КОКТЕБЕЛЬСКИЙ АВИАСАЛОН

Рис. 1. Геометрические пропорции самолета классической схемы.

Рис. 2. Схема аэродинамического затенения вертикального и горизонтального оперения на больших углах атаки (А и Б); В и Г - схемы, предпочтительные для любительских самолетов.

В последнее время наметилась тенденция к созданию самолетов минимально возможных размеров. Это направление достаточно ярко было представлено и на СЛА-84. Самым маленьким оказался самолет Х-14А В. Дмитриега из города Фрунзе. Площадь крыла Х-14А, привлекшего внимание зрителей и журналистов, составляет всего 1,9 м-, размах крыла - 5,2 м, а нагрузка на крыло превышает 65 кг/м². Х-14А к полетам на слете не был допущен, а самым маленьким летавшим самолетом стал А-11М с площадью крыла 3,6 м² при удельной нагрузке на крыло 59,6 кг м . По отзыву летчиков, такую размерность самолета, по-видимому, следует считать близкой к минимально допустимой. Существует закономерность, согласно которой при уменьшении размеров самолета увеличиваются его угловые скорости вращения, сокращается время реакции самолета на действия рулями и на случайные внешние атмосферные воздействия. В результате при очень малых размерах машины реакции нормального человека уже не хватает для управления таким самолетом. По своей динамике слишком маленький самолет больше напоминает радиоуправляемую модель, которая лучше управляется не привычной ручкой, а маленькой рукояткой на пульте передатчика или автопилотом.

Помимо размерности, важнейшими параметрами самолета являются удельная нагрузка на крыло и на мощность. У хорошего аэроплана удельная нагрузка на мощность составляет не более 5-6 кг/л, с., при нагрузке более 10 - 11 кг/л. с. не летают даже мотопланеры с достаточно высоким аэродинамическим качеством. Удельная нагрузка на крыло у любительского самолета нормальной схемы не должна превышать 40-50 кг/м². При большей нагрузке усложняется пилотирование на взлете и особенно на посадке. При нагрузке на крыло менее 50 кг/м² нет необходимости в использовании взлетно-посадочной механизации крыла, самолет получается конструктивно проще. Часто любители на своих машинах используют щелевые элероны, одно-, а иногда и двухщелевые закрылки и даже щелевые крылья, как на разработанных в куйбышевском «Аэропракте» самолете А-6 и ппанере А-7. Конечно, щели повышают несущие способности агродинамических поверхностей, но их форму можно недобрать лишь по продувкам нескольких вариантов в аэродинамической трубе. Поэтому есть основания полагать, что на большинстве любительскнх машин щели не дают эффекта, а конструктивно более простые элероны и закрылки без щелей работают ничуть не хуже.

Конструкторам-лбителям можно рекомендовать бесщелевую подвеску элеронов и рулей по типу элеронов планера АНБ, показанную на рисунке 3. При этом следует отметить, что аэродинамическая компенсация рулевых поверхностей на небольших любительских самолетах со скоростями полета до 250 км/ч не нужна, даже наоборот, во многих случаях требуется дополнительная пружинная загрузка ручки управления и педалей. Оригинальный пружинный загружатель руля высоты, совмещенный с механизмом триммерного эффекта, использован на самолете А-11М. Загружатели, изготовленные из резиновых амортизаторов, стояли на самолете «Жук-2» горьховчанина С. Корнилова и на многих других аппаратах.

Рис. 3. Схема подвески элерона на крыле планера АНБ.

Важное значение в аэродинамической компоновке аэроплана любители обычно придают профилировке крыла, хотя зачастую «самодельщик» не может сказать, какими критериями руководствовался при выборе профиля. На самом же деле, учитывая, что любительские самолеты в силу многих объективных причин имеют средний уровень аэрэдинамического качества, форма профиля не оказывает большого влияния на летно-техничесхме данные машины. Однако от формы профиля во многом зависит характер поведения самолета на большиx углах атаки, характер сваливания самолета при потере скорости. В этом отношении лучшими являются профили с относительной толщиной порядка 15% (если крыло не имеет сужения), с достаточно большим радиусом носка, с максимальной толщиной, расположенной на 25-30% хорды. Для любительских самолетов вполне подходит профили типа NACA-23015. Форма крыла в плане также оказывает серьезное влияние на характеристики сваливания самолета. Прямые крылья без сужения, кроме простоты изготовления, имеют еще одно преимущество - при выходе на большие углы атаки воздушный поток у такого крыла срывается в первую очередь в корневой части, благодаря чему самолет самопроизвольно не сваливается в штопор, а плавно опускает нос и набирает скорость либо парашютирует.

Учитывая, что на любительских самолетах, как правило, летают не очень опытные пилоты, характеристикам поведения самолета на предпосадочном планировании и на посадке (а именно на этих этапах полета допускается наибольшее количество ошибок) следует уделять особое внимание. Поэтому надо внимательно относиться не только к выбору профиля крыла, на и к выбору схемы шасси. Как известно, конструкция с хвостовом опорой является в принципе неустойчивой при движении самолета по земле, однако такая схема широко применяется на достаточно крупных самолетах с большими моментами инерции. Если же размеры и моменты инерции малы, пилот не успевает реагировать на резкие самопроизвольные отклонения машины от траектории разбега или пробега, особенно при боковом ветре. Этим недостатком в наибольшей степени страдали А-12 из Куйбышева и «Дон-Кихот» из Калинина. Даже опытные испытатели с трудом справлялись с рулением на этих самолетах. Поэтому для легких самолетов наиболее оптимально - шасси с носовым колесом, а безопасность пилоту в случае неудачной посадки обеспечит противокапотажная дужка фонаря или другие элементы конструкции, защищающие летчика.

Все, что до сих пор было сказано, относится к самолетам нормальной классической схемы, но, видимо, эта схема уже не является самой рациональной для легкомоторного самолета, потому надо только приветствовать создание аппаратов необычных перспективных схем. Таких на СЛА-84 было несколько. Во-первых, хочется отметить летающую лодку «Чирок», скомпонованную по схеме «утка». Машина создана в воронежском клубе технического творчества «Пульсар» под руководством И. Плеханова. Большой интерес вызвал самолет А-8 куйбышевского конструктора Ю. Яковлева, внешне напоминающий известный тандем "Квики" американского конструктора Берта Рутана. Не меньшее внимание привлек ультралегкий «Антис» - оригинальная «утка», выполненная П. Шакалисом из Литвы в стиле райтовских аппаратов. Авторам самолетов оригинальных схем трудно что-то советовать. При отсутствии аэродинамических продувок им остается руководствоваться лишь здравым смыслом и хорошим знанием аэродинамики. Знания в данном случае должны приобретаться не только по учебникам, но и в процессе постройки более простых самолетов. Известный принцип - «от простого к сложному» - в данном случае нарушать нельзя.

В последние годы широкое распространение получили нетрадиционные упрощенные типы летательных аппаратов: мотодельтапланы, ультралегкие самолеты, парапланы и т. а. О мотодельтапланах «Моделист-конструктор» писал уже неоднократно. На слете СЛА-84 подобных аппаратов было более десятка, и, надо отметить, ничего оригинального среди этого многообразия обнаружить не удалось. Все они имели стандартную схему, кустарное качество изготовления и практически по всем параметрам не могли конкурировать с мотодельтапланами заводского изготовления киевских конструкторов, привезенными в Коктебель для демонстрационных полетов.

Несколько ультралегких самолетов, за исключением «Антиса», были выполнены крайне небрежно и примитивно. Жесткость этих конструкций, в которых, например, стабилизатор легким усилием руки можно было вывернуть в любую сторону, оставляла желать лучшего. Основные элементы конструкции ультралегкого самолета - узлы заделки труб, наконечники многочисленных тросов, а также детали для контровки быстроразъемных элементов - только на «Антисе» были сделаны грамотно. Соответственно только он и был допущен технической комиссией к полетам. Однако взлететь на слете ему так и не удалось. Мощности 25-сильного лодочного мотора «Вихрь» в жаркий крымский полдень оказалось явно недостаточно, несмотря на то, что взлетный вес «Антиса» составляет всего 184 кг при удельной нагрузке на крыло 12 кг/м². Вывод можно сделать только один: ультралегкий самолет - это еще не значит ультрамаломощный, даже наоборот, учитывая, что аэродинамическое качество у него ниже, чем у обычного самолета, мощность при той же массе должна быть больше.

