ВИРОПЛАНЕР

Этот принцип заложен и в автожире: во время разбега по взлетной дорожке его несущий винт под действием встречного потока начинает раскручиваться и постепенно развивает подъемную силу, достаточную для взлета. Следовательно, несущий винт — ротор выполняет ту же роль, что и крылья самолета. Но по сравнению с крылом у него есть существенное преимущество: его поступательная скорость при равной подъемной силе может быть намного меньше. Благодаря этому автожир способен опускаться в воздухе почти вертикально и совершить посадку на маленьких площадках (рис. 2). Если же при взлете раскрутить лопасти ротора при нулевом угле атаки, а затем резко перевести их на положительный угол, то автожир сможет взлетать с места.

Рис. 2: Автожир на малой скорости принимает груз с земли.

НА ЧЕМ ЛЕТАЛ И. БЕНСЕН

Прообразом большинства любительских планеров-автожиров послужила машина американца И. Бенсена (рис. 3). Она была создана вскоре после окончания второй мировой войны и вызвала большой интерес во многих странах. По официальным данным, в настоящее время построены и успешно летают свыше четырех тысяч аппаратов подобного рода.

Автожир И. Бенсена состоит из крестообразной металлической рамы А, на которой жестко смонтирован пилон Б, служащий опорой ротора В с рычагом непосредственного управления Г. Перед пилоном расположено сиденье пилота Д, а сзади на раме — простейшее вертикальное оперение, состоящее из киля Е и руля поворотов Ж. Руль поворотов связан тросами с ножной педалью, находящейся в передней части рамы. Шасси автожира — трехколесное, с пневматиками облегченного типа (боковые колеса имеют размер 300X100 мм, переднее, управляемое — 200x75 мм). Под хвостовой частью рамы расположено дополнительное опорное колесо из твердой резины Ø80 мм. Ротор имеет металлическую ступицу и две деревянные лопасти, описывающие крут Ø6м. Хорда лопасти — 175 мм, относительная толщина профиля — 11%, материал — высококачественная древесина, переклеенная с фанерой и армированная стеклотканью. Полеты планера-автожира Бенсена осуществлялись на буксире за автомобилем (рис. 5). Впоследствии на подобные машины устанавливался 70-сильный двигатель с толкающим винтом.

Польские конструкторы Александр Бобик, Чеслав Юрка и Андрей Сокальский создали планер-автожир (рис. 4), взлетающий с воды. Он буксировался быстроходным катером или мотолодкой с мощным подвесным мотором (порядка 50 л. с.). Планер установлен на поплавок, по форме и конструкции аналогичный корпусу спортивного скутера младших классов. Ротор с непосредственным управлением закреплен на простом и легком пилоне, расчаленном тросовыми растяжками к корпусу поплавка. Это позволило добиться минимального веса конструкции при вполне достаточной ее надежности. Технические данные планера-автожира, который его авторы назвали «виропланером», таковы: длина — 2,6 м, ширина — 1,1 м, высота — 1,7 м, общий вес конструкции — 42 кг, диаметр ротора — 6 м. Его летные данные: взлетная скорость — 35-37 км/час, максимально-допустимая — 60 км/час, посадочная — 15-18 км/час, обороты ротора — 300-400 об/мин.

Польские конструкторы совершили на своем «виропланере» много успешных полетов. Они считают, что их машина имеет большое будущее. Одни из создателей «виропланера», Чеслав Юрка, писал: «При соблюдении элементарных правил осторожности, высокой дисциплинированности водителя катера и обслуживающего персонала полеты на «виропланерах» совершенно безопасны. Большое количество озер, водная гладь которых всегда свободна, позволит заниматься этим увлекательным видом спорта и отдыха всем желающим.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

Разберемся, каким образом обеспечивается управляемость машины. На самолете это просто — там есть рули высоты, руль поворота и элероны. Отклонением их в нужную сторону осуществляются любые эволюции. А винтокрылым машинам, оказывается, такие рули не нужны: изменение направления полета происходит тотчас же, как только ось ротора изменяет свое положение в пространстве. Для изменения наклона оси ротора на планере-автожире применено приспособление, состоящее из двух подшипников: неподвижно закрепленного в щечках головки А и связанного с рычагом управления Б. Подшипник А, будучи сферическим, позволяет валу ротора отклониться от основного положения на 12° в любую сторону, что обеспечивает машине продольную н поперечную управляемость.

Рычаг управления ротором, жестко связанный с корпусом нижнего подшипника, имеет напоминающую велосипедный руль поперечину, которую пилот держит обеими руками. Для взлета, чтобы перевести ротор на большой угол, рычаг двигается вперед: для уменьшения угла и перевода машины в горизонтальный полет — назад; для создания крена вправо (или устранения левого крена) рычаг отклоняется влево, при правом крене — вправо. Эта особенность управления автожирами создает известные трудности для пилотов, летающих на обычных планерах, самолетах и вертолетах (движения ручки у всех этих машин прямо противоположные по знаку).

Поэтому перед полетами на планерах-автожирах с непосредственным управлением необходимо пройти специальную подготовку на стенде-тренажере. Можно, правда, пойти на некоторое усложнение конструкции, оборудовав машину управлением «нормального» самолетного типа (показано пунктиром на схеме автожира Бенсена, см. рис. 3).

