ВЕРТОЛЕТ НА КОРДЕ

Радиоуправляемые модели вертолетов находят все большее признание среди спортсменов. Это понятно - класс, лишь недавно узаконенный международной Федерацией авиационного спорта, стал развиваться необычайно высокими темпами, а зрелищность выступлений моделистов-вертолетчиков сделала его еще более популярным. Немаловажное значение имеет и то, что радиоуправляемые винтокрылы по праву считаются наиболее сложными из всего семейства радиоуправляемых. А ведь как порой хочется попробовать свои силы именно в работе над самым трудным!

Притягательность микровертолетостроения - и в уникальных летных свойствах современных аппаратов с несущим воздушным винтом. Достаточно сказать, что сегодня на чемпионатах в летных комплексах наибольшее число фигур - высшего пилотажа!

В нашей стране новый вид моделизма пока только зарождается. Но он упорно пробивает себе дорогу, несмотря на нехватку хорошей аппаратуры. Спортсмены ищут и находят необычные решения, позволяющие сделать создание винтокрылов доступным многим. Тем, кто не располагает пока нужной аппаратурой, мы представляем интереснейшую разработку - кордовую модель вертолета, полный аналог радиоуправляемого варианта. О ней рассказывает руководитель авиамодельной лаборатории КЮТ «Искра» города Куйбышева Н. Стукало.

После многочисленных экспериментов с резиномоторными и электрическими вариантами (последние летали на кордах, питание двигателей - внешнее) стало ясно: спроектировать и изготовить кордовый вертолет, являющийся аналогом радиоуправляемого, с двигателем внутреннего сгорания - дело вполне доступное. Такая машина может послужить в качестве отладочной для отработки различных узлов микровинтокрыла, для ресурсных испытаний механизмов. Она поможет и приобрести необходимые навыки управления, познать особенности поведения необычной модели. Принималось во внимание и то, что научиться управлять вертолетом в двух измерениях несравненно проще, чем в трех - при радиоварианте.

Еще на этапе проектирования мы учитывали возможность простейшей переделки кордовой в радиоуправляемую после проведения всего комплекса тренировок и отладок. С приобретением навыков пилотирования и ознакомления с основными характеристиками и возможностями модели это становилось оправданным и логичным продолжением программы освоения сложнейшей ступеньки авиамоделизма.

Исходным прототипом стал вертолет Белл-212. Изменения коснулись лишь шасси и хвостового костыля - их размеры пришлось увеличить.

Тем, кто соберется построить такую же модель, советуем прежде всего внимательно ознакомиться с предлагаемыми рисунками и изучить работу узлов и механизмов. Размеры силового блока и редукторов могут быть изменены, главное - сохранить принцип работы элементов.

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ МОДЕЛИ
Диаметр несущего ротора, мм - 1164
Диаметр хвостового винта, мм - 234
Полетный вес, кг - 4,1
Максимальная скорость, км/ч - 80

Фюзеляж. Сначала изготавливается болванка из пенопласта марки ПС-4, разрезается по плоскости симметрии, облегчается изнутри, с тем чтобы в последующем уменьшить расход растворителя при «вытравливании» пенопласта из выклейки фюзеляжа. После нанесения разделительного слоя (мыло) болванку обтягивают на эпоксидной смоле двумя слоями толстой стеклоткани. Дождавшись отверждения смолы, заготовку вышкуривают до получения ровной поверхности. Далее идет наложение слоя тонкой стеклоткани и окончательное вышкуривание. Последнюю операцию проводят с керосином. Со стороны хвоста вырезается отверстие, куда заливают ацетон. Поворачивая фюзеляж, частично растворяют пенопласт и выливают растворитель из выклейки. Остатки соскабливают после снятия по разрезу верхней части кабины. Полученную выклейку-«скорлупку» усиливают изнутри полосками стеклоткани в местах повышенных нагрузок. Других дополнительных усилений типа переборок и шпангоутов фюзеляж не имеет.

В соответствующих местах на днище на клею устанавливают опорные грибки, образованные слоями толстой стеклоткани. В передней нижней части фюзеляжа вырезается круглое отверстие для ввода в зацепление пускового маховика. Справа в борту сверлится отверстие Ø7-8 мм под отвертку (для затяжки стопорного винта). Винт фиксируется пружиной, препятствующей самоотворачиванию. Вверху фюзеляжа устанавливается корпус подшипников вала несущего ротора, далее просверливаются четыре отверстия Ø6 мм в опорных грибках под крепление основания силового блока и рессоры шасси.

Законченный, отделанный и окрашенный фюзеляж весит вместе со стабилизатором из пенопласта ПС-1-100 около 800 г. Вместо остекления кабины применена крупноячеистая металлическая сетка, что значительно улучшает охлаждение двигателя.

Механика привода. Главный редуктор привода несущего винта образован парой косозубых шестерен. Ведущая - стальная Ø20,07 мм - имеет 13 зубьев. Ведомая сделана из текстолита, у нее 103 зуба высотой 2,5 мм, ее Ø156,5мм. Передаточное отношение редуктора 1 : 8.

Редуктор задней передачи - пара конических шестерен, передаточное отношение 1 : 4. Редуктор хвостового винта состоит также из пары «коничек», однако здесь они имеют одинаковое число зубьев. Он установлен сверху киля и прикрыт кожухом. Необходимо обеспечить точный монтаж всех редукторов и плотный контакт зацеплений зубчатых пар, чтобы исключить биения и вибрации и обеспечить надежную работу механики привода.

Силовой блок образован основанием и двумя пластинами моторамы. Между собой эти детали связаны дюралюминиевыми уголками. Аналогично монтируются и пластины крепления верхнего корпуса подшипников вала ротора. Все соединения на винтах МЗ.

Силовая установка состоит из двигателя МДС-6,5 КУ, удерживаемого на боковых пластинах моторамы дюралюминиевыми уголками. На вал мотора насаживается конусная разрезная втулка и ведущая шестерня с ответным конусным отверстием. Затем на штифты Ø2,5 мм напрессовывается маховик и узел затягивается штатной гайкой двигателя. Его запуск осуществляется с помощью второго, отсоединяющегося после запуска пускового маховика, имеющего три выступающих винта. При разгоне двигателя они углубляются в пазы основного маховика, а затем выходят из зацепления.

Муфта сцепления. По принципу работы она отличается от конструкций, применявшихся до сих пор на моделях вертолетов. Действие муфты как бы двухэтапное. На самых малых оборотах двигателя за счет центробежных сил фрикционный элемент прижимается вкладышем к внутренней стенке ведомого барабана. За счет сил трения вращающий момент передается далее, и идет раскрутка несущего винта до оборотов, примерно равных оборотам большой ведомой шестерни вала ротора. Проскальзывание муфты на этом этапе смягчает условия разгона несущего винта, работы самого двигателя и включения второй «ступени» муфты. Оно происходит при увеличении частоты вращения коленвала мотора - основные фрикционные элементы, преодолевая сопротивление резинового кольца, садятся на ведомый барабан и обеспечивают «мертвое» сцепление. А при остановке двигателя муфта мгновенно выходит из «зацепления» и обеспечивает свободное вращение несущего винта. Регулировку проще всего провести на токарном станке, задавая различные обороты.

По конструкции такая двухступенчатая муфта не сложнее обычной и позволяет допустить значительные рабочие зазоры. Она состоит из корпуса, двух фрикционных элементов (один притягивается к центру вращения резиновым кольцом) и ведомого барабана с внутренним фрикционным вкладышем (последний заклеивается на эпоксидной смоле). Ведомый барабан фиксируется на валу упорным винтом М6, который одновременно служит для крепления ведущей конической шестерни задней передачи. В оба фрикционных элемента ввинчиваются для утяжеления обрезки болтов М6, после чего проводится балансировка ведущей части муфты.

Втулка ротора упрощенной конструкции, с осевым шарнирам без шарикоподшипников. При ее изготовлении и сборке важно добиться плотных резьбовых соединений, соосности вращающихся деталей, отсутствия люфтов. Несмотря на упрощенность, подобная втулка выдержит множество полетов. В местах крепления лопастей она фрезеруется под углом 4,5 °.

Автомат перекоса и другие элементы по устройству и принципу действия аналогичны используемым на модели, чертежи и описание которой были опубликованы в «М-К» N° 3, 4 и 6 за 1984 год. Автомат перекоса на предлагаемом микровертолете необходимо повернуть на 6 ° влево (если смотреть по полету) при виде сверху. Лопатки стабилизирующего ротора изготавливаются из бука и оклеиваются тонкой стеклотканью. После балансировки они с помощью заклеенных резьбовых втулок навинчиваются на концы штанги Ø3,5 мм.

Хвостовой (рулевой) винт. Его лопасти вышкуриваются из бальзы средней плотности. В комлевые части вклеены буковые клинья. Установочные углы атаки лопастей изменяются при перемещениях ползуна с коромыслом, связанного тягами с самими лопастями. Ползун скользит по валу Ø4 мм рулевого винта и контрится в требуемом положении двумя винтами М2. Поворотная ось лопасти - винт М3. Ориентировочные углы установки лопастей около 12°-15°,окончательно уточнить значения углов можно на вращающееся столике, где за шасси укрепляется микровертолет с работающим двигателем. Во время этих работ необходимо открывать заслонку карбюратора как можно более плавно - только тогда удастся составить правильное представление о полноте парирования момента вращения несущего ротора.

Корпус хвостового редуктора крепится на киле через наружную дюралюминиевую пластину винтами М3,5. На гибкий вал привода винта надета резьбовая втулка с прорезью под загиб и резьбу М4, после чего конец вала изогнут на 90°. Затем детали туго навинчиваются на вал ведущей шестерни хвостового редуктора. Передний же конец гибкого вала заделывается с помощью штифта.

ПОРЯДОК СБОРКИ МОДЕЛИ

Полностью смонтированный силовой блок в сборе с гибким валом вставляется в фюзеляж. При этом вместо вала используют стержень такого же диаметра, длиной, равной высоте силового блока. Через хвостовую часть фюзеляжа пропускают прочную нить и привязывают ее к концу гибкого вала. Потянув за нить, проталкивают узел привода в фюзеляж до появления связки в киле. Затем до упора навинчивают ведущий вал хвостового редуктора на резьбовую втулку. Передвигая узел привода обратно, добиваются совпадения крепежных отверстий и наживляют крепежные элементы. Снизу вставляется до упора в нижний подшипник главный вал ротора, при этом он выталкивает технологический стержень. Проверяется выкос оси вращения несущего ротора влево. Угол должен быть равен 1,5°-2°, что обеспечит надежное натяжение корд.

Вал ротора фиксируется винтом, подход к которому возможен через технологическое отверстие в выклейке фюзеляжа. С помощью дюралюминиевых резьбовых втулок основание силового блока стягивается с рессорами шасси. Съемная кабина крепится металлическими язычками и быстроразъемными защелками.

Топливный бак (полиэтиленовый флакон объемом 200 см³ рассчитан на 10 мин полета) обвертывается поролоном и монтируется в фюзеляже на проволочных крючках. В борту сверлятся четыре отверстия Ø1 мм для выхода тросиков управления с соединительными карабинами на концах.

После сборки модели можно устанавливать лопасти несущего ротора. Их изготовление требует нескольких уточнений.

Лонжероны прямоугольных в плане лопастей - из пяти слоев фанеры толщиной 1 мм, склеенных на эпоксидной смоле. Между слоями проложены полоски тонкой стеклоткани. После отверждения клея под прессом лонжеронам придается требуемая форма сечения, причем детали парных лопастей должны быть абсолютно подобны и иметь одинаковый вес. Задняя часть лопастей - из плотного пенопласта. После приклейки этих «хвостовиков» к лонжеронам следует подправить профилировку и обтянуть все поверхности стеклотканью толщиной 0,03 мм. За грунтовкой, шпаклеванием и шлифовкой идет окрашивание и новая окончательная балансировка. Лопасти крепятся винтами М4 на пластинах, смонтированных на втулке под углом 4,5 °. Предложенная конструкция характеризуется простотой изготовления и большой прочностью.

ОТЛАДКА И ОБЛЕТ

С заведенным двигателем модель вертолета ставится на испытательный стенд - проверяется отсутствие биений лопастей ротора. При необходимости их положение корректируют. Стенд поможет еще раз убедиться и в полном гашении реактивного момента. Затем начинают летные испытания. Первые старты проводят только в безветренную погоду. Перед каждым полетом необходимо удалить зрителей на безопасное расстояние.

Взявшись за ручку управления, контролируют работу автомата перекоса. Он должен отклоняться вперед-назад на 15 . Проверяется надежность управления карбюратором при повороте качалки на ручке указательным пальцем правой руки (иные варианты управления «газом» для кордовой модели вертолета не подходят).

Установив заслонку карбюратора на самые малые обороты двигателя, запускают его. Питание калильной свечи пока не отключают, так как без «подкала» мотор может заглохнуть. Как только пилот прибавит «газ» и включится вторая «ступень» сцепления, питание свечи можно отключить (для оперативности действий с аккумулятором лучше сделать отводы от свечи к бортовому штекеру). Помощник сразу же отходит в безопасное место. Тем временем двигатель прогревается. Чуть прибавив «газ», смотрят за поведением модели. При необходимости останавливают мотор и проводят подрегулировку. Если все нормально, выполняют взлет.

Надо отметить, что управление вертолетом можно доверить только человеку, имеющему достаточный опыт пилотирования обычных кордовых. Поначалу осваивают более привычный режим - горизонтальный полет.

Для взлета прибавляют «газ» до почти полной разгрузки модели и слегка отклоняют автомат перекоса вперед. Модель сразу же перейдет в набор скорости. Набрав ее, она сама легко отделится от земли - ведь для горизонтального полета требуется несколько меньшая мощность, чем для режима висения на месте.

Проведя микровертолет несколько кругов на высоте 0,3-0,4 м, его сажают, чуть-чуть сбросив «газ» двигателя. Модель сама приземлится и немного прокатится по инерции. Маневр повторяют несколько раз при включенном моторе, чтобы закрепить навыки управления на этих режимах.

Следующий этап - повышение высоты полета. Этого легко добиться открытием заслонки карбюратора. При наклоне автомата перекоса вперед будет расти и скорость. Однако на первых порах увлекаться значительным разгоном не следует. Быстро летящая модель очень чутко реагирует на движения ручкой (чего нельзя сказать при медленном движении, а тем более при висении), с ее управлением без опыта можно и не справиться. Поэтому процесс обучения пилота-вертолетчика не следует слишком форсировать - он должен быть строго поэтапным.

В дальнейшем и регулировка «газа» в соответствии с изменениями скорости войдет в привычку. А пока важно не увлечься управлением по тангажу, чтобы, забыв про постоянно меняющиеся требования к мощности, случайно не дать модели «провалиться».

Безусловно, необходим и постоянный контроль за временем работы мотора в каждом полете. При случайном его отказе на большой скорости модель сажают на режиме планирования с незначительной высоты - только так можно обойтись без поломок. Пилотирование на режиме висения сводится, по сути, лишь к точному манипулированию рычажком «газа» и корректировке тангажа. Более стабильное висение происходит на высотах, равных 1,5 диаметра ротора, вне влияния воздушной подушки. Освоив и этот режим, переходят к взлетам и посадкам с места и к полетам в обратную сторону (хвостом вперед).

Н. СТУКАЛО, г. Куйбышев