ВИНТ — КРЫЛЬЯ АВТОЖИРА

Иногда маленькая заметочка, приютившаяся в уголке журнальной страницы, вызывает поток читательских откликов, куда больший, чем солидная, насыщенная фактами и рассуждениями статья. Именно так получилось с информацией «Планер-автожир», увидевшей свет в № 10 нашего журнала за прошлый год. Напомним: речь в ней шла о конструкции летательного аппарата, созданного группой москвичей — энтузиастов воздушного спорта под руководством летчика 1-го класса В. Винницкого. Эта машина предназначена для приобретения первоначальных навыков пилотирования винтокрылых аппаратов и может быть как буксируемым планером, так и самостоятельно взлетающим (после установки двигателя мощностью 40 — 50 л. с.) автожиром.

По просьбе редакции создатели планера-автожира подготовили ряд материалов, которые расскажут об основных этапах строительства этой интересной машины и позволят получить первоначальные навыки управления ею.

Можно без преувеличения сказать, что главное в планере-автожире — это несущий винт. От правильности его профиля, от веса, точности центровки и прочности зависят полетные качества автожира. Правда, безмоторный аппарат на буксире за автомобилем поднимается всего на 20 — 30 м. Но и полет на такой высоте требует обязательного соблюдения всех ранее высказанных условий.

Лопасть (рис. 1) состоит из главного, воспринимающего все нагрузки элемента — лонжерона, нервюр (рис. 2), промежутки между которыми заполнены пластинами из пенопласта, и задней кромки, изготовляемой из прямослойной сосновой рейки. Все эти части лопасти склеиваются синтетической смолой и после надлежащего профилирования оклеиваются стеклотканью для придания дополнительной прочности и герметичности. Материалы для лопасти: авиационная фанера толщиной 1 мм, стеклоткань толщиной 0,3 и 0,1 мм, эпоксидная смола ЭД-5 и пенопласт ПС-1. Смола пластифицируется дибутилфталатом в количестве 10—15%. Отвердителем служит полиэтилен полиамин (10%).

Изготовление лонжерона, сборка лопастей и их последующая обработка производятся на стапеле, который должен быть достаточно жестким и иметь прямолинейную горизонтальную поверхность, а также одну из вертикальных кромок (их прямолинейность обеспечивается строжкой под линейку типа лекальной, не менее 1 м длиной).

Стапель (рис. 3) делают из сухих досок. К вертикальной продольной кромке (прямолинейность которой обеспечена) на время сборки и склейки лонжерона крепятся винтами металлические установочные пластинки на расстоянии 400—500 мм друг от друга. Верхний край их должен возвышаться над горизонтальной поверхностью на 22 — 22,5 мм.

Для каждой лопасти следует заготовить 17 полос фанеры, раскроенных по чертежу лонжерона наружным слоем вдоль, с припусками на обработку по 2—4 мм на сторону. Поскольку размеры листа фанеры 1500 мм, в каждом слое неизбежна склейка полос на ус не менее чем 1 : 10, а стыки в одном слое должны отстоять от стыков в другом, следующем за ним на расстоянии 100 мм. Отрезки фанеры располагаются так, что первые стыки нижнего и верхнего слоев отстоят от комлевого торца лонжерона на 1500 мм, второго и предпоследнего слоев — на 1400 мм и т. д., а стык среднего слоя будет на расстоянии 700 мм от торца комлевой части лопасти. Соответственно будут распределяться вдоль лонжерона вторые и третьи стыки заготовляемых полос.

Кроме того, нужно иметь 16 полос стеклоткани толщиной 0,3 мм и размером 95X3120 мм каждая. Предварительно они должны подвергнуться обработке для удаления замасливателя.

Склеивать лопасти нужно в сухом теплом помещении при температуре 18—20° С.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛОНЖЕРОНА

Перед сборкой заготовок стапель выстилается калькой, чтобы они не слипались. Затем укладывается и выравнивается относительно установочных пластин первый слой фанеры. Его прикрепляют к стапелю тонкими и короткими гвоздями (4 — 5 мм), которые вбивают у комля и у конца лопасти, а также по одному с каждой стороны стыков для предотвращения смещения отрезков фанеры по смоле и стеклоткани в процессе сборки. Поскольку они останутся в слоях, их вколачивают вразброс. Гвозди вбивают указанным порядком и для закрепления всех последующих слоев. Они должны быть из достаточно мягкого металла, чтобы не повреждать режущие кромки инструмента, употребляемого для дальнейшей обработки лонжерона.

Слои фанеры обильно смачивают при помощи ролика или кисти смолой ЭД-5. Затем последовательно накладывают на фанеру полосу стеклоткани, которую разглаживают рукой и деревянной гладилкой, пока на ее поверхности не покажется смола. После этого на ткань кладут слой фанеры, у которого сначала смазывают смолой ту сторону, которая ляжет на стеклоткань. Набранный таким образом лонжерон покрывают калькой, укладывают на него рейку размером 3100X90X40 мм. Между рейкой и стапелем струбцинами, расположенными на расстоянии 250 мм друг от друга, по всей длине рейки производят обжатие набранного пакета, пока его толщина не сравняется с верхними кромками установочных пластин. Излишки смолы надо удалить до ее затвердения.

Заготовка лонжерона снимается со стапеля через 2—3 суток и обрабатывается до ширины 70 мм в профильной части, 90 мм — в комлевой, а также длины между торцами — 3100 мм. Необходимое требование, которое следует соблюсти на этом этапе, — обеспечение прямолинейности поверхности лонжерона, образующей в процессе дальнейшего профилирования переднюю кромку лопасти. Поверхность, к которой будут приклеиваться нервюры и заполнитель из пенопласта, должна быть также достаточно прямолинейной. Обрабатывать ее следует рубанком и обязательно с ножом из твердых сплавов или в крайнем случае драчевыми напильниками. Все четыре продольные поверхности заготовки лонжерона должны быть взаимно перпендикулярными.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ

Разметку заготовки лонжерона производят так. Ее кладут на стапель и на концевом торце, передней и задней плоскостях наносят линии, отстоящие от поверхности стапеля на расстоянии 8 мм ( ~ У_{н мах}). На концевом торце, кроме того, вычерчивают с помощью шаблона (рис. 4) полный профиль лопасти в масштабе 1:1. Особой точности при изготовлении этого вспомогательного шаблона не требуется. С наружной стороны шаблона наносят линию хорды и на ней у носка профиля и в точке на расстоянии 65 мм от него сверлят два отверстия Ø6 мм. Глядя сквозь отверстия, совмещают линию хорды шаблона с линией, проведенной на концевом торце лонжерона, чтобы нанести на Нем линию, определяющую границу профилирования. Во избежание сдвигов шаблон крепится К торцу тонкими гвоздями, под Которые в нем сверлятся произвольно расположенные по их Диаметру отверстия.

Обработку лонжеронов по профилю производят простым рубанком (грубая) и плоским драчевым напильником. В продольном направлении ее контролируют линейкой. Завершив обработку, приклеивают нервюры к задней поверхности лонжерона. Точность их установки обеспечивается тем, что на них в ходе изготовления наносят линию хорды, которая совмещается с линией хорды, нанесенной на задней плоскости заготовки лонжерона, а также визуальной проверкой прямолинейности их расположения относительно вспомогательного шаблона. Его снова крепят для этой цели к концевому торцу. Нервюры располагают на расстоянии 250 мм друг от друга, причем первая выставляется в самом начале профиля лонжерона или на расстоянии 650 мм от торца комлевой его части.

СБОРКА И ОБРАБОТКА ЛОПАСТИ

После затвердения смолы между нервюрами вклеиваются пластины пенопласта, соответствующие профилю задней части лопасти, по выступающим концам нервюр делают пропилы в рейке, образующей заднюю кромку. Последнюю приклеивают на смоле к нервюрам и пластинам из пенопласта.

Далее производят черновую обработку пенопластовых пластин, кривизна которых подгоняется под кривизну нервюр, а также удаляют излишек древесины с рейки для образования задней кромки с некоторым припуском для последующей точной обработки по основному шаблону (рис. 5).

Основной шаблон изготовляется вначале с припуском 0,2-0,25 мм на указанные в шаблоне величины Ув и Ун, чтобы получить профиль меньшего, чем окончательный, размера под оклейку стеклотканью.

При обработке лопасти с помощью основного шаблона за базу берется ее нижняя поверхность. С этой целью выверяется лекальной линейкой прямолинейность ее образующей на расстоянии Хн=71,8 мм, где Ун =8,1 мм. Прямолинейность можно считать достаточной в том случае, если в середине линейки длиной в 1 м имеется зазор не более 0,2 мм.

Затем к длинным сторонам хорошо отрихтованной дюралюминиевой пластины размером 500X226X6-7 мм крепятся направляющие рейки из твердого дерева или дюралюминия высотой 8,1 мм. Расстояние между ними для верхней половины основного шаблона должно быть равно ширине лопасти или 180 мм. Последнюю укладывают на стапеле на 3-4 подкладках, толщина которых равна толщине плиты приспособления, и прижимают струбцинами. Благодаря этому отрихтованная пластина может передвигаться между стапелем и нижней поверхностью лопасти по всей длине в прямолинейной плоскости, чем обеспечивается постоянство толщины лопасти и соответствие ее поверхности заданному профилю.

Верхнюю поверхность лопасти можно считать обработанной, если верхняя половина шаблона перемещается по всей ее длине без зазора по профилю и в местах соприкосновения шаблона с направляющими. Нижнюю поверхность лопасти проверяв ют полностью собранным шаблоном, обе половины которого жестко соединены вместе. Верхнюю и нижнюю поверхности профилируют с помощью драчевых напильников с грубой и средней насечкой, а впадины и неровности заделывают по шаблону шпаклевкой из смолы ЭД-5, смешанной с древесной мукой, и снова опиливают по шаблону.