* * *

Планер-автожир имеет значительно меньше деталей, чем обычный велосипед. Но это не значит, что его можно изготовить кое-как, в одном месте привязав проволочкой, а в другом — вместо болта вставить гвоздь.

Все детали должны быть изготовлены, как говорит, на высшем авиационном уровне: ведь от их качества, их надежности зависит жизнь человека. Даже если летать над водой. Поэтому надо сразу принять такое решение: есть возможность выполнить все работы высококачественно — будем делать виропланер, если нет — отложим строительство до лучших времен.

Наиболее ответственной и трудной в изготовлении деталью виропланера является, безусловно, ротор. Попытки использовать для установки на самодельные планеры-автожиры отслужившие свой срок лопасти от выпускаемых нашей промышленностью вертолетов успеха не имели, так как они рассчитаны на другие режимы. Поэтому применять их ни в коем случае не следует. Типовая конструкция лопасти показана на рисунке 6. Для склейки лонжерона надо заготовить прямослойные, хорошо просушенные сосновые рейки и тщательно прифуговать их друг к другу. Они собираются в пакет, как показано на рисунке 7. В промежутки между рейками обязательно закладываются полоска стеклоткани марки АСТТб, предварительно промазанные эпоксидным клеем. Рейки также должны быть промазаны с обеих сторон. Пакет после необходимой выдержки запрессовывается в приспособлении, обеспечивающем изделию прямолинейность как по широкой, так и по узкой стороне пакета. После сушки пакет обрабатывается в соответствии с заданным профилем, образуя переднюю часть («носик») лопасти. Обработка должна быть выполнена очень тщательно, с применением стальных контршаблонов. «Хвостик» лопасти изготовляется из блоков пенопласта Марки ПХВ-1 или ПС-2, усиленных рядом фанерных нервюр. Склейку следует выполнить в специальном стапеле (рис. 8), чтобы обеспечить правильность профиля. Окончательная обработка лопасти ведется напильником и шкуркой, с применением контршаблонов, после чего вся лопасть оклеивается тонкой стеклотканью на эпоксидном клее, шлифуется, окрашивается в яркий цвет и полируется сначала пастами, а затем полировочной водой.

Готовая лопасть, положенная концами на две опоры, должна выдерживать не менее 100 кг статической нагрузки.

Дли соединения со ступицей ротора на каждой лопасти шестью болтами М6 укрепляются стальные пластины, как показано на чертеже; в свою очередь, к ступице эти пластины крепятся двумя болтами M10. Триммер Д и груз-противовес Г устанавливаются на полиостью отделанную лопасть. Груз — на трех болтах М5, триммер — на пяти заклепках Ø4 мм. В «хвостик» лопасти для приклепки триммера заранее вклеивается между фанерными нервюрами деревянная бобышка.

Сферический подшипник головки ротора на зарубежных конструкциях выбран в пределах от Ø50X16X26 мм до Ø52X25X18 мм; из отечественных подшипников этого типа может быть применен № 1206 ГОСТ 5720-51. На схеме (рис. 4) этот подшипник для наглядности показан однорядным. Нижний подшипник управления — № 6104 ГОСТ 831-54.

Крепление рычага управления к корпусу подшипника может быть выполнено скобами, как показано на рисунке 4 (это позволяет разбирать весь узел на отдельные элементы), либо сваркой.

Основание («пятка») пилона крепится в корпусе поплавка к ребру жесткости, соединенному четырьмя болтами М6 с килем. Эти болты одновременно крепят к корпусу поплавка наружное металлическое перо. Тросовые растяжки, соединяющие пилон с бортами поплавка, желательно перед заплеткой обтянуть с усилием 150-200 кг. Тандеры — самолетные, с толщиной резьбовых стержней 5 мм.

Как уже говорилось выше, общий вес виропланера необходимо выдержать в пределах 42-45 кг. Это не так просто, как кажется на первый взгляд. Нужно очень тщательно подбирать необходимые материалы, правильно вести обработку и сборку, не применять тяжелых шпаклевок и красок. Особенно это касается изготовления поплавка. Его деревянный каркас должен быть собран из хорошо просушенных реек прямослойной, легкой (не смолистой) сосны. Лучшей древесиной для изготовления каркаса поплавка будет так называемая «авиационная» сосна в лафетных брусках, но ее не везде и не всегда можно достать. Поэтому не надо пренебрегать возможными заменителями: например, хорошей тарной дощечкой или рейками, напиленными из толстого горбыля (горбыль — это заболонная, самая прочная часть ствола; при правильной распиловке из него получаются отличные рейки нужного сечения). Сплошь и рядом пищевые консервы бывают упакованы в хорошие ящики. Набрав два-три десятка таких тарных дощечек, из них можно выбрать необходимые для работы. Каждая рейка перед ее установкой на место должна быть испытана на прочность. Если сломается — не беда, можно поставить другую; зато будет полная уверенность в том, что набор изготовлен из надежного материала.

Г. МАЛИНОВСКИЙ

Рис. 10. Буксировочный замок: А — основание; Б — крючок; В — установка замка на планере-автожире (крючком вниз); Г — установка замка на катере-буксировщике (крючком вверх).

Чертежи для печати

Источник: "Моделист-Конструктор" 1969, №6, 7
Scan: Петрович