Кордовая модель самолета (варианты)

 

Изобретение относится к авиамоделям. По первому варианту выполнения кордовая модель включает в себя оборудованный шасси планер с основным конструктивно-силовым элементом каркаса крыла в виде кессона и электродвигатель, соединенный с источником тока посредством укрепленных на ручке управления корд. Стойки шасси снабжены замкнутым контуром, содержащим пластинку из конструкционного материала малой плотности, а каркас крыла содержит не более одной нервюры на каждое полукрыло. Второй вариант заключается в выполнении кордовой модели самолета с электродвигателем, соединенным с источником тока посредством укрепленных на ручке управления многопроволочных изолированных корд. При этом диаметр проволок, из которых состоит корда, отличается от 0,16 мм не более чем на четверть этой величины. Каждая из проволок покрыта изоляцией. Все проволоки электрически соединены между собой на конце корды, укрепленном на модели. Такое выполнение конструкции модели самолета позволяет уменьшить ее стоимость. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к авиамоделям и, в частности, к кордовым моделям с электродвигателем.

Известны кордовые модели самолета [1,2].

Известна кордовая модель самолета, включающая в себя оборудованный шасси планер с основным конструктивно-силовым элементом каркаса крыла в виде кессона и электродвигатель, соединенный с источником тока посредством укрепленных на ручке управления корд [3].

Известна кордовая модель самолета с электродвигателем, соединенным с источником тока посредством укрепленных на ручке управления многопроволочных изолированных корд [3].

Недостатком указанной модели является то обстоятельство, что стойки шасси укреплены на модели не непосредственно на кессоне крыла, а на фюзеляже, который в свою очередь жестко связан с кессоном крыла. Такое размещение стоек шасси утяжеляет конструкцию планера модели и тем самым усложняет и удорожает модель. К этому же приводит большое количество нервюр на указанной модели.

Недостатком, удорожающим модель, является также то, что многоволочные корды модели состоят из проволок слишком малого диаметра.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является снижение стоимости кордовой модели самолета.

Поставленная задача решается за счет того, что в кордовой модели самолета, включающей в себя оборудованный шасси планер с основным конструктивно-силовым элементом каркаса крыла в виде кессона и электродвигатель, соединенный с источником тока посредством укрепленных на ручке управления корд, стойки шасси снабжены замкнутым контуром, содержащим пластинку из конструкционного материала малой плотности, а каркас крыла содержит не более одной нервюры на каждое полукрыло.

Кроме этого поставленная задача решается за счет того, что в кордовой модели самолета с электродвигателем, соединенным с источником тока посредством укрепленных на ручке управления многопроволочных изолированных корд, диаметр проволок, из которых состоит корда, отличается от шестнадцати сотых миллиметра не более, чем на четверть этой величины, при этом каждая из проволок покрыта изоляцией и все проволоки электрически соединены между собой на конце корды, укрепленном на модели.

Такое выполнение конструкции модели позволяет уменьшить ее стоимость.

Изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 изображен фрагмент модели.

На фиг.2 изображена схема подключения корд.

Устройство "Кордовая модель самолета" включает в себя планер с основным конструктивно-силовым элементом каркаса крыла в виде кессона 1 (см. фиг.1). Кессон 1 выполнен из пенопласта плотностью порядка 30 кг/м³, для усиления к нему приклеен стенка-лонжерон из бальзы толщиной 1,5 мм. В кессоне 1 выполнена выемка, в которую вклеена гильза 3, выполненная, например, из бумаги с толщиной стенок 0,8 мм. Внутрь гильзы 3 вставлен электродвигатель 4. Фиксируют положение двигателя 4 наложением одного и того же отрезка скотча (на чертеже не показан) одновременно и на выступающую из гильзы часть корпуса электродвигателя 4 и на передний обрез гильзы 3. Положение центра масс модели регулируют выбором длины гильзы 3 и перемещением электродвигателя 4 вдоль гильзы 3. Фонарь выполнен из прозрачной пленки толщиной 150 мкм, он состоит из склеенных между собой лобового стекла 5 и верхнего стекла 6. При этом лобовое стекло 5 приклеено к нижней части гильзы 3 с помощью специальных площадок, предусмотренных в передней части развертки лобового стекла 5 (на чертеже не показанных). Таким образом фонарь 5 и 6 выполняет не только функцию копийности, но и является частью конструктивно-силовой схемы крепления гильзы 3 к кессону 1 и лонжерону 2. Не показанный на чертеже зубчатый внахлест шов, по которому склеены стекла 5 и 6, замаскирован полоской цветного скотча (на чертеже не показан), имитирующей каркас фонаря. Фюзеляж модели состоит из двух боковых панелей 7, выполненных из бальзы толщиной 1,5 мм и гаргрота 8, выполненного из бумаги плотностью порядка 160 г/м². При этом и гаргрот 8. и верхнее стекло 6 представляют собой одну и ту же близкую к конической поверхность, а их развертки являются продолжением друг друга и их приклеивают внахлест к панелям 7 фюзеляжа именно в развернутом состоянии. В развернутом же состоянии производят отделку фюзеляжа цветным скотчем. Форму поперечного сечения фюзеляжа задают два не показанных на чертеже шпангоута из малоплотного пенопласта толщиной порядка 5 мм, размещенных позади верхнего стекла 6 и перед хвостовым оперением.

Существенной проблемой, решенной настоящим изобретением, является крепление стойки 9 шасси к кессону 1. Дело в том, что в результате встречи модели с препятствием на стойку 9 действует довольно значительная сосредоточенная нагрузка, а пенопласт кессона 1 способен противостоять в основном распределенной нагрузке. Для того чтобы рассредоточить усилия, стойка 9, выполненная из стальной проволоки диаметром 1,2 мм, снабженена замкнутым контуром 10, например, прямоугольной формы. При этом контур 10 выполняют из того же отрезка проволоки, что и стойку 9 и он является ее естественным продолжением. Контур 10 также имеет продолжение в виде хвостовика 11, который служит для замыкания контура 10 путем жесткой связи между хвостовиком 11 и стойкой 9, осуществляемой, например, пайкой, сваркой, или, как делал автор, наложением бандажа из кевларовой нити с пропиткой эпоксидной смолой. Внутрь контура 10 впрессовывают пластинку 12 из конструкционного материала малой плотности, например бальзы, толщиной 1,5 мм.

Для монтажа стойки 9 в кессоне 1 прорезают ножом щель, ее заполняют эпоксидной смолой, ей же смачивают контур 10 с площадкой 12 и вставляют стойку 9 в щель. После отверждения смолы пенопласт кессона 1 в месте крепления стойки 9 оказывается армированным смолой и выдерживает не только грубые посадки, но и большинство аварийных ситуаций. При этом опыт показывает, что плоскость контура 10 должна быть ориентирована именно так, как показано на чертеже, т.е. примерно вертикально и перпендикулярно плоскости лонжерона 2. Автор пробовал ориентировать контур 10 параллельно плоскости лонжерона 2, но этот вариант менее устойчив к авариям. Шасси комплектуют не показанными на чертеже колесами диаметром порядка 35 мм из пенопласта плотностью порядка 150 кг/м³, снабженными втулками из пластика.

Отношение длины хвостовика 11 к длине стойки 9 составляет 10-30% и указанное отношение определяет степень жесткости стойки 9 как рессоры.

Каркас крыла состоит из продольного и поперечного набора.

В продольный набор входит кроме кессона 1 с лонжероном 2 задняя кромка 13, выполненная из бальзовой рейки сечением 4х8 мм.

В поперечный набор крыла кроме не показанных на чертеже законцовок входят по одной нервюре 14 на каждое полукрыло. Частью поперечного набора можно считать отбортовку 15, которая приклеена к панели 7 фюзеляжа и играет роль верхней дужки бортовой нервюры. Роль нижней дужки бортовой нервюры выполняет нижний край панели 7. При размахе крыла 570 мм перечисленного набора (при его непривычной малочисленности для крыла с мягкой пленочной обшивкой) вполне хватает, так как дужки профиля крыла криволинейны в той его части, что занимает кессон 1 с лонжероном 2, и прямолинейны в остальной части профиля. Кессон 1 с лонжероном 2 занимают не более 20% хорды крыла, т. е. большая часть поверхности крыла является плоской и для ее формирования из пленочной обшивки не требуется большого количества опор в виде нервюр. Например, для верхней обшивки полукрыла достаточно трех опор в виде отбортовки 15, нервюры 14 и не показанной на чертеже законцовки, которая, кстати, имеет такую же форму, что и показанное на чертеже сечение крыла и выполняют ее из бальзы толщиной 3 мм.

Обшивают крыло, как и остальные аэродинамические поверхности металлизированной полиэтилентерфталатной пленкой толщиной порядка 7 микрон. Кессон 1, руль высоты и руль направления отделывают цветным скотчем.

Электродвигатель 4 снабжен не показанным на чертеже воздушным винтом диаметром порядка 150 мм и шагом порядка 75 мм. При этом лопасти винта вырезаны из изготовленной из композиционного материала трубы с диаметром порядка 50 мм и толщиной стенки порядка 0,6 мм. Лопасти винта приклеены к выполненной из древесины ступице эпоксидной смолой.

Параметры, характеризующие многопроволочные корды, определим из следующих соображений.

Поперечное сечение S корды находим из допустимой для меди плотности тока, составляющей при обдуве провода 30 А/мм² и максимальной силы тока 3,6 А. В результате получим S=0,12 мм². Условный (близкий к реальному) диаметр корды при этом составит D=0,4 мм.

