Долгие годы автожиры считались очень опасными летательными аппаратами. Да и сейчас 90% летающих полагают, что автожиры смертельно опасны. Самое популярное высказывание об автожирах: "Они соединяют в себе недостатки самолетов и вертолетов". Конечно же, это не так. Достоинств у автожиров достаточно.
Так откуда же мнение о колоссальной опасности автожиров?
Сделаем короткий экскурс в историю. Автожиры были изобретены в 1919 году испанцем де ла Сиервой. Сделать это, по легенде, его побудила гибель его друга в самолете. Причиной катастрофы стало сваливание (потеря скорости и потеря подъемной силы и управляемости). Именно желание сконструировать ЛА, не боящийся сваливания, и привела его к изобретению автожира. Выглядел автожир Ла Сиервы вот так:
По иронии судьбы, Ла Сиерва сам погиб при крушении самолета. Правда, пассажирского.
Следующий этап связан с Игорем Бенсеном, американским изобретателем, который в 50-е годы придумал конструкцию, легшую в основу практически всех современных автожиров. Если автожиры Сиервы были, скорее, самолетами с установленным ротором, то автожир Бенсена был абсолютно другим:
Как видим, тракторное расположение двигателя сменилось на толкающее, а конструкция радикально упростилась.
Вот это радикальное упрощение конструкции и сыграло злую роль с автожирами. Они стали активно продаваться в виде китов (наборов для самостоятельной сборки), делаться "умельцами" в гаражах, активно облетываться без какого-нибудь инструктажа. Результат понятен.
Смертность на автожирах достигла небывалых отметок (примерно в 400 раз выше, чем на самолетах - даю по английской статистике нулевых годов, в нее как раз попали ТОЛЬКО автожиры бенсеновского типа, различного рода самоделки).
При этом особенности управления и аэродинамики автожира толком изучены не были, они оставались экспериментальными аппаратами в самом худшем смысле этого слова.
В результате при их конструировании часто допускались серьезные ошибки.
Посмотрите на этот аппарат:
Вроде бы, внешне похож на современные автожиры, фотографии которых я приводил в первом посте. Вроде бы, да не похож.
Во-первых, у RAF-2000 не было горизонтального оперения. Во-вторых, линия тяги двигателя проходила значительно выше вертикального центра тяжести. Двух этих факторов хватало, чтобы сделать этот автожир "смертельной ловушкой",
Позже, во многом благодаря катастрофам RAF, люди изучили аэродинамику автожира и нашли "подводные камни" этого, казалось бы. совершенного летательного аппарата.
1. Разгрузка ротора
. Автожир летает благодаря свободно вращающемуся ротору. Что произойдет, если автожир попадет в состояние временной невесомости (восходящий поток воздуха, верхняя точка "бочки", турбулентность и т.д.)? Обороты ротора упадут, вместе с ними упадет подъемная сила... Казалось бы, ничего страшного, ибо такие состояния длятся недолго - доли секунды, секунду максимум.
2. Да, ничего страшного, если бы не высокая линия тяги, которая может привести к силовому кувырку
(PPO - power push-over).
Да, это опять рисовал я;)) На рисунке видно, что центр тяжести (CG) расположен значительно ниже линии тяги (thrust) и что сопротивление воздуха (drag) тоже приложено ниже линии тяги. В результате возникает, как говорят в авиации, пикирующий момент. Т.е., автожир норовит кувыркнуться вперед. В обычной ситуации ничего страшного - пилот не даст. Но в ситуации разгрузки ротора пилот уже не управляет аппаратом, и тот остается игрушкой в руках могучих сил. И кувыркается. Причем происходит это зачастую очень быстро и неожиданно. Только что летел и наслаждался видами, и вдруг БАЦ! и ты уже в неуправляемой жестяной банке с палками падаешь вниз. Без шансов восстановить управляемый полет - это тебе не самолет или дельталет.
3. Кроме того, у автожиров есть еще диковинные штуки. Это PIO (pilot induced oscillations - спровоцированная летчиком продольная раскачка
). В случае с нестабильными автожирами это очень вероятно. Дело в том, что автожир реагирует несколько замедленно. Поэтому может случиться ситуация, в которой пилот устроит этакую "раскачку" - пытаясь погасить колебания автожира, он на самом деле их усиливает. В результате колебания "вверх-вниз" нарастают, и аппарат переворачивается. Впрочем, на самолете тоже возможна PIO - простейшим примером будет известная привычка начинающих пилотов бороться с "козлом" резкими движениями ручки. В результате амплитуда "козла" только увеличивается. На нестабильных автожирах эта самая раскачка очень опасна. На стабильных лечится очень просто - нужно бросить "ручку" и расслабиться. Автожир сам вернется в спокойное состояние.
RAF-2000 был автожиром с очень высокой линией тяги (HTL, high thrust line gyro - автожир с высоким прохождением линии тяги), бенсеновские - с низкой линией тяги (LTL, low thrust line gyro - автожир с низким прохождением линии тяги). И поубивали на пару очень, очень, очень много пилотов.
4. Но даже на этих автожирах можно было бы летать, если бы не другая обнаруженная штука - оказывается, автожиры управляются совсем не как самолеты
! В комментах к прошлому посту я описывал реакцию на отказ двигателя (ручку от себя). Так вот, в нескольких статьях я прочитал о прямо противоположном!!! В автожире при отказе двигателя нужно срочно подгрузить ротор, дав ручку НА СЕБЯ и УБРАВ ГАЗ. Надо ли говорить, что чем опытнее пилот самолета, тем мощнее в его подкорке сидит рефлекс: при отказе ручку от себя и газ на максимум. В автожире, особенно нестабильном (с высокой линией тяги), такое поведение может привести к тому самому силовому кувырку.
Но это не все - у автожиров очень много разных особенностей. Все из них я не знаю, ибо сам еще не прошел курс обучения. Но многие известны - автожиры не так любят "педальки" на посадке (скольжение, с помощью которого "самолетчики" часто "травят высоту"), не переносят "бочки" и много чего еще.
Т.е., на автожире жизненно важно учиться у грамотного и опытного инструктора
! Любые попытки самостоятельно освоить автожир смертельно опасны! Что не мешает огромному количеству людей по всему миру строить и строить свои табуретки с винтом, самостоятельно их осваивать и регулярно на них биться.