ОКЛЕЙКА ЛОПАСТИ

Следующей операцией является оклейка профильной и комлевой части лопастей стеклотканью толщиной 0,1 мм в два слоя на смоле ЭД-5. Каждый слой представляет собой сплошной кусок стеклоткани, который накладывается своей серединой на переднюю кромку лопасти. Основное требование, которое необходимо соблюдать при этом, — излишки смолы после того, как ткань хорошо ею пропитается, должны быть тщательно выжаты с помощью деревянной гладилки в поперечном направлении от передней кромки к задней, чтобы под тканью не образовались воздушные пузыри. Ткань нигде не должна подворачиваться или морщиться во избежание ненужных утолщений.

Оклеив лопасти, их зачищают наждачной бумагой, а заднюю кромку доводят до толщины, близкой к окончательной. Проверяют также профиль носка лонжерона. Пока это делают с помощью основного шаблона с некоторыми припусками, как указывалось выше, чтобы убедиться в качественности профилирования верхней и нижней поверхностей.

Основной шаблон доводят до требуемого размера и с его помощью производят окончательную подгонку профиля с применением шпаклевки, причем за основу опять берется нижняя поверхность лопасти, для чего с помощью лекальной линейки снова проверяется прямолинейность ее образующей на расстоянии Хн =71,8 мм от носка. Убедившись в ее прямолинейности, лопасть кладут на стапель нижней поверхностью вниз на подкладках высотой 42 мм (эта величина представляет собой округленную разницу между высотой нижней половины шаблона и Ун = 8,1 мм.). Одна из подкладок ложится под комлевую часть лопасти, которая в этом месте прижимается к стапелю струбциной, остальные вдоль лопасти на произвольных расстояниях друг от друга. После этого верхняя поверхность лопасти промывается ацетоном или растворителем и покрывается по всей длине тонким слоем шпаклевки из смолы ЭД-5 и зубного порошка такой густоты, чтобы она легко распределялась на поверхности и не стекала по кривизне профиля (консистенция густой сметаны). Прочно скрепленный основной шаблон медленно и равномерно продвигается вдоль лопасти фаской вперед по движению так, чтобы его кромка все время опиралась на горизонтальную поверхность стапеля. Снимая излишнюю шпаклевку на выпуклых местах профиля и оставляя нужное ее количество во впадинах, шаблон обеспечивает таким образом доводку профиля. Если окажется, что впадины в некоторых местах не заполнились, то эта операция повторяется после нанесения на них более толстого слоя шпаклевки. Излишняя шпаклевка должна периодически удаляться, когда она начинает свисать с передней и задней кромок лопасти. При выполнении этой операции важно перемещать шаблон без перекосов и перпендикулярно к продольной оси лопасти, двигая его безостановочно, чтобы избежать неровностей поверхности лопасти. Дав шпаклевке достигнуть полной твердости и сгладив ее слегка наждачной бумагой, операцию окончательной шпаклевки повторяют на нижней поверхности, пользуясь подкладками высотой 37 мм.

ОТДЕЛКА ЛОПАСТЕЙ

Сделав лопасти, их обрабатывают наждачной бумагой средней зернистости, обращая особое внимание на формирование носка профиля, промывают ацетоном или растворителем и покрывают грунтом № 138, кроме места крепления триммера (рис. 6). Затем все неровности заделывают нитрошпаклевкой, следя, чтобы на профилированных поверхностях не образовалось излишних утолщений.

Окончательные отделочные работы, состоящие в осторожном снятии водоупорной наждачной бумагой разной зернистости излишков шпаклевки, проводят, сообразуясь с продвижением сомкнутого шаблона вдоль поверхностей лопасти без излишней качки и зазоров (не более 0,1 мм).

После оклейки лопастей стеклотканью 0,1 мм и до их покрытия грунтом на комлевую часть лопастей сверху и снизу на смоле ЭД-5 приклеивают пластины из дуба или ясеня размером 400X90X6 мм, которые состругиваются так, чтобы лопасти приобрели установочный угол, заключенный между хордой и горизонтальной плоскостью и равный 3°. Его проверяют с помощью несложного шаблона (рис. 7) относительно передней поверхности комля, а также контролируя параллельность образующихся при этом поверхностей снизу и сверху комля.

На этом заканчивается формирование комля лопасти, и он обклеивается стеклотканью 0,3 мм на смоле ЭД-5 для придания лопасти герметичности. Готовая лопасть, кроме комля, окрашивается нитроэмалью и полируется.

Советы относительно определения фактического положения центра тяжести лопастей, их балансировки и сопряжения со втулкой читайте в следующих номерах журнала.

Б. БАРКОВСКИЙ