Чем тоньше проволоки, из которых состоит корда, тем более гибкой она является и тем сложнее и дороже она в изготовлении. Определим оптимальный диаметр проволоки из того условия, что возникающая при эволюциях модели крутка одной корды вокруг другой не приводит к образованию из нее витой пружины. В противном случае управление моделью будет затруднено в результате "упругого склеивания" корд.

На модель действует центробежная сила F=0,01•m•n²r (1) здесь m - масса модели, 0,1 кг; n - скорость модели, число кругов в минуту, 12; r - радиус окружности полета модели, 6 м.

На наветренной стороне при максимально допустимой скорости ветра V=7 м/с на модель действует боковая сила R = C_x•S_o•ρ•V²/2 (2) здесь C_x - коэффициент аэродинамического сопротивления, 1; S_b - площадь боковой поверхности модели, 0,01 м²; ρ - плотность воздуха, 1,29 кг/м³.

Сила Т натяжения корды равна разности сил (1) и (2) и составляет 0,6 Н.

Пружины из корды образовываться не будет в том случае, если изгибающий момент T•D вызывает в проволоках корды пластическую деформацию и тем самым выпрямляет ее, т.е. должно выполняться равенство T•D•/N•0,1•d³ = σ (3)
здесь N - число проволок в корде
0,1•d³ - момент сопротивления одной проволоки
d - диаметр проволок, мм
σ - предел упругости меди, 100 Н/мм
С другой стороны общее поперечное сечение N проволок должно составлять 0,12 мм, т.е.

N•3,14•d²/4=0,12 (4)
Решая совместно уравнения (3) и (4) относительно N и d, находим d=0,16 мм, N=5,97≈6.

Учитывая разброс механических характеристик проволоки логично будет ввести допуск на диаметр в 25%.

Поскольку сопротивление корд сравнимо с сопротивлением электродвигателя и даже превышает его, на кордах падает существенная часть напряжения источника питания и потому номинальное напряжение источника питания должно не менее чем в два раза превышать номинальное напряжение электродвигателя.

Если проволоки в корде сгруппировать по группам и изолировать эти группы друг от друга, то выключая из работы одну или более групп, можно уменьшать напряжение, действующее на электродвигателе, и тем самым регулировать скорость полета модели. Это легко осуществить, если использовать для изготовления корд изолированный эмалью обмоточный провод. На фиг. 2 в качестве примера представлена схема подключения корд, позволяющая осуществлять трехступенчатое регулирование скорости полета модели. Проволоки сгруппированы по три штуки и каждая корда содержит две группы проволок, обозначенные цифрами 16, 17, 18, 19. Все проволоки, составляющие корду, электрически соединены между собой пайкой на том конце корды, что укреплен на модели и подсоединен к электродвигателю 4 с номинальным напряжением 6В. Проволоки, принадлежащие к одной группе, электрически соединены между собой пайкой и на втором конце корды.

Одни группы 16, 17 проволок соединены изолированным проводом с неподвижными контактами трехпозиционного переключателя 20. Аккумулятор 21 с номинальным напряжением 12 В подключают с помощью двухпозиционного переключателя 22. В представленном на чертеже положении переключателя 20 задействовано по одной группе 18 и 19 проволок в каждой корде и скорость модели - малая. В нижнем положении переключателя 20 задействованы две группы 17, 18 нижней корды и одна группа 19 верхней корды, скорость модели - средняя. И в верхнем положении переключателя 20 задействованы обе группы обеих корд, скорость модели - максимальная. Как можно видеть, здесь корды играют и роль регулировочного балластного сопротивления.

Модель, выполненная с помощью описанных технических решений, прошла эксплуатационную проверку в течение двух лет.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1079265 А, опублик. 15.03.84.

2. Патент РФ 2064807 С1, опублик. 10.08.96.

3. Европатент 0840641 В1, опублик. 13.05.98 - прототип.

Формула изобретения

1. Кордовая модель самолета, включающая в себя оборудованный шасси планер с основным конструктивно-силовым элементом каркаса крыла в виде кессона и электродвигатель, соединенный с источником тока посредством укрепленных на ручке управления корд, отличающаяся тем, что стойки шасси снабжены замкнутым контуром, содержащим пластинку из конструкционного материала малой плотности, а каркас крыла содержит не более одной нервюры на каждое полукрыло.

2. Кордовая модель самолета, содержащая электродвигатель, соединенный с источником тока посредством укрепленных на ручке управления многопроволочных изолированных корд, отличающаяся тем, что диаметр проволок, из которых состоит корда, отличается от 0,16 мм не более чем на четверть этой величины, при этом каждая из проволок покрыта изоляцией и все проволоки электрически соединены между собой на конце корды, укрепленном на модели.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2