Конечно, непросто подобрать двигатель необходимой мощности, учитывая, что маломощных авиационных моторов каша промышленность не выпускает. Приходится приспосабливать, как правило, мотоциклетные моторы. Многие с успехом используют лодочные двигатели «Вихрь» и «Нептун», которые легко переделываются под воздушное охлаждение или комплектуются малогабаритным радиатором. Хорошо показали себя на слете 35-сильные моторы от снегохода «Буран». Если же мотор укомплектован понижающим редуктором и воздушным винтом большого диаметра, удается получить достаточно большую тягу на малых скоростях полета. Например, на самолете В. Фролова двигатель МТ-8 в 32 л. с., оснащенный редуктором, развивает тягу 85 кг. При этом самолет со взлетным весом 270 кг отлично летает.

На самолетах обычной схемы для обеспечения противопожарной безопасности силовая установка должна быть отделена от кабины металлической перегородкой, а в топливной магистрали установлен кран, отсекающий подачу топлива к двигателю. Из приборов контроля двигателя на приборной доске необходимо иметь тахометр и термометр головки цилиндра. Вообще, приборную доску любительского самолета перегружать оборудованием не стоит. Из пилотажко-навигационных приборов требуется высотомер, указатель скорости, простейший указатель скольжения. По авиационным нормам, пилотажно-навигационные приборы располагаются в левой части приборной доски, моторные - в правой. Любителям стоит придерживаться и других норм, целесообразность которых доказана многолетней практикой авиации, например, норм на геометрические размеры кабин самолета. Иначе может получиться кабина, как на «Микро-02» В. Щеглова из Красноярского края. В ней с большим трудом размещается даже самый миниатюрный пилот. Лучше воспользоваться стандартной компоновкой, два варианта которой применительно к одноместному самопету показаны на рисунке 4.

Рис. 4. Рекомендуемые схемы компоновки кабины любительского самолета.

Если же идти на какие-то отступления от известных авиационных стандартов, то в подобном случае они должны иметь более веское обоснование, нежели «мне так удобно», как сделал, например, В. Дмитриев в своем Х-14А, установив на него «хитрый» штурвал управления. Управление креном Х-14А осуществляется отклонением штурвала влево-вправо, тангажом - вперед-назад, а рулем направления - поворотом баранки того же штурвала. Кроме того, поворачивая правый рожок штурвала вокруг собственной оси, регулируется «газ» двигателя, и, наконец, рычагом под правым рожком штурвала выпускаются закрылки. В то же время боковые ручки управления, используемые в последнее время ка некоторых зарубежных самолетах, в практике нашей авиации, пожалуй, впервые были установлены на самолетах А-8 (г. Куйбышев) и "Стимул-10" (автор Ю. Королев, г. Пугачев Саратовской области) и получили высокую оценку летчиков-испытателей.

Система управления летательного аппарата - и в первую очередь самодельного - должна быть безупречной, а между тем при ее разработке любители допускают наибольшее количество ошибок. Прежде всего надо отметить, что использование незаконтренных и так называемых самоконтрящихся гаек в системах управления, впрочем, как и в других разъемных соединениях, абсолютно недопустимо. Случаи катастрофических последствий из-за несоблюдения этого простого правила, в том числе и на самодельных самолетах, хорошо известны. Все гайки в подвижных и разъемных соединениях должны быть зашплинтованы, а в шарнирах подвески рулей зачастую выгоднее использовать не болты, а валики с шайбой и шплинтом.

Еще одна весьма характерная ошибка - неправильный расчет на прочность систем управления: за нагрузку принимают силы, приходящие с рулей. А между тем элементы крепления рукояток управления и педалей должны рассчитываться на нагрузки от усилий, развиваемых летчиком, которые по самым низким нормам составляют 30 кгс применительно к элеронам, 90 кгс - к рулю высоты и 90 кгс к каждой педали. И лишь если в системе управления на ручке и на педалях установлены упоры, тяги и тросы управления можно рассчитывать, беря за основные аэродинамические нагрузки на рули. Совершенно недопустимо, если в крайнем положении ручки или педалей тяги ложатся на элементы конструкции, и таким образом осуществляется ограничение хода.

По мнению технической комиссии, конструкторам-любителям необходимо обратить самое серьезное внимание на жесткость элементов системы управления, которая была явно недостаточна на многих аппаратах. Нормативной здесь можно считать такую жесткость, когда в проводке управления нет заметных деформаций при приложении эксплуатационных нагрузок к рулям. Тем не менее применять в проводке тросы диаметром менее трех миллиметров не следует, даже если жесткость их будет достаточной.

Наиболее сложный вопрос - обеспечение прочности самодельного самолета. Вряд ли любителю помогут существующие официальные нормы прочности. Во-первых, далеко не каждый сможет ими воспользоваться, а во-вторых, они предназначены только для «больших» самолетов. Кроме того, в соответствии с этими нормами должен строиться специальный экземпляр для статических испытаний на прочность, что неприемлемо для конструктора-любителя. Для расчета на прочность лучше всего воспользоваться самым простым учебником по прочности самолета (для авиационного института или техникума). При этом расчет основных силовых элементов конструкции, к которым относятся стыковые узлы, корневые части лонжеронов крыла, лонжероны фюзеляжа, силовые шпангоуты, надо вести «в запас». На ряде зарубежных самолетов, например, эти детали рассчитаны более чем на двадцатикратный запас прочности, в то время как реальные полетные перегрузки не превышают 3-4 единиц. Неизбежное при этом перетяжеление конструкции не так велико, как кажется на первый взгляд, и не имеет решающего значения для любительского самолета. В расчете необходимо учесть все действующие ка конструкцию нагрузки. Почтя все разработчики самолетов, прибывшие на слет СЛА-84, смогли представить вполне грамотные расчеты крыла на изгиб, но многие даже не подумали о том, что крыло необходимо считать еще и на кручение.

Хочется предостеречь от использования деталей и узлов списанных самолетов. Помните, что самолеты имеют ресурс, после выработки которого в конструкции появляются микротрещины и другие скрытые дефекты. Ни в коем случае нельзя применять болты и другие крепежные детали, найденные на свалке, как это иногда бывает. Вообще, о каждой детали надо знать, из какого материала она изготовлена, какие нагрузки испытывает в полете и какие нагрузки может выдержать.

В заключение последний совет для тех, кто уже выбрал схему самолета, подходящий мотор и приступает к проектированию. Обычно у самодельщиков принято строить машины почти без чертежей. Это деже стало традицией, которую, конечно, нельзя назвать хорошей. Не ленитесь сделать чертежи, причем начинать надо с общего вида и компоновки, как это и принято в «большой авиации». Сравните характеристики, параметры и прорисовки своего аппарата с аналогичными. И наконец, сделайте детальные чертежи. Впоследствии это позволит сэкономить немало времени и убережет вас от многих ошибок. Чертежи и расчеты в обязательном порядке должны быть представлены технической комиссии смотров-конкурсов самодельных летательных аппаратов. Уверены, что ошибок будет меньше, а полетов на будущих встречах - больше!

А. ЛИСУНОВ, председатель технической комиссии СЛА-84,
В. КОНДРАТЬЕВ, член технической комиссии

Более 40 самодельных сверхлегких летательных аппаратов было представлено на II Всесоюзном смотре-конкурсе - СЛА-84.

1. Оригинальная конструкция самолета А-8 разработана в Куйбышевском молодежном конструкторском бюро под руководством Ю. Яковлева.

2. Самолет С-82Т «Горизонт» представил на смотр воронежский клуб технического творчества «Пульсар».

3. «Жук-2» сконструирован членами ОКБ г. Горького С. Корниловым (на фото), Е. Платоновым и В. Кургановым.

4. Планер АНБ-М2 - работа куйбышевского ОКБ «Полет».

5. Экспериментальный самолет Х-14А и его автор В. Дмитриев из г. Фрунзе.

6. Вертолет ВЯ-1 создан литовскими конструкторами.

7. Мотодельтаплан «Гигант» спроектировала в г. Воскресенске Московской обл.

8. Автор этого летательного аппарата - Б. Карпенко из подмосковного поселка Быково.

9. «Аэроскат» - так назвали свое детище энтузиасты малой авиации из г. Троицка Московской обл.

10. Микросамолет «Чирок» (воронежский клуб технического творчества «Пульсар»).

11. «Этажерка» конца XX века - на взлете ультралегкий самолет «Антис» из г. Каунаса.

12. Ирина Якунина - активный участник куйбышевского конструкторского бюро «Аэропракт», где был построен этот учебный самолет А-6.

13. Многоцелевой двухместный гидросамолет ХАИ-30 изготовлен в процессе реального курсового и дипломного проектирования студентами Харьковского авиационного института.

14. Так выглядел аэродром Карагоз в дни проведения слета; на переднем плане - самолет с полужестким крылом минских авиаконструкторов.

На снимке в полете призер слета - самолет В. Фролова из подмосовного поселка Домино.

Чертежи для печати

Источник: "Моделист-Конструктор" 1985, №3
OCR: mkmagazin.almanacwhf.ru