5. Обманчивая простота
. Ну и крайний подводный камень. Автожиры очень просто и приятно управляются. Многие совершают самостоятельные вылеты на них через 4 часа обучения (я на планере вылетел на 12-м часу, раньше 10-ти это вообще редко бывает). Посадка гораздо проще, чем на самолете, трясет несравнимо меньше - вот и теряют люди чувство опасности. Думаю, эта обманчивая простота убила не меньше народу, чем кувырки с раскачками.
У автожира есть свой "flying envelope" (летные ограничения), которые необходимо соблюдать. Ровно как и в случае с любым другим летательным аппаратом.
Игры до добра не доводят:
Ну вот и все ужасы. На каком-то этапе развития автожиров казалось, что все кончено, и автожиры так и останутся уделом энтузиастов. Но случилось совершенно обратное. Нулевые годы стали временем колоссального бума автожиростроения. Причем бума ФАБРИЧНЫХ автожиров, а не самодельных и полусамодельных китов.. Бума настолько сильного, что в 2011 году в Германии было зарегистрировано 117 автожиров и 174 ультралегких самолета/дельталета (соотношение, немыслимое еще в 90-е). Что особенно приятно, лшидеры этого рынка, возникшего лишь недавно, демонстрируют отличную статистику безопасности.
Кто эти новые герои-автожиростроители? Что они такого придумали, чтобы компенсировать, казалось бы, огромные недостатки автожиров? Об этом в следующей серии;)
Легкий автожир ДАС-2М.
Разработчик: В.Данилов, М.Анисимов, В.Смерчко
Страна: СССР
Первый полет: 1987 г.
Впервые автожир ДАС поднялся в воздух в безмоторном варианте, буксируемый автомобилем «Жигули». Произошло это на одном из аэродромов сельхозавиации под Тулой. Но потребовались еще годы, в течение которых конструкторы работали над двигателем, прежде чем опытнейший летчик-испытатель ЛИИ В.М.Семенов после всего одной пробежки поднял ДАС-2М в воздух. Это событие было отмечено в дальнейшем на смотрах-конкурсах СЛА специальным призом ОКБ имени М.Л.Миля. Аппарат, по мнению летчика-испытателя, имеет хорошие летные характеристики и эффективное управление.
Конструкция.
Фюзеляж — ферменный, трубчатый, разборной конструкции. Основным элементом фюзеляжа является рама, состоящая из горизонтальной и вертикальной (пилона) труб диаметром 75 x 1, выполненных из стали 30ХГСА. К ним крепятся буксировочное устройство с замком и приемником воздушного давления, панель приборов, сиденье пилота, снабженное привязным ремнем, устройство управления, трехколесное, с носовым управляемым колесом шасси, установленный на мотораме силовой агрегат с толкающим винтом, стабилизатор, киль с рулем направления, шаровой шарнир несущего винта. Под килем установлено вспомогательное хвостовое колесо диаметром 75 мм. Пилон совместно с подкосами диаметром 38 x 2 длиной 1260 мм, трубчатыми балками главных колес диаметром 42×2 длиной 770 мм, выполненными из титанового сплава ВТ-2, и раскосами диаметром 25 x 1 длиной 730 мм из стали 30ХГСА образуют пространственный силовой каркас, в центре которого размещается пилот. С горизонтальной трубой фюзеляжа и шаровым шарниром несущего винта пилон соединяется с помощью титановых косынок. В районе установки косынок в трубках установлены бужи из дюралюминия В95Т1.
Силовой агрегат — с толкающим винтом. Он состоит из двухцилиндрового оппозитного двухтактного двигателя рабочим объемом 700 см3 с редуктором, толкающим винтом и электростартером, фрикционной муфты сцепления системы предварительной раскрутки несущего винта, бензобака емкостью 8 литров и электронной системы зажигания. Силовой агрегат размещается за пилоном, на моторной раме.
Двигатель снабжен дублированной электронной бесконтактной системой зажигания и настроенной выпускной системой.
Толкающий деревянный винт приводится в движение с помощью клиноременного редуктора, состоящего из ведущего и ведомого шкивов и шести ремней. Для снижения неравномерности крутящего момента на редукторе установлены демпферы.
Несущий винт диаметром 6,60 м -двухлопастный. Лопасти, состоящие из стеклопластикового лонжерона, пенопластового заполнения и покрытые стеклопластиком, установлены с одним горизонтальным шарниром на втулке, размещенной на пилоне. У концов лопастей расположены неуправляемые триммеры для регулировки соконусности несущего винта. На оси несущего винта установлены ведомая шестерня редуктора предварительной раскрутки и датчик тахометра несущего винта. Привод редуктора осуществляется с помощью карданно-шлицевых валов, углового редуктора, установленного на пилоне, и фрикционной муфты сцепления, расположенной на двигателе. Фрикционная муфта сцепления состоит из ведомого резинового ролика, закрепленного на оси карданно-шлицевого вала, и ведущего дюралюминиевого барабана, находящегося на оси двигателя. Управление фрикционной муфтой осуществляется с помощью рычага, установленного на ручке управления.
Изменения по крену и тангажу осуществляются ручкой, влияющей на положение нижней вилки управления, связанной тягами с верхней вилкой, что, в свою очередь, приводит к изменению наклона плоскости вращения несущего винта.
Путевое управление осуществляется рулем направления, соединенным тросовой проводкой с педалями, которыми управляется и носовое колесо. Для компенсации шарнирного момента руль направления снабжен компенсатором рогового типа. Руль направления и киль симметричного профиля выполнены наборными из 16 фанерных нервюр толщиной 3 мм, сосновых стрингеров 5 x 5 мм, обтянуты перкалем и покрыты нитролаком. Киль установлен на горизонтальной трубе фюзеляжа с помощью анкерных болтов и двух тросовых расчалок.
Шасси автожира — трехколесное. Переднее управляемое колесо размерами 300 x 80 мм связано с педалями с помощью зубчатого редуктора, имеющего передаточное отношение 1:0,6, и снабжено стояночным тормозом барабанного типа диаметром 115 мм.
Панель приборов расположена на ферме буксировочного устройства. На приборной панели установлены указатель скорости, вариометр, высотомер, соединенные с приемником воздушного давления, тахометры несущего и толкающего винтов. На ручке управления находятся тумблер экстренной остановки двигателя и рукоятка управления фрикционной муфтой. Рычаги управления дроссельной заслонкой карбюратора и устройством принудительного разобщения шестерен редуктора системы предварительной раскрутки установлены на сиденье пилота слева. Справа размещен выключатель зажигания. Слева от приборной доски находится тормозной рычаг стояночного тормоза. Привод всех механизмов автожира осуществляется с помощью тросов с боуденовскими оболочками.
Диаметр несущего винта, м: 6,60
Макс. взлетный вес, кГс: 280
Вес пустого автожира, кГс: 180
Вес топлива, кГс: 7
Удельная нагрузка, кГс/м2: 8,2
Силовая установка,
-мощность, л.с.: 52
-макс. обороты винта, об/мин: 2500
-диаметр винта, м: 1,46
Скорость, км/ч,
-взлетная: 40
-посадочная: 0
-крейсерская: 80
-максимальная: 100
Скороподъемность, м/с: 2,0.
Автожир ДАС-2М.
Можно без преувеличения сказать, что главное в планёре-автожире -это несущий винт. От правильности его профиля, от массы, точности центровки и прочности зависят лётные качества автожира. Правда, безмоторный аппарат на буксире за автомобилем поднимается всего на 20 – 30 м. Но и полёт 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 полиэтиленполиамин (10%).
Изготовление лонжерона, сборка лопастей и их последующая обработка производятся на стапеле, который должен быть достаточно жёстким 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.
1 – лонжерон (фанера, склеенная со стеклотканью); 2 – накладка (дуб или ясень); 3 – задняя кромка (сосна или липа); 4 – планка (сосна или липа); 5 – заполнитель (пенопласт); 6 – обшивка (2 слоя стеклоткани s0,1); 7 – триммер (дюралюминий марки Д-16М s,2 шт.); 8 – нервюра (фанера s2, слой вдоль)
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 слоедолжны отстоять от стыков в другом, следующем за ним на расстоянии 100 мм. Отрезки фанеры располагаются так, что первые стыки нижнего и верхнего слоёв отстоят от комлевого торца лонжерона на 1500 мм, второго и предпоследнего слоёв – 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 размерами 95×3120 мм каждая. Предварительно они должны подвергнуться обработке для удаления замасливателя.
Склеивать лопасти нужно в сухом помещении при температуре 18 – 20°С.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛОНЖЕРОНА
Перед сборкой заготовок стапель выстилается калькой, чтобы к нему не прилипали заготовки. 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 слоёв. 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 её 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 размерами 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 её 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 её следует рубанком и обязательно с ножом из твёрдых сплавов или в крайнем случае драчёвыми напильниками. Все четыре продольные поверхности заготовки лонжерона должны быть взаимно перпендикулярными.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ
Разметку заготовки лонжерона производят так. Её кладут на стапель и на концевом торце, передней и задней плоскостях наносят линии, отстоящие от поверхности стапеля на расстоянии 8 мм (~Ун 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 диаметром 6 мм. Глядя сквозь отверстия, совмещают линию хорды шаблона с линией, проведённой на концевом торце лонжерона, чтобы нанести на нём линию, определяющую границу профилирования. Во избежание сдвигов шаблон крепится к торцу тонкими гвоздями, под которые в нём сверлятся произвольно расположенные по их диаметру отверстия.
Обработку лонжеронов по профилю производят простым рубанком (грубая) и плоским драчёвым напильником. В продольном направлении её 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, нанесённой 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, причём 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).
Основой 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 берётся её нижняя поверхность. С этой целью выверяется лекальной линейкой прямолинейность её 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 размерами 500x226x6 мм крепятся направляющие рейки из твёрдого 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 от-рихтованная пластина может передвигаться между стапелем и нижней поверхностью лопасти по всей длине в прямолинейной плоскости, чем обеспечивается постоянство толщины лопасти и соответствие её поверхности заданному профилю.
Верхнюю поверхность лопасти можно считать обработанной, если верхняя половина шаблона перемещается по всей её длине без зазора по профилю и в местах соприкосновения шаблона с направляющими. Нижнюю поверхность лопасти проверяют полностью собранным шаблоном, обе половины которого жёстко соединены вместе. Верхнюю и нижнюю поверхности профилируют с помощью драчёвых напильников с грубой и средней насечкой, а впадины и неровности заделывают по шаблону шпаклёвкой из смолы ЭД-5, смешанной с древесной мукой, и снова опиливают по шаблону.
ОКЛЕЙКА ЛОПАСТИ
Следующей операцией является оклейка профильных и комлевых частей лопастей стеклотканью толщиной 0,1 мм в два слоя на смоле ЭД-5. Каждый слой представляет собой сплошную ленту 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 шпаклёвки, причём за основу опять берётся нижняя поверхность лопасти, для чего с помощью лекальной линейки снова проверяется прямолинейность её образующей на расстоянии Хн= 71,8 мм от носка. Убедившись в её прямолинейности, лопасть кладут на стапель нижней поверхностью вниз на подкладках высотой 42 мм (эта величина представляет собой округлённую 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 шпаклёвки 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 скреплённый основной шаблон медленно и равномерно продвигается вдоль лопасти фаской вперёд по движению так, чтобы его кромка всё время опиралась на горизонтальную поверхность стапеля. Снимая излишнюю шпаклёвку на выпуклых местах профиля и оставляя нужное её 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 шпаклёвки. Излишняя шпаклёвка 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 шпаклёвке достигнуть полной твёрдости и сгладив её слегка наждачной бумагой, операцию окончательной шпаклёвки 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 нитрошпаклёвкой, следя, чтобы на профилированных поверхностях не образовалось излишних утолщений.
Окончательные отделочные работы, состоящие в осторожном снятии водоупорной наждачной бумагой разной зернистости излишков шпаклёвки, проводят, сообразуясь с продвижением сомкнутого шаблона вдоль поверхностей лопасти без излишней качки и зазоров (не более 0,1 мм).
После оклейки лопастей стеклотканью толщиной 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 размерами 400x90x6 мм, которые состругиваются так, чтобы лопасти приобрели установочный угол, заключённый 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.
СБОРКА И РЕГУЛИРОВКА
В предыдущем номере журнала был подробно описан технологический процесс изготовления лопастей несущего винта автожира.
Следующим этапом является балансировка лопастей по хорде, сборка и балансировка несущего винта по радиусу лопастей. От точности установки последних зависит плавность работы несущего винта, в противном случае будут возникать повышенные нежелательные вибрации. Поэтому к сборке надо отнестись очень серьёзно – не спешить, не начинать работу, пока не будет подобран весь необходимый инструмент, приспособления и не подготовлено рабочее место. При балансировке и сборке надо постоянно контролировать свои действия – лучше семь раз отмерить, чем один раз упасть хотя бы с малой высоты.
Процесс балансировки лопастей по хорде в данном случае сводится к определению положения центра тяжести элемента лопасти.
Основная цель, вызывающая необходимость балансировки лопасти по хорде, – уменьшить тенденцию к возникновению колебаний флаттерного типа. Хотя у описываемой машины возникновение этих колебаний маловероятно, однако помнить о них нужно, и при регулировке следует приложить все усилия для того, чтобы ЦТ лопасти находился в пределах 20 – 24% хорды от носика профиля. Профиль лопасти NACA-23012 имеет очень малое перемещение центра давления (ЦД – точка приложения всех аэродинамических сил, действующих на лопасть в полёте), который находится в тех же пределах, что и ЦТ. Это позволяет совместить линии ЦТ и ЦД, что практически означает отсутствие пары сил, вызывающих закручивание лопасти несущего винта.
Предлагаемая конструкция лопасти обеспечивает требуемое положение ЦТ и ЦД при условии изготовления их строго по чертежу. Но даже при самом тщательном подборе материалов, соблюдении технологии весовое несоответствие может возникнуть, в связи с чем и выполняются балансировочные работы.
Определить (с некоторыми допустимыми погрешностями) положение ЦТ изготовленной лопасти можно, выполнив лопасти с припуском на концах 50- 100 мм. После окончательной опиловки припуск отрезается, на лопасть ставится законцовка, а отрезанный элемент подвергается балансировке.
1 – ограничитель углов (Д16Т); 2 – ось несущего винта (30ХГСА); 3 – нижняя пластина втулки (Д16Т, s6); 4 – ферма втулки (Д16Т); 5 – ось главного шарнира (30ХГСА); 6 – втулка (бронза оловянистая); 7 – шайба Ø20 – 10, 5 – 0,2 (сталь 45); 8 – корпус подшипников (Д16Т); 9 – отверстие под шплинт; 10 – крышка корпуса подшипн. (Д16Т); 11 – корончатая гайка М18; 12 – шайба Ø26 – 18, 5 – 2 (сталь 20); 13 - винт крепления крышки М4; 14 – радиально-упорный подшипник; 15 – радиально-сферический подшипник № 61204; 16 – болт крепления лопасти (30ХГСА); 17 – накладка лопасти (s3, 30ХГСА); 18 – шайба Ø14 – 10 – 1,5 (сталь 20); 19 – самоконтрящаяся гайка М10; 20 – винт М8; 21 – буж (Ø61, L = 200, Д16Т); 22 – пилон (труба Ø65×2, L=1375, липа)
На трёхгранную, горизонтально расположенную призму своей нижней поверхностью кладут элемент лопасти (рис. 1). Его плоскость сечения по хорде должна быть строго перпендикулярна ребру призмы. Передвижением элемента лопасти вдоль хорды добиваются его равновесия и замеряют расстояние на носке профиля до ребра призмы. Это расстояние должно составлять 20 – 24% от длины хорды. Если ЦТ выйдет за этот максимальный предел, на носик профиля в концевой части лопасти надо будет навесить противофлаттерный груз такого веса, чтобы ЦТ сместился вперёд на необходимую величину.
Комель лопасти усилен накладками, которые представляют собой стальные пластины толщиной 3 мм (рис. 2). Они крепятся к комлю лопасти пистонами диаметром 8 мм и заклёпками впотай на каком-либо клее: БФ-2, ПУ-2, ЭД-5 или ЭД-6. Перед установкой накладок комель лопасти зачищается грубой наждачной бумагой, а сама накладка обрабатывается пескоструйным аппаратом. Склеиваемые поверхности деталей, то есть комель лопасти, накладки, отверстия под пистоны и сами пистоны, обезжиривают и тщательно смазывают клеем. Затем расклёпывают пистоны и ставят заклёпки (по 4 штуки на каждую накладку). После этой операции лопасти готовы к разметке для установки их на втулку.
Несущий винт автожира (рис. 3) состоит из двух лопастей, втулки, оси винта с подшипниками качения, корпуса подшипников горизонтального шарнира и ограничителя углов отклонения оси несущего винта.
Втулка состоит из двух деталей: П-образной фермы и нижней пластины (рис. 4). Ферму желательно делать из поковки. При изготовлении её из проката надо обратить особое внимание на то, чтобы направление проката было обязательно параллельно продольной оси фермы. Такое же направпение проката должно быть и на нижней пластинке, которая делается из листа дюралюминия марки Д16Т толщиной 6 мм.
Обработка фермы ведётся по операции в следующем порядке: сначала фрезеруют заготовку, оставляя припуск по 1,5 мм на сторону, затем ферму подвергают термической обработке (закалке и старению), после чего производится окончательная фрезеровка согласно чертежу (см. рис. 4). Потом шабером и наждачной бумагой на ферме выводятся все поперечные риски и наносится продольный штрих.
Ось (рис. 5) крепится на пилоне на двух взаимно перпендикулярных осях, которые позволяют ей отклоняться от вертикали на заданные углы.
На верхнюю часть оси насажены два подшипника качения: нижний -радиальный № 61204, верхний -радиально-упорный № 36204. Подшипники заключены в корпус (рис. 6), который своим нижним внутренним бортиком воспринимает в полёте всю нагрузку от веса автожира. При изготовлении корпуса надо обратить особое внимание на обработку сопряжения бортика с цилиндрической частью. Подрезы и риски в месте сопряжения недопустимы. В верхней части корпус подшипников имеет два ушка, в которые запрессованы бронзовые втулки. Отверстия во втулках обрабатываются развёртками после их запрессовки. Ось втулок должна проходить через ось вращения корпуса строго перпендикулярно ей. Сквозь отверстия в ушках корпуса подшипников и втулки, которые запрессованы в щёки фермы, проходит болт (рис. 7), являющийся горизонтальным шарниром несущего винта автожира, относительно оси которого лопасти совершают маховые движения.
Угол отклонения оси и соответственно изменение положения плоскости вращения диска ограничиваются пластиной, закреплённой на пилоне (рис. 8). Эта пластина не позволяет отклоняться несущему винту сверх допустимых углов, обеспечивающих управляемость автожиром по тангажу и крену.
Б. БАРКОВСКИЙ, Ю. РЫСЮК
Кто в детстве не мечтал стать летчиком, покорителем пятого - воздушного океана! Многие романтические натуры не отказываются от этой своей мечты и в более зрелом возрасте. И они могут ее реализовать: в настоящее время существует большое разнообразие летательных аппаратов, на которых способны летать даже пилоты-любители. Но, к сожалению, если такие аппараты изготовлены заводским способом и предлагаются к продаже, то стоимость их настолько высока, что большинству они практически недоступны.
Однако есть другой путь - самостоятельное изготовление надежного и сравнительно простого летательного аппарата. Например, автожира. В данной статье предлагается описание как раз такой конструкции, которая по силам практически любому человеку, занимающемуся техническим творчеством. Для постройки автожира не требуются дорогостоящие материалы и особые условия -достаточно места непосредственно в квартире, лишь бы домочадцы и соседи не возражали. И только ограниченное число деталей конструкции нуждается в токарной обработке.
Энтузиасту, решившемуся на самостоятельное изготовление предлагаемого летательного аппарата, я рекомендовал бы на первых порах собрать автожир-планер. Он поднимается в воздух с помощью буксирного троса, закрепленного за движущимся автомобилем. Высота полета зависит от длины троса и может превышать 50 метров. После подъема на такую высоту и сброса троса пилотом автожир способен продолжать полет, плавно снижаясь под углом примерно 15 градусов к горизонту. Подобное планирование позволит пилоту выработать навыки управления, необходимые ему в свободных полетах. А к ним он сможет приступить, если установит на автожир-планер двигатель с толкающим винтом. При этом никаких изменений конструкции летательного аппарата не потребуется. С двигателем автожир сможет развивать скорость до 150 км/ч и подниматься на высоту нескольких тысяч метров. Но о силовой установке и ее размещении на летательном аппарате позже, в отдельной публикации.
Итак, автожир-планер. Основа его - три дюралюминиевых силовых элемента: килевая и осевая балки и мачта. Спереди на килевой балке находится управляемое носовое колесо (от спортивного микроавтомобиля-карта), оснащенное тормозным устройством, а на концах осевой балки - боковые колеса (от мотороллера). Кстати, вместо колес можно установить два поплавка, если предполагаются полеты на буксире за катером.
Там же, на переднем конце килевой балки, установлена ферма - склепанная из дюралюминиевых уголков и усиленная прямоугольными листовыми накладками треугольная конструкция. Она предназначена для крепления буксирного крюка, который устроен так, что пилот, дернув за шнур, может в любой момент отцепиться от буксирного троса. На ферме укреплены также аэронавигационные приборы - простейшие самодельные индикаторы воздушной скорости и бокового сноса, а под фермой - педальный узел с тросовой проводкой к рулю направления. На противоположном конце этой балки установлено оперение: горизонтальное (стабилизатор) и вертикальное (киль с рулем направления), а также предохранительное хвостовое колесо. Все картинки при нажатии-увеличиваются
Компоновка автожира:
1 - ферма; 2 - буксирный крюк; 3 - обойма крепления буксирного крюка (Д16Т); 4 - указатель воздушной скорости; 5 - индикатор бокового сноса; 6 - растяжка (стальной трос 02); 7 - ручка управления; 8 - лопасть несущего винта; 9 - головка ротора несущего винта; 10 - кронштейн головки ротора (Д16Т, лист s4, 2шт.); 11 -мачта (Д16Т, труба 50x50x3); 12 - кронштейн крепления спинки сиденья (алюминий, лист s3, 2 шт.); 13 - спинка сиденья; 14 - «самолетный» вариант ручки управления; 15 - рама сиденья; 16 - кронштейн «самолетной» ручки управления; 17 - кронштейн крепления сиденья; 18,25 - ролики тросовой проводки управления (4 шт.); 19 - подкос (Д16Т, уголок 30x30, 2 шт.); 20 - кронштейн крепления мачты (Д16Т, лист s4,2 шт.); 21 - верхний раскос (сталь, уголок 30x30, 2 шт.); 22 - горизонтальное оперение; 23 - вертикальное оперение; 24 - хвостовое колесо; 26 - левая ветвь проводки управления (трос 02); 27 - осевая балка (Д16Т, труба 50x50x3); 28 - узел крепления оси бокового колеса; 29 - нижний раскос (сталь, уголок 30x30,2 шт.); 30 - опора сиденья (Д16Т, уголок 25x25, 2 шт.); 31 -тормозное устройство; 32 - педальный узел; 33 - килевая балка (Д16Т, труба 50x50x3)
Посередине килевой балки расположены мачта и рабочее место пилота - сиденье с автомобильными пристяжными ремнями. Мачта прикреплена к балке двумя дюралюминиевыми пластинчатыми кронштейнами под небольшим углом к вертикали назад и служит основанием для ротора двухлопастного несущего воздушного винта. Механизм ротора с мачтой тоже соединен похожими пластинчатыми кронштейнами. Винт вращается свободно и раскручивается за счет набегающего воздушного потока. Ось ротора может наклоняться в любую сторону с помощью ручки, условно называемой «дельталетной», которой пилот регулирует положение автожира в пространстве. Такая система управления наиболее проста, но отличается от стандартной, применяемой на подавляющем большинстве летательных аппаратов тем, что при движении ручки от себя автожир не снижается, а наоборот, набирает высоту.
При желании возможна установка и «самолетной» ручки управления (на рисунке она показана штрих-пунктиром). Конструкция при этом, естественно, усложняется. Однако выбрать тип управления необходимо еще до постройки автожира. Переделка неприемлема, так как навыки пилотирования, приобретенные с «дельталетной» ручкой, при переходе на «самолетную» могут дать нежелательный результат.
Кроме того, при движении по земле пилот ногами управляет носовым колесом, а после взлета, когда с ростом скорости становится эффективным оперение, - тоже ногами и рулем направления. В первом случае он рулит, попеременно надавливая правой или левой ногой на соответствующее плечо поперечины тормозного устройства, что на колесе; во втором - на ту или иную педаль, связанную тросовой проводкой с рулем направления.
Тормозное устройство применяется во время пробега при посадке на взлетно-посадочную полосу. Оно тоже не отличается особой сложностью. Пилот каблуками прижимает фрикцион (а попросту - деревянную доску) к шине колеса, заставляя их тереться друг о друга и тем самым гасит скорость летательного аппарата. Максимально просто и дешево!
Незначительные масса и габариты автожира позволяют перевозить его даже на крыше легкового автомобиля. Лопасти винта при этом отсоединяются. Устанавливаются они на свое рабочее место непосредственно перед полетом.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ РАМЫ
Как уже упоминалось, основу рамы автожира составляют килевая и осевая балки, мачта. Они изготовлены из дюралюминиевой трубы квадратного сечения 50x50 мм с толщиной стенок 3 мм. Подобные профили применяются в конструкциях окон, дверей, витрин магазинов и других элементов зданий. Возможен вариант использования коробчатых балок из дюралюминиевых уголков, соединенных аргоно-дуговой сваркой. Наилучший вариант материала - Д16Т.
Все отверстия в балках размечались так, чтобы сверло только касалось внутренних стенок, не повреждая их. Диаметр сверла подбирался таким, чтобы болты Мб входили в отверстия максимально плотно. Работа велась исключительно электрической дрелью - использование ручной для данных целей нежелательно.
На рисунках координировано большинство отверстий в деталях рамы. Однако многие их них сверлились по месту, как, например, в пластинчатых кронштейнах, соединяющих килевую балку с мачтой. Сначала правый кронштейн, привинченный к килевой балке, был просверлен через отверстия в основании прижатой к нему мачты, затем привинчен левый кронштейн и тоже просверлен, но уже через готовые отверстия правого кронштейна и мачты.
Кстати, на рисунке компоновки заметно, что мачта немного отклонена назад (для этого перед установкой у нее скошено основание). Сделано так для того, чтобы лопасти несущего винта имели на земле начальный угол атаки 9°. Тогда даже при относительно небольшой скорости буксировки на них появляется подъемная сила, винт начинает вращаться, поднимая автожир в воздух.
Осевая балка расположена поперек килевой и прикреплена к ней четырьмя болтами Мб с законтренными разрезными гайками. Помимо того, балки для большей жесткости соединены четырьмя раскосами из стального уголка. К концам осевой балки парными обоймами прикреплены колесные оси (подходят от мотороллера или мотоцикла). Колеса, как уже упоминалось, мотороллерные, с подшипниками, закрытыми для предотвращения попадания в них пыли и грязи колпачками от аэрозольных баллончиков.
Рама и спинка сиденья выполнены из дюралюминиевых труб (очень хорошо для этого подходят детали от детских раскладушек или колясок). Спереди рама прикреплена к килевой балке двумя дюралюминиевыми уголками 25x25 мм, а сзади - к мачте кронштейном из стального угол" ка 30x30 мм. Спинка, в свою очередь, привинчена к раме сиденья и также к мачте.
На раму сиденья надеты кольца, вырезанные из резиновой камеры колеса грузового автомобиля. Поверх них положена и тесемками привязана обшитая прочной тканью поролоновая подушка. На спинку натянут чехол из той же ткани.
Передняя стойка шасси представляет собой вилку из листовой стали с колесом от карта, поворачивающуюся вокруг вертикальной оси. Осью служит короткий болт М12, вставленный в отверстие подошвы (прямоугольника из стального листа), которая прикреплена к килевой балке снизу четырьмя болтами Мб. Под головку болта-оси в килевой балке вырезано дополнительное круглое отверстие.
С боков к перьям вилки носового колеса шарнирно подвешено тормозное устройство. Оно собрано из трубчатой поперечины, двух уголковых стрингеров и деревянного фрикциона. Напомню, что выступающие концы поперечины позволяют пилоту поворачивать рулевое колесо ногами.
В исходном положении устройство держится двумя цилиндрическими пружинами натяжения, зацепленными за кронштейны на носу килевой балки, и тросиком, пропущенным сквозь отверстия в доске-фрикционе. Пружины отрегулированы так, чтобы при отсутствии управляющих действий пилота колесо находилось в плоскости симметрии автожира.
Педальный узел управления аэродинамическим рулем в воздухе тоже достаточно прост. Обе педали вместе с приклепанными к ней деталями соединены шарнирными болтами с трубой, которая привинчена к уголку на килевой балке. Сверху к педалям прикреплены отрезки троса, тянущиеся к кабанчикам руля направления на киле. В проводке управления предусмотрены четыре направляющих ролика, конструкция которых исключает выпадание из них тросов. Натяжение тросов поддерживают цилиндрические пружины, прицепленные к педалям и пластинчатому кронштейну на килевой балке. Пружины отрегулированы так, чтобы руль направления находился в нейтральном положении.
Конструкция фермы довольно подробно описана выше. Поэтому остановлюсь на том, что на ферме крепится - на самодельных аэронавигационных приборах, вернее, на одном из них - индикаторе воздушной скорости. Это открытая сверху стеклянная трубка, в которую помещен легкий пластмассовый шарик. Внизу у нее имеется калиброванное отверстие, направленное в сторону полета автожира. Набегающий воздушный поток заставляет шарик подниматься в трубке, и его положение определяет воздушную скорость. Отградуировать индикатор можно, выставив его в окно движущегося автомобиля. Важно точно нанести значения скорости в пределах от 0 до 60 км/ч, так как именно эти значения важны при взлете и посадке.
Горизонтальное оперение изготовлено из листового дюралюминия толщиной 3 мм. В оперении предусмотрены две прорези под дюралюминиевые уголковые подкосы поддержки мачты. В точках болтового крепления оперения с килевой балкой к стабилизатору приклепаны накладки для повышения жесткости соединения.
Вертикальное оперение посложнее. Оно состоит из киля и руля направления, вырезанных из многослойной фанеры: первый из 10-миллиметровой, второй - из 6-миллиметровой. Отдельные кромки этих деталей окантованы тонкой стальной лентой. Друг с другом киль и руль соединены ииар-нирно тремя карточными петлями (по левому борту).
К аэродинамическому рогу руля сквозным болтом Мб прикреплены два противовеса массой 350 г каждый (они нужны для устранения явления флаттера).
Триммер на задней кромке руля изготовлен из мягкого листового алюминия. Отгибая эту пластинку вправо или влево, можно регулировать точность работы руля.
С обеих сторон руля привинчены кабанчики, выгнутые из стального листа. К ним присоединены тросы проводки управления курсом.
Вертикальное оперение прикреплено к килевой балке справа и для большей жесткости усилено двумя кронштейнами из дюралюминиевого уголка 25x25 мм.
В конце килевой балки установлено хвостовое колесо (от роликовых коньков). Оно предохраняет вертикальное оперение от повреждения при случайном опрокидывании автожира на хвост, а также при взлете или посадке со слишком задранным носом.
РЕКОМЕНДАЦИЯ:
предварительная проверка автожира на земле
Вы собрали автожир-планер. Перед тем как приступить к изготовлению ротора, проверьте, как работают уже готовые механизмы. Делать это лучше всего на той площадке, откуда предполагаются полеты автожира.
Расположитесь на сиденье и убедитесь в том, что сидите удобно и достаете ногами педали. Если необходимо, то подложите под спину дополнительную подушку. Попрыгайте на сиденье - подушка не должна допускать касания рамы телом.
Отклоните ногами носовое колесо и посмотрите, как пружины возвращают его в нейтральное положение. Убедитесь в том, что в этом положении пружины не перетянуты, но и не прослаблены. Во всех соединениях не должно быть никакого люфта.
Прицепите автожир тросом длиной не более десяти метров к автомобилю и осуществите рулежку на скорости не более 20 км/ч. Предупредите водителя, чтобы он неожиданно не тормозил и резко не снижал скорость.
Снимите ноги с перекладины тормозного устройства и посмотрите, выдерживает ли автожир прямолинейное направление. В противном случае отрегулируйте натяжение пружин. Научитесь машинально находить рукой шнур раскрытия крюка и сброса буксирного троса.
Ротор несущего винта, размещенный на верхушке мачты, - наиболее сложный узел в конструкции автожира. От качества изготовления, точности сборки и безошибочности его эксплуатации зависит, беэ преувеличения, жизнь пилота. Основные материалы деталей этого узла - дюралюминий Д16Т и сталь ЗОХГСА (все дюралюминиевые детали анодированы, стальные - кадмированы).
Корпус ротора, пожалуй, самая ответственная деталь, так как в полете именно на ушках корпуса висит вся конструкция автожира. В самом корпусе размещаются два подшипника - радиальный и радиально-упорный, обильно смазанные консистентной смазкой. Корпус с подшипниками вращается на оси ротора. На верху у оси - шплинтованная прорезная гайка М20х1,5 (надо заметить, что простых гаек в конструкции автожира нет: наиболее ответственные из них шплинтуемые, остальные самоконтрящиеся). Глухая крышка, скрывающая гайку оси, предохраняет подшипники от проникновения к ним пыли и влаги.
Внизу ось ротора неподвижно связана с ручкой управления автожиром. Двигая ручкой, можно изменять положение ротора в пространстве, поскольку шарнирное соединение оси с цапфой и цапфы со своим корпусом допускает отклонение оси в пределах, диктуемых диаметром отверстия ограничителя.
К верхушке мачты ротор прикреплен болтами с помощью двух пластинчатых кронштейнов.
РЕКОМЕНДАЦИЯ:
проверка центровки автожира
Когда головка ротора готова и установлена на автожире, необходимо проверить центровку автожира-планера. Вставьте в ушки корпуса ротора болт, которым будет крепиться головка ротора с лопастями несущего винта, и подвесьте автожир за этот болт, например, на крепкую ветвь дерева.
Расположитесь на сиденье и возьмитесь за ручку управления. Держите ее нейтрально. Пусть помощник определит положение мачты автожира. Она должна быть наклонена вперед на угол, лежащий в пределах 2-6° (идеально - 4°). Такая проверка, обычно называемая весовой балансировкой, должна повторяться каждый раз, когда меняется масса пилота или автожира. Во всех случаях без такой проверки летать нельзя.
Если указанный угол лежит вне разрешенного диапазона, то следует либо переместить пилота, либо добавить небольшой балласт в хвостовую часть. Но если произошло существенное изменение массы пилота (она превысила 100 кг) или на автожир установлен двигатель, то необходимо изготовить новые - более толстые пластинчатые кронштейны, которые держат ротор на верхушке мачты.
Лопасти несущего винта полностью идентичны, поэтому достаточно описать процесс изготовления только одной из них.
Вдоль всей рабочей длины лопасти сечения ее одинаковы, никакой крутки и изменения геометрических параметров не предусмотрено. Это существенно упрощает дело.
Лучший материал для лобовой части лопасти - дельта-древесина, применялась в авиации, в морском деле. При ее отсутствии можно самому изготовить аналог, склеив эпоксидной смолой тонкие листы фанеры с прокладками стеклоткани. Для такого заменителя подходит авиационная фанера толщиной 1 мм. Так как листов фанеры требуемой для изготовления лопастей длины не выпускают, то можно склеить срезанные на ус фанерные полоски. Стыки в соседних листах не должны располагаться один над другим, их необходимо разнести.
Клеить лучше на ровной поверхности, подложив полиэтиленовую пленку, к которой эпоксидный клей не пристает. Набрать надо суммарную толщину в 20 мм. После нанесения клея весь «пирог» будущей лопасти следует придавить каким-либо длинным и ровным предметом с грузом и оставить для полного высыхания на сутки. По своим механическим свойствам полученная в итоге композиция ничем не хуже настоящей дельта-древесины.
Заданный профиль передней кромки (носка) лонжерона получен с использованием шаблона следующим способом. По всему размаху лонжерона с шагом 150-200 мм в передней кромке сделаны канавки до полного прилегания шаблона в них к лонжерону. Древесина между канавками сострогана под линейку.
В задних кромках лонжерона рубанком (можно циклей) выбраны «четверти» шириной 10 и глубиной 1 мм под фанерную обшивку. Лист нижней обшивки (заподлицо с лонжероном) приклеен эпоксидной смолой, а к ней и лонжерону - листы пенопласта марки ПС-1, которые предварительно остроганы до высоты 20 мм. Слою пенопласта придана необходимая форма по шаблону верха профиля лопасти. В качестве задней кромки использована сосновая рейка. Последней приклеена верхняя обшивка: достаточно было прижать ее струбцинами к «четверти» лонжерона и задней кромке - и лист фанеры сам принял нужную форму (задняя кромка лопасти должна быть слегка отогнута вверх, как это показано на рисунке).
Каждая лопасть имеет груз массой 100 г, установленный в обтекателе на передней кромке, и отгибной триммер на задней. В комлевой части лопасти приклепаны стальные накладки, через которые просверлены отверстия в лонжероне для крепления лопасти к головке ротора.
РЕКОМЕНДАЦИЯ:
балансировка и настройка лопастей
" После изготовления и покраски лопасти необходимо отрегулировать. Уделите этой операции самое серьезное внимание. Имейте в виду, что чем чище и ровнее поверхности лопастей, тем большую подъемную силу они создадут, а автожир сможет взлетать при меньшей скорости.
Присоедините лопасти к головке ротора и проверьте балансировку. Если какая-то лопасть окажется тяжелее и ее конец опустится ниже, то высверлите часть ее свинцового груза, добиваясь того, чтобы лопасти сравнялись. Если эта операция не даст результата (удалять можно не более 50 г), то высверлите несколько неглубоких отверстий в наиболее толстом участке профиля легкой лопасти и заполните их свинцом.
Поскольку законцовки лопастей при вращении имеют окружную скорость около 500 км/ч, то очень важно, чтобы они вращались в одной плоскости. Наклейте на передние кромки у самого конца лопастей две разноцветные пластиковые ленты. В ветреный день выберете место, где ветер дует постоянно со скоростью примерно 20-30 км/ч (проверьте индикатором воздушной скорости) и поставьте автожир против ветра. Привяжите его пятиметровой веревкой к пню или прочно вбитому в землю колу.
Расположитесь на сиденье, привяжите себя ремнями и вместе с автожиром попятьтесь так, чтобы веревка натянулась. Держась за ручку управления левой рукой, поставьте ротор в горизонтальное положение, а правой раскрутите лопасти так сильно, как только сможете. Ваш помощник должен со стороны наблюдать за вращением концов ротора.
Постепенно наклоняйте ротор назад и дайте ему раскрутиться на ветру до большей скорости. Если разноцветные полоски вращаются в одной плоскости, лопасти имеют одинаковый шаг. Если же почувствуете тряску планера или помощник покажет, что лопасти вращаются не в одной плоскости, то сразу же разгрузите ротор, переведя его в горизонтальное положение или даже наклонив вперед. Отгибая триммеры на незначительный угол вниз или вверх, добейтесь правильного вращения лопастей.
По мере увеличения частоты вращения ротора планер качнется, и переднее колесо приподнимется. Ротор при этом окажется отклоненным назад, что приведет к еще более интенсивному его раскручиванию. Опустите ноги на землю и контролируйте положение автожира в пространстве. Если почувствуете, что он взлетает, то сразу же разгрузите ротор, потянув ручку управления на себя. Поупражнявшись так, вы вскоре будете готовы к первому полету.
Автожир своими руками видео
ПРАКТИКА ПИЛОТИРОВАНИЯ
Так как в полете участвует не только пилот, но и водитель автомобиля, то между ними должно быть полное взаимодействие. Лучше всего, если в автомобиле, кроме водителя, будет находиться еще один человек, который сможет следить за полетом и принимать все сигналы пилота (снижение или увеличение скорости движения и т.д.).
Перед полетами еще раз проверьте техническое состояние автожира-планера. На первых порах используйте относительно короткий буксирный трос длиной не более 20 м. Обязательно предупредите водителя о том, что разгоняться следует плавно и ни в коем случае резко не тормозить.
Поставьте автожир против ветра. Раскрутите ротор правой рукой и ждите, пока он не начнет набирать обороты за счет воздушного напора. Если ветер слабый, то дайте водителю команду двигаться со скоростью 10-15 км/ч по индикатору воздушной скорости. Продолжайте помогать ротору рукой, пока можете это делать.
По мере разгона отклоните ротор полностью назад и дайте водителю сигнал увеличить скорость до 20-30 км/ч. Управляя носовым колесом, двигайтесь за автомобилем прямолинейно. Когда это колесо оторвется от земли, переставьте ноги на педали. Манипулируя ручкой управления, поддерживайте такое положение автожира, чтобы он двигался только на боковых колесах, не касаясь земли ни носовым, ни хвостовым. Ждите, пока возросшая воздушная скорость не поднимет автожир в воздух в этом положении. Корректируйте высоту полета продольными движениями ручки управления (руль направления при этом не эффективен, поскольку планер буксируется на тросе). В полете не допускайте слабины в буксирном тросе. Не закладывайте виражи на большой скорости.
Перед посадкой выровняйте свое положение за автомобилем, пока он не достиг конца взлетно-посадочной полосы. Плавно наклоните ротор вперед и летите на высоте около метра. Поддерживайте это положение малыми «подергиваниями» ручки управления. (Вообще, в отличие от управления самолетом, на автожире движения ручки должны быть не плавными, а резкими, буквально рывками.)
Сигнальте водителю снизить скорость. Когда он это сделает, отклоните ротор полностью назад. Заднее колесо автожира должно первым коснуться земли. Держите ротор отклоненным назад, чтобы не допустить слабины буксирного троса. Остановившись, дайте автомобилю развернуться и двигайтесь вместе с ним к месту старта. Держите положение ротора таким, чтобы он продолжал вращаться. Если полетов больше не будет, то поставьте ротор горизонтально и, когда частота вращения снизится, остановите его рукой. Никогда не покидайте сиденья, пока ротор вращается, иначе автожир может улететь без вас.
Постепенно, по мере освоения техники пилотирования, увеличивайте длину буксирного троса до ста метров и поднимайтесь на большую высоту.
Последним этапом освоения полета на автожире будет свободный полет после отцепления от буксирного троса. Ни в коем случае не снижайте в этом режиме воздушную скорость ниже 30 км/ч!
С высоты 60 м дальность свободного полета может достигать 300 м. Учитесь делать повороты, подниматься на большую высоту. Если стартуете с возвышенности, то дальность полета может составлять километры.
Как сделать автожир своими руками? Этим вопросом, скорее всего, задавались те люди, которые очень любят или хотят летать. Стоит заметить, что, возможно, об этом устройстве слышали не все, так как оно не слишком распространено. