Общие вопросы моделирования и конструирования г лава 1

Скачать 3.04 Mb.

Название	Общие вопросы моделирования и конструирования г лава 1
страница	9/19
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 ... 19

ГЛАВА 8

АВИАМОДЕЛИРОВАНИЕ

§ 1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТАХ

Авиацией (от лат. avis — птица) называется область деятельности по применению летательных аппаратов тяжелее воздуха {самолетов, вертолетов, планеров) в околоземном воздушном пространстве.

Самолет с одним крылом, расположенным по обе стороны фюзеляжа, называется монопланом, с двумя — бипланом. Монопланы со свободно несущим крылом обладают меньшим аэродинамическим сопротивлением, особенно на больших скоростях полета. Поэтому они получили преимущественное распространение. Самолет наших дней (рис. 84) представляет собой сложнейшее инженерное сооружение. Он состоит из планера, одной или нескольких двигательных установок и шасси.

Планер — безмоторный летательный аппарат, в принцип устройства которого положена способность птиц летать с неподвижно распростертыми крыльями. Он включает в себя фюзеляж, крыло и оперение, состоящее из стабилизатора и киля.

Фюзеляж — главная часть планера. Он служит для размещения экипажа, пассажиров, оборудования и грузов. Форма фюзеляжа обычно сигарообразная. Каркас фюзеляжа набирается из стрингеров — элементов продольной жесткости и шпангоутов— элементов поперечной жесткости. Снаружи каркас покрывается обшивкой. Она может быть матерчатой или металлической. Матерчатая обшивка укрепляется на каркасе клеем, а металлическая — заклепками. Внутренними перегородками фюзеляж может быть разделен на несколько кабин. В зависимости от функции обшивки фюзеляжи бывают различных типов: ферма, полумонокок и монокок. Фюзеляж типа «ферма» имеет легкую обшивку, служащую только для придания ему хорошо обтекаемой формы, а действие различных сил воспринимается целиком каркасом. Полумонокок покрыт обшивкой из прочных легких металлических листов, воспринимающих небольшую часть нагрузки, действующей на фюзеляж. Монокок имеет металлическую обшивку, воспринимающую значительную часть нагрузки на фюзеляж. Остальная часть нагрузки приходится на каркас.

Крыло — основная несущая поверхность планера, создающая подъемную силу, необходимую для полета. Оно может быть цельным или составным. Составное крыло обычно имеет среднюю часть — центроплан, жестко связанный с фюзеляжем, и две отъемные часта—консоли.

Каркас крыла состоит из элементов продольной и поперечной жесткости. К продольным относятся лонжероны, воспринимающие основную нагрузку накрыло, и стрингеры, а к поперечным — нервюры. Кромка крыла, встречающая в

Рис. 84. Спортивный самолет:

I — крыло- 2 — элерон; J — фюзеляж; 4 — стабилизатор; 5 — руль высоты;

6 — киль;

7 —руль направления; 8— вспомогательная стойка шасси; 9 — стрингер фюзеляжа;

10 — шпангоут; 11 — нервюра крыла; 12— лонжерон крыла; 13 — амортизационная

стойка; 14 — двигатель; I5 — винт.

полете набегающий поток воздуха, называется передней или ребром атаки, а кромка, по которой сбегает воздушный поток — задней или кромкой обтекания. Основные фор-крыла приведены на рис. 85. С целью повышения устойчивости в полете концы крыла приподнимают или опускают относительно середины, т. е. крылу придают поперечную V-образность.

Важнейшей характеристикой крыла является форма поперечного сечения, называемая профилем. Прямая линия, соединяющая носок с хвостом профиля, называется хордой крыла. Крыло к фюзеляжу крепится так, чтобы между хордой и продольной осью самолета был некоторый угол, называемый установочным. Если крыло крепится к фюзеляжу без каких-либо; дополнительных подкосов или растяжек, а только теми элементами, которые входят в конструкцию крыла, то оно называется свободнонесущим.

К важным характеристикам крыла относится его удлинение, т. е. отношение размаха крыла к его хорде. Если крыло не прямоугольное, а овальное или другой сложной формы, то для определения удлинения пользуются средней

аэродинамической хордой (САХ). Ее находят делением площади крыла на размах.

Оперение планера (рис. 86) служит для сохранения заданного направления полета. Оно может быть одно-, двухкилевое или бескилевое, с нижним, средним или верхним расположением стабилизатора. Каркас киля и стабилизатора состоит из набора лонжеронов, стрингеров и нервюр. Киль имеет симметричный двояковыпуклый профиль. Стабилизатор в основной проекции обычно прямой, а в плане имеет те же формы, что и крыло. Кроме характерных для крыла, стабилизатор может иметь перевернутые плосковыпуклые и двояковыпуклые несимметричные профили.

Рис. 86. Оперение:

а — однокилевое; б — двухкилевое; в — бескилевое; / — с нижним расположением стабилизатора; 2 — со средним расположением стабилизатора; 3 — с верхним расположением стабилизатора; 4—с шайбами на концах стабилизатора; 5 — 0 шайбами не на концах стабилизатора; S — с V-образным стабилизатором.

Двигательная установка предназначена для создания силы тяги и может быть винтомоторной, реактивной или турбовинтовой (рис. 87).

Винтомоторная установка состоит из поршневого двигателя внутреннего сгорания и воздушного винта — движителя, превращающего вращательное движение вала двигателя в силу тяги. Винт состоит из ступицы и двух, трех или четырех лопастей. Иногда один двигатель приводит в движение два соосных винта, вращающихся в противоположные стороны. С возрастанием скорости полета КПД винта уменьшается.

Реактивный двигатель является одновременно и движителем, в котором сила тяги возникает в результате реакции струи газов, вытекающих через сопло двигателя с большим ускорением. В некоторых реактивных двигателях воздух перед подачей в камеры сгорания топлива подвергается сжатию с помощью газовой турбины и компрессора. Такие двигатели называются турбокомпрессорными. Они получили наибольшее распространение. Характерной особенностью рёактивных

_в

Рис. 88. Стойки шасси:,

а

— с одним колесом; б —с двумя колесами; в —с четырьмя колесами;

г — многоколесные.

двигателей является возрастание КПД с увеличением скорости полета.

Турбовинтовая установка состоит из реактивного двигателя и винта, т. е. имеет два движителя. Сочетание реактивной тяги с тягой воздушного винта дает значительные выгоды, так как их коэффициенты полезного действия по-разному зависят от скорости полета. При перемещении по земле и полете на малых скоростях винт работает с наибольшим КПД, при нарастании скорости КПД винта снижается, но возрастает КПД реактивного двигателя, а вся турбовинтовая установка оказывается более экономичной.

Шасси служит для передвижения самолета по земле или воде. В первом случае используется колесное шасси, во втором — поплавковое. Для уменьшения воздушного сопротивления у большинства самолетов шасси убирается в полете. Наибольшее распространение получили колесные шасси (рис. 88), состоящие из трех амортизационных стоек с пневматическими колесами. Количество колес и их размеры зависят от полетного веса самолета. Две основные амортизационные стойки размещаются по обе стороны фюзеляжа и одна облегченная — в носовой части фюзеляжа. На самолетах тяжелого типа основные стойки помещаются под фюзеляжем одна за другой и имеют по четыре и более колес каждая, а вспомогательные устанавливаются под концами консолей крыла для предотвращения касания ими земли при грубой, неточной посадке самолета.

§ 2. КЛАССИФИКАЦИЯ И УСТРОЙСТВО АВИАМОДЕЛЕЙ

В авиамоделировании условно можно выделить три направления: моделирование объекта авиационной техники по внешнему виду, моделирование полета и комплексное моделирование, сочетающее точное воспроизведение внешнего вида и устройства объекта с их полетом.

Моделирование по внешнему виду предполагает создание моделей, точно, до мельчайших подробностей, воспроизводящих внешний вид существующих или создаваемых вновь летательных аппаратов.

В процессе проектирования новой техники создаваемые объекты моделируют многократно и в различных масштабах. Такие модели помещают в аэродинамические трубы, продувают воздухом и наблюдают картину обтекания. Делается это в целях контроля результатов работы по созданию аэродинамической формы предметов или для отыскания оптимальной формы опытным путем. На последних стадиях разработки создают модели в натуральную величину и продувают воздухом в гигантских аэродинамических трубах.

Часто модели существующих самолетов изготавливают с учебной целью для формирования у учащихся зрительных объемных представлений об изучаемой технике. Такие модели изготавливают и с эстетической целью как украшения, поражающие воображение пластикой форм, изяществом линий и гармонией устройства с функциональным назначением, как отдельных элементов, так и объекта в целом. Иногда возникает необходимость в создании моделей в натуральную величину с точным воспроизведением внутреннего устройства и окраски для проверки самочувствия и работоспособности человека.

При моделировании полета создают летательные аппараты, лишь приблизительно напоминающие реальные авиационные объекты, но копирующие все стадии их полета или отдельные части его. В этом случае модель самолета, например, имеет крыло, фюзеляж, двигатель и шасси, но их устройство весьма специфично и характерно только для моделей.

Комплексное моделирование предполагает изготовление моделей в уменьшенном масштабе с полным соответствием самолетостроительным чертежам, т. е. создание моделей-копий, способных совершать полеты.

В авиамодельном спорте существует три класса моделей: свободнолетающие, кордовые и радиоуправляемые. Каждый класс делится на категории.

К свободно летающим, моделям спортивных классов относятся планеры (категория F-1-A), резиномоторные (категория
F-1-B), таймерные (категория F-1-C) и комнатные (категория F-1-D). .

Технические требования к свободно летающим моделям планеров: площадь несущей поверхности (крыла и стабилизатора) 32—34 дм²; минимальная масса 410 г; максимальная нагрузка на несущую площадь 0,49 Н/дм².

Технические требования к резиномоторным моделям: площадь несущей поверхности (крыла и стабилизатора) 17—19 дм²; минимальная масса без мотора 190 г; максимальная нагрузка 0,49 Н/дм²; максимальная масса смазанного мотора (моторов) 40 г.

Технические требования к таймерным моделям: максимальный рабочий объем двигателя (двигателей) 2,5 см³; максимальная масса (в г) определяется умножением значения рабочего объема двигателя (в см³) на 300; нагрузки на несущую поверхность: минимальная — 0,196 Н/дм²; максимальная — 0,49 Н/дм².

Приспособления для использования энергии выхлопа двигателя ставить не разрешается.

Технические требования к комнатным моделям: максимальный размах крыла 650 мм; минимальная масса модели без резинового двигателя 1 г.

К кордовым моделям относятся скоростные (категория F-2-A), пилотажные (категория F-2-B), гоночные (категория F-2-C), модели «воздушного боя» (категория F-2-D).

Технические требования к кордовым скоростным моделям: площадь несущей поверхности (в дм²) должна быть равна удвоенному значению рабочего объема двигателя (в см³); максимальный рабочий объем двигателя не более 2,5 см³; максимальная нагрузка на крыло не более 0,98 Н/дм².

Технические требования к кордовым пилотажным моделям: максимальная площадь несущих поверхностей 150 дм²; максимальная масса 5 кг; максимальная нагрузка на несущую поверхность 9,98 Н/дм²; максимальный объем двигателя 10 см³.

Модель должна иметь шасси, а двигатель должен быть снабжен глушителем.

Технические требования к кордовым гоночным моделям: минимальная площадь несущей поверхности 12 дм²; максимальная полетная масса 700 г; максимальный объем двигателя 2,5 см³; минимальная высота фюзеляжа в месте кабины пилота 100 мм, ширина 50 мм, площадь поперечного сечения 39 см².

Технические требования к моделям «воздушного боя»: максимальная площадь несущей поверхности 150 дм²; максимальная полетная масса 5 кг; максимальная нагрузка на несущую поверхность 0,98 Н/дм²; максимальный объем двигателя 2,5 см³.

К радиоуправляемым моделям относятся пилотажные (категория F-3-A), модели планеров (категория F-3-B) и гоночные (категория F-3-C).

Технические требования к пилотажным радиоуправляемым моделям: максимальная площадь несущих поверхностей
150 Дм²; максимальная масса модели (без топлива) 5 кг; нагрузки: минимальная— 0,118 Н/дм²; максимальная—0,736 Н/дм²; максимальный рабочий
объем двигателя 10 см.

Технические требования к радиоуправляемым моделям планеров: максимальная несущая площадь 150 дм²; максимальная масса модели 5 кг; нагрузки: максимальная—0,736 Н/дм²; минимальная— 0,118 Н/дм²; максимальный рабочий объем двигателя 2 см³; время работы двигателя 45 с; длина леера 150 м.

Технические требован и я к радиоуправляемым гоночным моделям: максимальный объем цилиндра двигателя не более 6,6 см³; поперечное сечение фюзеляжа по миделю 175X85 мм.

Шасси модели должно быть двухполюсным.

Модель может быть схематической и фюзеляжной.

Схематическая модель планера (рис. 89) представляет собой моноплан—верхнеплан со свободнонесущим крылом и нижним расположением стабилизатора. Киль и стабилизатор не профилированы.

Фюзеляж собран из фанерной носовой части и двух реек, между которыми для увеличения жесткости поставлены бобышки. В носовой части прорезано сквозное отверстие и с двух сторон заклеено плотной бумагой. Эта полость называется балластной камерой и служит для размещения свинцового груза при балансировке модели после сборки. Для установки и крепления крыла к фюзеляжу приклеивают поперечную планку, устанавливают штифт и сверлят отверстие, через которое пропускают вдвое сложенную резиновую ленту сечением 1X4 мм. Концы резины перекидывают через крыло и закрепляют

Рис. 90. Каркас крыла:

А-с облегченными нервюрами; б — со сплошными нервюрами; в-—со скрещивающимися нервюрами; г — с дополнительными подкосами.

на концах штифта. Такое крепление обеспечивает сохранность крыла при воздействии на него резких нагрузок.

Вертикальные рейки киля встраивают в хвостовую часть фюзеляжа.

Крыло модели — цельное, с консолями, установленными под углом 24—25°. Каркас крыла (рис. 90) набирают из лонжеронов и стрингеров в различных сочетаниях с нервюрами. Профили нервюр (рис. 91) и их устройство разнообразны, как и способы соединения с элементами продольной жесткости. Нередко для увеличения прочности и жесткости крыла между нервюрами устанавливают части нервюр — носки и хвосты. Лонжерон крыла (рис. 92) модели изготавливают из материалов прочных, но малой плотности. Применяют как цельные, так и сборные лонжероны. Цельные прочнее и жестче, но имеют большую массу, сборные — достаточно жесткие и прочные и, кроме того, значительно меньшей массы.

Стабилизатор планера — плоский, его набирают из реек квадратного сечения и оклеивают с одной или с двух сторон тонкой! бумагой. В средней части стабилизатора имеется щель, через которую пропускают киль при установке стабилизатора, на фюзеляж. Крепится стабилизатор резиновой нитью и хлопчатобумажной ниткой, свободный конец которой служит таймером. Перед пуском модели его поджигают, и полет совершается в течение времени тления нити. При перегорании узла

Рис. 91. Нервюры крыла:

а — гнутая схематическая; б — сплошная из шпона; в я г — облегченные из шпона; д — клееная из бамбука.

стабилизатор под действием силы натяжения резиновой нити изменит свое положение, и полет модели прекратится. Фюзеляжная модель самолета с резиновым двигателем (рис. 93) имеет развитой фюзеляж, хорошо профилированное крыло, стабилизатор, киль и шасси. Каркас фюзеляжа набирают из шпангоутов и стрингеров и оклеивают пергаментом или тонкой микалентной бумагой. В носовой части устанавливают бобышку, через которую пропускают вал винта, а между валом и бобышкой — подшипник. Шпангоуты, изготовленные из тонких реек или фанеры, могут иметь различную форму. Стабилизатор состоит из реечного лонжерона, стрингеров и бумажной обшивки. Устанавливают стабилизатор за килем на специальной площадке, обеспечивающей его горизонтальное положение. Элементы крепления и таймер аналогичны рассмотренным для предшествующей модели. Киль — двояковыпуклый симметричного профиля — крепится к фюзеляжу неподвижно и устроен аналогично стабилизатору. В последнее время моделисты стали изготавливать как стабилизатор, так и киль из куска мелкопористого пенопласта.

Рис. 92. Лонжероны крыла:

о — квадратного сечения; б — прямоугольного сечения; в — со сплошной стенкой; г —с облегченной стенкой; д — со стойками и подкосами; е — коробчатый.

положительной V-образностью, стыкуется с фюзеляжем на штырях различной конструкции (рис. 94^, встроенных в пилон 'фюзеляжа. К лонжерону и концевой нервюре каждой половины крыла монтируется стыковочная коробка. Половины крыла удерживаются на фюзеляже благодаря силам трения между

с

тыковочными коробками и входящими в них штырями. Соединение на прямых штырях жестче, но овальные лучше предохраняют модель от

Рис. 93. Модель' самолета с резиновым двигателем:

—длина и диаметр фюзеляжа;

'ф

ф ф

Рис. 94. Крепление крыла на прямоугольных (а) и овальных (б) штырях:

/ — штырь на нитках с клеем; 1 — штырь на заклепках; 3 — штырь на болтах; 4 — штырь с коробкой; 5 — коробка на лонжероне.

h_K, b_R — высота и ширина киля; L — расстояние от крыла до стабилизатораг t_CT — расстояние между нервюрами стабилизатора; /_ст, Ь_ст —размах и ширина стабилизатора; t — расстояние между нервюрами крыла; I, Ь— размах и ширина крыла; /_ц — длина Центроплана; h_B₀_E — высота консоли относительно плоскости центроплана; D_B — диаметр винта; Л_ш — высота шасси; Ь_ш — расстояние между колесами шасси; h — толщина крыла

разрушения при случайном ударе ее о препятствие. Крыло обтягивают тонкой бумагой, а при* необходимости переднюю часть упрочняют обшивкой из плотной бумаги или тонким бальзовым шпоном (рис. 95).

Шасси могут быть жесткими или амортизирующими, убирающимися или неубирающимся. Простейшие шасси из

проволоки (рис. 96) с системой подкосов и жестким колесом встречаются наиболее часто. Амортизация осуществляется в результате упругой деформации стоек или пневматической части колеса либо комбинации названных деформаций.

Жесткие шасси не допускают грубых посадок, амортизирующие сглаживают ударные нагрузки, однако при сильных ударах колесо может пробить обшивку крыла. Для защиты обшивки устанавливают предохранительный экран. Шасси располагают в передней части фюзеляжа под крылом или перед ним для большей устойчивости модели в момент касания земли при посадке. Высота шасси должна исключать касание вращающимся винтом земли при взлете и при посадке.

Рис. 96. Простейшие шасси:

а — жесткое; б — с гибкими стойками; в —с тврсиенон ж гибкой етойквй; / — подкос; 2 — стойка; 3 — шайбы; 4 — колесо; 5 — тореиои; 6 — шина.

Под хвостовой частью фюзеляжа находится третья опора — костыль, препятствующий соприкосновению стабилизатора с землей. Высота костыля может быть разной. В некоторых странах моделисты делают его почти такой же высоты, как и шасси. Это утяжеляет модель, но создаются лучшие условия для взлета с земли, так как фюзеляж в этом случае располагается почти горизонтально с сохранением оптимального угла атаки (см. § 3 настоящей главы).

Винт на модели устанавливают преимущественно двухлопастный, большого диаметра с плоско-выпуклым или вогнуто-выпуклым профилем. Резиновый двигатель можно закрутить на сравнительно небольшое число оборотов, поэтому винт работает ограниченное время и после остановки оказывает большое сопротивление полету. Торможение можно ослабить, если установить винт (рис.97) с механизмом свободного хода или со складывающимися лопастями. Подвижный рычаг на винте в сочетании с проволочной петлей на валу создают условия передачи крутящего момента при работе резинового двигателя и свободного вращения винта на валу при остановке двигателя. Возможны и другие системы свободного хода и уменьшения лобового сопротивления винта. Например, во время работы резинового двигателя складывающиеся лопасти винта под действием сил инерции располагая их вдоль фюзеляжа.

Если они раскрутятся полностью

Рис. 98. Стопорное устройство:

проволочный штифт; 2— колено вала винта; 3 — предохранительное кольцо;
4, 5 — одна или несколько латунных шайб; 6 — бобышка.

то провиснут или соберутся на одном конце и центровка модели нарушится. Это, безусловно, отразится на качестве и продолжительности полета. Избежать полной раскрутки двигателя позволяют стопорные устройства вала винта (рис.98). При закрутке двигателя на большое число оборотов пружина 6 сожмется (см. рис. 97, а), вал 3 переместится вправо и выйдет из зацепления со стопорным штифтом 8. При запуске модели по мере раскручивания натяжение резины уменьшится и пружина, переместив вал влево, введет его в зацепление со штифтом 8, а штифт 9, соединяющий вал с винтом, выйдет из зацепления с винтом 4. В результате двигатель перестанет раскручиваться, сохраняя расчетное остаточное натяжение, а винт получит возможность беспрепятственно вращаться за счет набегающего воздуха.

Между ступицей винта и бобышкой устанавливают упорный подшипник, воспринимающий усилие от напряжения резинового двигателя и уменьшающий сопротивление вращению. Чем меньше радиус касания элементов упорного подшипника, тем меньше момент силы трения, на преодоление которого тратится мощность двигателя. Упорным подшипником могут служить 3—4 латунные шайбы, стеклянная бусина или шарикоподшипник, состоящий из 3—6 шариков и стальных шайб. Предпочтительнее

Рис. 99. Кордовая пилотажная модель:

а —компоновочный чертеж; 6 — кинематическая схема управления; ' — винт; 2 —двигатель; 3 — крыло; 4 — фюзеляж; 5 — стабилизатор; 6 — киль; 7 — руль направления; В — руль высоты; 9 — закрылок; 10 — кордовые тяги; // — качалка; 12 — тяга закрылка; 13 — тяга руля высоты.

шариковые подшипники, так как на подшипники из одних шайб расходуется 25—30% мощности двигателя.

Кордовая пилотажная модель (рис. 99) имеет прочный фюзеляж, крыло и шасси. Модель летает по кругу на корде (корда в переводе с французского — веревка, струна). Крыло кордовой модели обычно делают двояковыпуклого симметричного профиля. Шасси изготавливают из стальных или дюралюминиевых пластин и оснащают резиновыми шинами. Шасси может быть убрано после взлета, но перед посадкой должно занять первоначальное положение. Для модели используют двигатель внутреннего сгорания с большой частотой вращения коленчатого вала, на котором устанавливают винт сравнительно небольшого диаметра. Топливный бак размещают в крыле или фюзеляже. Модель имеет руль высоты и закрылок, управляемые в полете двумя кордами, системой тяг и рычагов. Корды изготавливают из стальной проволоки ОВС диаметром 0,2—0,3 мм, длиной 15—21,5 м. Корды в полете должны находиться в натянутом состоянии, что достигается отклонением руля направления во внешнюю сторону на 8—10°.

§ 3. ЭЛЕМЕНТЫ АЭРОДИНАМИКИ И ТЕОРИИ ПОЛЕТА

Силы, действующие на модель самолета. На авиационную модель с работающим двигателем, как и на самолет, в горизонтальном полете с постоянной скоростью действуют силы: вес G, вила тяги F, подъемная сила У и сила лобового сопротивления X (рис. 100). Сила тяги, создаваемая винтом, обеспечивает движение модели; вперед, сопротивление воздуха (лобовое сопротивление) противодействует ей. Подъемной силе противодействует вес модели.

При конструировании модели эти силы рассчитывают. При этом стараются уменьшить силу лобового сопротивления и массу модели и увеличить силу тяги и подъемную силу. Силу тяги увеличивают путем повышения мощности двигателя и уменьшения массы, модели. С целью уменьшения веса модели применяют наиболее легкие и в то же время достаточно прочные материалы дли изготовления всех деталей. Прежде чем говорить о путях уменьшения лобового сопротивления! ж увеличения подъемной силы, рассмотрим образование этих аэродинамических сил. Полет модели: рассматривается как движение ее - относительно воздуха. Воздух мешает перемещению модели и в то- же время; поддерживает ее.

Сила лобового сопротивления модели. М_м складывается из сил сопротивления всех ее частей: крыла, оперения, фюзеляжа, пилона и других деталей. Сила сопротивления модели в целом или: отдельной ее части зависит от геометрических размеров, скорости полета, плотности воздуха и аэродинамического совершенства.

Возникновение и изменение подъемной силы. Подъемная сила модели У_м складывается из подъемной силы крыла У и стабилизатора У_от (подъемная сила крыла составляет 90— 95% подъемной силы самолета, поэтому речь пойдет главным образом о ней). При движении самолета (модели) крыло и стабилизатор омываются встречным потоком воздуха. При обтекании верхней выпуклой поверхности крыла струйки воздуха значительно сужаются, при обтекании нижней поверхности они сужаются меньше, скорость потока над крылом возрастает, а под крылом замедляется. Вследствие этого над крылом давление понижается, а под крылом повышается. Эта разность давлений и вызывает возникновение подъемной силы (рис. 101), которая всегда направлена перпендикулярно набегающему потоку. Подъемная сила крыла (стабилизатора) зависит от его геометрических размеров, скорости полета модели (и), плотности воздуха (р) и площади несущей поверхности (несущей способности) профиля крыла (5).

Движущей силой при взлете моделей с двигателем является тяга винта. При взлете на модель действуют силы: вес модели С_М( тяга винта F и аэродинамическая сила, которую обычно представляют в виде ее составляющих — подъемной силы К_мв и силы сопротивления Х_мв.

При установившемся полете правильно отрегулированной модели все силы уравновешены, следовательно, можно записать

где в —угол взлета.

Из формулы следует, что подъемная сила крыла уменьшается с увеличением угла взлета.

Значение потребной тяги для взлета (исключая участок разгона) можно определить по формуле.

Из формулы следует, что при малых углах взлета тяга главным образом зависит от сопротивления модели, а при больших углах — от ее веса. Как правило, сопротивление модели в моторном полете больше, чем при планировании. С увеличением 0 потребная для взлета тяга растет. Оптимальные средние углы взлета для резиномоторной модели —10—20°, для таймерной — 50—70°.

В планирующем полете подъемная сила примерно равна
весу модели, а ее лобовое сопротивление в 8—15 раз меньше
подъемной силы. Движущей силой в таком полете является
вес модели. •

Время и дальность полета модели (без учета участка планирования) можно подсчитать по приведенным ниже формулам.

Для модели с резиновым двигателем: Время полета, с

где п — завод резинового двигателя в оборотах;

n_s — частота вращения винта, об/с. Дальность полета, м

где v — скорость полета, м/с.

Для модели с микродвигателем; Время полета, ч

где Q_T — количество топлива, см³;

q—часовой расход топлива, см*/ч.

Дальность полета, км

L=3,6uQ_T/<7,

где v — скорость полета, км/ч.

Расчет воздушного винта. Воздушный винт состоит из двух или более лопастей, соединенных друг с другом ступицей. Тягу винта создают лопасти. Формулу тяги винта определяют как силу реакции воздушного потока, отброшенного винтом назад:

F—m

dt

где

т — масса воздуха, проходящая через плоскость вращения винта;

dv/dt—изменение скорости воздушного потока за время dt.

Для расчетов воздушных винтов моделей применяют щепную формулу, Н:

где а—коэффициент тяги винта, зависящий от геометрии винта, угла установки лопасти и режима работы винта;

р — плотность воздуха; D— диаметр винта.

Из формулы видно, что тяга повышается, если винт будет вращаться с большей частотой, т. е. отбрасывать воздух с большей скоростью. Но этот путь энергетически невыгоден. Наиболее действенный путь увеличения тяги — установка винта большого диаметра. Однако в этом случае на конкретную модель в зависимости от типа двигателя может быть установлен пиит определенного, оптимального диаметра с наиболее высоким КПР. Оптимальный диаметр винта для модели с резиновым двигателем определяют по формуле, м:

Мощность, необходимую для вращения винта, подсчитывают по формуле:

где р — коэффициент мощности.

Подставив в формулы #_полн и N_3&_w их значения, получим:

а_ у р ti_aD

аир определяют опытным путем или по таблицам.

Основным путем повышения КПД винта является увеличение его полезной мощности, которая зависит от шага винта, формы и профиля лопасти. Работающий винт вращается вокруг своей оси и одновременно перемещается вдоль нее со скоростью v. Путь, проходимый винтом в направлении полета модели за один оборот при условии, что воздух —среда неподатливая, называют геометрическим (расчетным) шагом винта (Н). Вследствие того что воздух — среда податливая, винт на самом деле за один оборот может пройти расстояние, большее или меньшее его геометрического шага. Расстояние, которое воздушный винт действительно проходит за один оборот, называют действительным шагом или поступью винта:

H_a=v/n_s.

Разность между расчетным шагом винта и его поступью называется скольжением винта:

Винт, у которого шаг всех сечений лопасти одинаков, называют винтом постоянного шага (рис. 104). Углы наклона сечений (ф) лопастей у таких винтов различны и уменьшаются к концу лопасти. Винты постоянного шага широко применяются на летающих моделях.

Рис. 104. Углы наклона сечений лопасти винта. 160

При расчёте винтов пользуются не абсолютными значениями шага, поступи и скольжения, а их относительными величинами:

относительным шагом винта h—H/D;

относительной поступью винта y=HJD—v/(Dn_s);

относительным скольжением винта s=s/H=l—HJH= = 1-_Y/A.

Для винтов с переменным шагом также существует понятие шага винта; в этом случае под шагом винта понимают шаг сечения лопасси, расположенного на расстоянии 0.375D от оси вращения.

Винт имеет высокий КПД, как правило, только в том случав, если разность h—у находится в пределах 0,1—0,25. Угол наклона лопасти в любом сечении находят по формуле:

Форма лопасти характеризуется контуром и относительной шириной. Аэродинамически наиболее выгодны лопасти, имеющие контур, близкий к эллипсу. Относительная ширина лопасти—это ее максимальная ширина, выраженная в долях диаметра. Ее выбирают в пределах 0,08—0,10D. Профиль лопасти изменяется по длине: чем ближе к ступице, тем он шире, а вогнутость его уменьшается к концу лопасти.

Для изготовления винтов применяют шаблоны.

Полет модели будет успешным только в том случае, если он происходит с оптимальными скоростью и углом взлета. Чтобы обеспечить выполнение этих условий, подбирают винтомоторную группу. Расчетные методы подбора ее трудоемки, потому пользуются графическим способом подбора винта и двигателя.

В качестве примера' покажем, как подобрать винт и резиновый двигатель для модели массой 230 г, взлетающей со средней скоростью о=4,4 м/с. По номограмме (рис. 105) вначале выбираем диаметр винта 0 = 0,56 м к средний угол взлета в=15°. Из т. /, соответствующей выбранному диаметру, опускаем перпендикуляр к оси О до пересечения с кривой, соответствующей взятому в т. 2. На оси У находим значение КПД винта т] = 0,67 (т. 3). Это достаточно высокий КПД, поэтому будем считать, что исходные величины О и в взяты правильно. Теперь восстанавливаем перпендикуляр из т. / до пересечения с линией выбранного угла в т. 4. Из т. 4 проводив перпендикуляр к оси h и продолжаем его в левой части номограммы до пересечения в т. 6 с линией выбранного угла в. Точка пересечения перпендикуляра с осью h (т. 5) дает значение Я/О (в нашем примере оно равно 1,37). Затем из т. 6 опускаем перпендикуляр на ось S (т. 7) и определяем необходимое сечение резиномотора. В нашем примере резиновый двигатель (из отечественной резины) должен иметь сечение 1,03 см², т. е. состоять из 26 нитей (1X4). Полученные по номограмме сечения резиновых двигателей соответствуют ширине лопастей, равной 8,5.0,

Прочность и жесткость модели. Аэродинамические силы, действующие на модель в полете, могут изменить форму или да же привести к поломке отдельных деталей. Так, силы, действующие на крыло, стремятся изогнуть и закрутить его. При чрезмерном изгибе модель становится колебательно неустойчивой, а при скручивании изменяются углы атаки крыла. Это приводит к нарушению продольной и поперечной балансировки модели. При уменьшении углов атаки модель планирует более круто и может перейти в пикирование, а нри неодинаковом закручивании левой и правой половин крыла модель делает вираж.

Силы, действующие на оперение, скручивают и изгибают фюзеляж, что при больших деформациях делает невозможным нормальный полет модели. Поэтому для успешного полета модели при ее постройке выбирают такие материалы, профиль
сечения и размеры всех ее частей, чтобы элементы модели были прочными и жесткими при ее минимальной массе.

Для успешного полета модель должна обладать еще определенной устойчивостью и управляемостью. Хорошая устойчивость предполагает неизменность положения модели относительно принятых неподвижных осей координат. Хорошая управляемость—это быстрое изменение положения модели в пространстве при отклонении ее рулей.

1 ... 5 6 7 8 9 10 11 12 ... 19

	Лаборатория «Конструирования, моделирования и технологии швейных... Наличие доступа к информационным системам и информационно-телекоммуникационным сетям		Пояснительная записка Программа предназначена для реализации работы по ознакомлению детей с искусством конструирования и моделирования из бумаги в условиях...
	«утверждаю» Председатель Госкомитета РФ по физической культуре, спорту и туризму А д. П. Боголюбов (спецподготовка велосипедистов), В. А. Валуев (спецподготовка водников), В. В. Говор (общие вопросы), А. В. Затонский...		Программа конструирования и робототехники «роботрек» Направленность дополнительной общеразвивающей программы (доп) конструирования и робототехники «роботрек» – техническая
	Пояснительная записка Цели, стоящие при обучении основ робототехники... Освоение знаний об основах робототехники, конструирования, программирования, об основных принципах механики, о методах и этапах моделирования,...		Урок конструирования: его можно рассматривать как отдельный тип урока,... Сегодня метапредметный подход и метапредметные результаты обучения рассматриваются в связи с формированием универсальных учебных...
	Дипломная работа по специальности 230401. 65 «Прикладная математика»... Исследование проблемы моделирования феномена самосборки и разработка требований к инструментальным средствам моделирования		I. общие вопросы технической мелиорации грунтов королев В. А Госты, инструкции, методические указания и рекомендации по тем или иным методам, а также литература, затрагивающая всевозможные общие...
	От моделирования к проектированию 2-е издание, исправленное и дополненное Я 804 Образовательная среда: от моделирования к проектированию. — М.: Смысл, 2001. — 365 с		Г лава Установление вида, модели нарезного оружия по стреляной пуле и гильзе
	Поставьте вопросы, на которые вы бы хотели получить ответ в рамках мастер-класса? Цель: создать условия для учащихся для конструирования и программирования механического аллигатора, который бы мог открывать и захлопывать...		Решением Комиссии Таможенного союза от 18 октября 2011г. №823 Перечень... Безопасность машин. Основные понятия, общие принципы конструирования. Часть Основные термины, методология
	Общие вопросы по пп1318 Общие вопросы по пп 851 Российской Федерации (со стороны Заказчика) и ООО «РуНетСофт» (со стороны Исполнителя), в период с 03. 02. 2014 г по 10. 05. 2014...		Технические требования Лаборатория исследований аварийной авиационной техники (АТ) и моделирования отказов из состава отдела организации и контроля исследований...
	Фрезерная обработка на станках с чпу Модель tlv-850ii предназначена для выполнения фрезерной обработки деталей с возможностью предварительной подготовки управляющих программ...		«Набор матриц и приспособлений стоматологических для моделирования пломб «тор вм» Матрицы и приспособления стоматологические для моделирования пломб «тор вм» в составе

Общие вопросы моделирования и конструирования г лава 1

Похожие: