Скоро лето, снег сошел, а значит,
можно взлетать и садиться на воду. У меня было много вопросов, так же как и с лыжами. Но материал собран и систематизирован. Теперь можно будет прочитать обо всем в одном месте. Материал отнсится как к бензиновым, так и к электролетам. Этой статьей мы начнем цикл статей про модели самолетов предназначенных для полетов на воде.
Введение
Полеты на воде - это особые ощущения! Динамика полёта, захватывающая зрелищность, брызги и водяная пыль при посадке и взлете - всё это делает полет не забываемым шоу. А пилот настолько поглащен полетом, что создается впечатление управления настоящим гидропланом.
Есть ошибочное мнение, что быть пилотом гидросамолета гораздо сложнее, чем обычного самолета. На самом деле, Вы, просто приобретаете новый навык взлета и посадки на воду, а в остальном - все тоже самое. Только посадочная полоса ровная, очень широкая и длинная.
Типы самолетов
Существует 2 основных типа самолетов для полетов на воде. Это обычные самолеты с поплавками и гидропланы, у которых дно фюзеляжа - напоминает дно лодки.
Гидропланы имеют 3 основных особенности:
Если двигательная установка гидропланов находится в контейнере наверху самолета, ось двигателя имеет отклонение +3 градуса(т.е. выкос наоборот) для установки баланса. Хотя у таких проектов как Seadancer, Seamaster и Sea Cruiser отклонение вектора тяги составляет 0 градусов.
Поплавки в середине или на конце крыла как правило узкие и служат только для того, что бы крылья не уходили под воду при взлетах, посадках и порывах ветра.
Хотя на многих гидропланах хвостовое оперение находится внизу и прекрасно работает, предпочтительнее использование Т-образного оперения, предохраняя его от воздействия воды в не спокойную погоду.
Стоит отметить, что гидроплан более легок в управлении, ему не нужна дополнительная мощность для взлета и посадок. Он более способен на пилотаж по сравнению с самолетом с поплавками. Обусловлено это отсутствием груза под фюзеляжем и соответственно отсутствием эффекта маятника, меньшим аэродинамическим сопротивлением.
Возможность отдельно регулировать обороты двигателей на многомоторных гидропланах и самолетах с поплавками, допускает отсутствие водяного руля поворотов. Рулежка включением двигателей только одного крыла будет очень эффективной.
С точки зрения новичка, гидроплан легче в управлении. Но очень часто новички хотят только попробовать полеты на воде, что бы понять нравится им это или нет. Поэтому, часто проще установить на обычный самолет поплавки, чем собирать или приобретать гидроплан. Поэтому ниже мы будем обсуждать вопросы, связанные с установкой поплавков на обычные самолеты вместо колесного шасси.
Какие вопросы нужно будет решить для реализации Вашей мечты – полетов на воде:
* выбрать какой тип самолета вы будете переделывать
* поплавки
* механизм крепления поплавков
* на 20% больше мощности
* нужна не большая скорость, а большая тяга, поэтому Вам нужно уменьшить шаг винта
* сделать водонепроницаемыми важные элементы электроники и механики
* определить расположение редана поплавка
* отрегулировать относительный угол между фюзеляжем и поплавками
* Возможно, Вам нужно будет добавить на днище поплавка дополнительное ребро или киль для увеличения продольной устойчивости поплавка при движении
* понадобиться водные рули, для управления самолетом на воде
* может понадобиться спасательная лодка, на воде может всякое случиться
* изучить технику управления Самолетом с поплавками
Тип самолета
Какой тип самолета выбрать для этих целей? Конечно, можно поставить на поплавки такие самолеты как Supermarine Spitfire. Однако обычно выбирают более тихоходные. Как правило, большой популярностью пользуются Cub и такие самолеты как Beaver и Norseman с плосковыпуклым или симметричным профилем крыла.
Выбирая самолет с не высокой скоростью полета, Вы, снижаете риск ошибок при приводнении и взлетах с воды. Идеальным для новичка, конечно, является использование уже облетанного и настроенного самолета.
Поплавки
Есть три способа стать счастливым обладателем поплавков.
1 купить поплавки в магазине Хобби.
2 купить набор деталей для сборки.
3 сделать из бальзы с пенопластовым наполнением, покрыть пленкой или стеклотканью с эпоксидной смолой и покрасить.
1 - бальза; 2 - фанера; 3 - стеклопластик; 4 - пенопласт; 5 - сосна; 6 - картон; 7 - бумага
По конструкции внутреннего силового набора и способам изготовления поплавки имеют много общего с фюзеляжем. Они могут быть как наборными, состоящими из ряда перегородок (шпангоутов) и продольных стрингеров с концевыми носками-бобышками, так и изготовленными с наполнителями. Они также могут быть и выклеенными из стеклоткани на эпоксидной смоле в матрицах, подобно фюзеляжу. Вся поверхность поплавков после отделки должна быть водонепроницаема и покрыта водостойкими красками и лаками.
Выбор за Вами, главное, что бы были поплавки, которые обладают достаточной плавучестью и остаются герметичными даже когда подвергаются кратковременно значительными нагрузками.
Двигатель
Двух и четырехтактные двигатели работают хорошо. Однако двухтактные двигатели легче и более подойдут для маленьких моделей, они меньше страдают, если попадают в воду. Четырехтактные двигатели имеют низкий вращающий момент, что очень важно для полетов на воде. А какой удивительный звук издают четырехтактники. Электродвигатели в качестве силовой установки лучше безколлекторные, выше КПД.
В обоих случаях нужно на 20% больше мощности, чем для полетов с колесным шасси. Т.е. если раньше вы летали на самолете класса 0,40 то при переходе на поплавки нужно взять 0,46 бензиновый двигатель.
Еще некоторые моделисты закрепляют двигатель на проволоку, что бы в случае аварии двигатель не утонул. Как правило, это происходит с двигателями, установленными над крылом в специальном контейнере.
Пропеллер
Как правило, для водных полетов не используют деревянные пропеллеры. Их просто рвет на куски, при ударе о водную поверхность. Для большинства случаев, подходит пластиковый пропеллер.
Если Вы подобрали пропеллер для полета с колесным шасси и перешли на поплавки, можно убавить шаг пропеллера на 1 дюйм и вы тем самым увеличите качество взлета модели.
Расстояние от плоскости вращения пропеллера до верхней части поплавка должно составлять 1 или более дюйма. Если для Вас это оказалось проблемой можно заменить двухлопастной пропеллер на трехлопастной. Например, трехлопастной 10 дюймовый пропеллер, заменяет двухлопастной 11 дюймовый пропеллер.
Гидроизоляция, защита от влаги
Как правило, самолеты, предназначенные для полетов на воде сделаны таким образом, что бы вероятность попадания воды во внутрь была сведена к минимуму. Есть несколько моментов, на которые бы хотелось обратить внимание.
• Детали из бальзы, которые находятся снаружи, должны быть обработаны лаком, чтобы древесина не впитывала влагу.
• Приемник должен быть в герметичном пластиковом контейнере. Как вариант, можно использовать резиновую хирургическую перчатку. Сделайте проколы в концах пальцев перчатки и вставьте провода для серво и антенны, поместите сам приемник в середину перчатки. Сильно завяжите запястье перчатки и залейте все латексной пеной.
Внимание! Не используйте для герметизации силиконовые герметики, т.к. они содержат химикаты, которые взаимодействуют с материалами, применяемыми в электронных устройствах!
Внимание! Никогда не упаковывайте Никель-кадмиевую батарею в герметичную упаковку! Во-первых, батарея будет перегреваться. Во-вторых, в батареях есть отверстия, через которые выходит газ. Для батареи вредно препятствовать выходу этого газа из элемента батареи. Использование пакета из латексной пены будет вполне достаточно, что бы защитить от влаги Вашу батарею.
Соединение фюзеляжа с крылом
Существует, по крайней мере 3 способа сделать это соединение герметичным:
1. На линию контакта поверхности фюзеляжа и крыла наклеить тоненькую полую резинку, которую можно найти в различных технических шкафах и т.д. для герметичного прилегания крышки к корпусу шкафа, ящика.
2. На линию контакта на фюзеляже нанести силиконовый герметик, а на крыло приложить тонкую пленку и соединить вместе до полной полимеризации. Потом пленку можно убрать и силикон будет плотно прилегать к крылу.
3. Третий способ состоит в том, что бы промежуток между крылом и фюзеляжем заполнить вазелином. (очевидно щель должна быть минимальной – прим. Перевод)
Для самолета с колесным шасси выключатель борта обычно находится снаружи модели. Для водных полетов желательно перенести выключатель борта во внутрь самолета, это предотвратит попадание влаги во внутрь и от окисления контактов. Возможно даже вывести наружу тонкую проволоку в виде «L», связанную в выключателем. А отверстие, через которое выходит проволочка смазать вазелином.
Рули
Рули нужны обязательно для управления самолетом на воде. Без водных рулей управление самолетом в ветреную погоду – затруднительно. Два руля всегда лучше работают, чем один. Рули, Вы, можете купить или изготовить самостоятельно из пластика или листового металла.
Водные рули, должны двигаться синхронно с воздушным рулем.
Существует несколько способов для передачи усилия с рулевой серво на водные рули, с помощью лески или тяг. На крупных самолетах имеет смысл встроить (утопить) в поплавок отдельную серво.
Редан
Редан (выступ на днище катера, глиссера или лодки, а также поплавка гидросамолета, способствующий уменьшению сопротивления воды в режиме глиссирования при высоких скоростях)
Если внимательно посмотреть на днище поплавка, то можно заметить, что днище поднимается вверх под углом 3-5 градусов относительно горизонта. Это позволяет «задирать» самолет при взлете и посадке не опуская глубоко заднюю часть поплавка в воду. Если бы не было этого подъема на днище, то хвост поплавка зарылся в воду, произошло торможение и никакого взлета бы не произошло.
Расположение редана на поплавке имеет очень большое значение. В основном, редан находится практически под центром тяжести модели. Более подробно мы рассмотрим это в следующей статье.
Балансировка
Так как поплавки могут иметь разную конструкцию и разный вес, то, как правило, после расчетов, изготовления и установки поплавков центр тяжести модели (ЦТ) смещается и нужно провести дополнительную балансировку самолета, таким образом, чтобы редан поплавков был возле проекции ЦТ модели.
Механизм крепления поплавков
Сначала, Вам нужно определиться будете ли вы использовать колесное шасси или будете его снимать и ставить новое, специально изготовленное, для поплавков.
Если Вы оставляете колесное шасси, то Вам нужно добавить на днище фюзеляжа, под задней кромкой крыла, точки для дополнительного крепления. Если Вы собираете специальное крепление, то вам надо предусмотреть 4 точки крепления. И в первом и во втором случае нужно соединить передние и задние крепления диагональными отрезками, создав, таким образом, конструкцию типа – «ферма», которая будет обладать достаточной жесткостью.
Если Вы оставляете колесное шасси, можно подумать о конструкции поплавков, в которой колеса блокируются и фиксируется на поплавке. Таким образом, можно очень быстро снимать поплавки и пользоваться колесным шасси.
Угол крепления поплавков.
Это очень важный момент в конструкции поплавкового шасси. Часто у пилотов вызывает раздражение невозможность взлета с воды, хотя на первый взгляд все рекомендации и расчеты соблюдены.
Задача считается сложной потому, что нужно рассмотреть 2 задачи:
1. Статическая, речь идет о угле между несущими поверхностями и поплавками
2. Динамическая, здесь нужно учитывать движение поплавков в воде и угол атаки аэродинамической поверхности.
Что такое хорда крыла (линия проходящая через центры передней и задней кромок профиля крыла) и базовая линия поплавка (верхняя плоскость поплавка) – разобраться труда не составит. В случае с плоско выпуклым профилем крыла эти линии должны быть параллельны друг другу. Это легко проверить, измерив расстояния от передней и задней кромок крыла до поверхности поплавка.
Если профиль другой, то угол будет положительный от 1 до 3 градусов. Это значит, что расстояние от передней кромки крыла до поплавка будет больше чем от задней кромки.
На фотографии виден положительный угол между плосковыпуклым крылом и верхней поверхностью поплавка.
Хотя существуют и такие конфигурации самолетов и профилей крыла, что угол может быть отрицательным.
Все это говорит о том, что этот решение этого вопроса – целая наука, которая учитывает множество факторов и условий для получения решения.
Теперь рассмотрим динамическую часть задачи, а именно момент взлета и посадки на воду. Для взлета очень важно, что бы поплавки имели положительный наклон во время движения в воде. Если этот угол будет очень маленький, отрыва от водной поверхности не произойдет, если очень большой – отрыв произойдет слишком рано, но скорость будет недостаточной для горизонтального полета.
Этот угол будет обусловлен следующими параметрами: угол атаки крыла, размещение центра тяжести самолета, размер и расположение редана на днище поплавка, длина поплавка после редана, угол наклона хвостовой части днища поплавка. Это будут исходные данные для составления динамической части расчета.
Хорошие новости!!!
Существует стандартная методика для расчета динамической и статической части. Она позволяет не изучать досконально такие науки, как гидродинамика, и аэродинамика, а воспользоваться простыми формулами, которые позволят решить задачу для стандартных самолетных схем.
Уолтер Лоренс, рекомендует для верхнепланов угол между поплавком и хордой крыла – положительный около 1 градуса, а для среднепланов – 0 градусов.
Выступ носков поплавков относительно пропеллера.
Поплавки должны выступать вперед за плоскость вращения пропеллера на ½ или на 1/3 диаметра пропеллера, этим гарантируется, что когда вы добавите газ, передняя часть поплавков – не зароется в воду. При посадке происходит торможение поплавками, а ЦТ находится высоко, образуется момент, который пытается капотировать самолет в воду. А выступ поплавков препятствует этому.
Использование закрылков (флаперонов)
Если Вы когда то задумывались о том, что бы реализовать функции закрылков на своем самолете, то применение их для полетов не воде достойно не просто похвалы. Взлеты и посадки становятся более легкими и использованием закрылков. Т.е. снижается скорость полета и повышается скорость набора высоты.
PS
На этом мы заканчиваем обзорную статью. В следующей статье мы рассмотрим методику расчета габаритов поплавков.
Используемая литература:
Ed Westwood, Model Aviation, June 1994
Andy Lennon, Radio Control Modeler, February, March, April1991
Chuck Cunningham, Radio Control Modeler, July 1991, September 1994,
Борис Васильевич Тарадаев ЛЕТАЮЩИЕ МОДЕЛИ-КОПИИ
Владимир Масленников Статья является интеллектуальной собственностью сайта Территория Хобби, перепечатка и использование материалов запрещены без разрешения автора статьи.
|
385309602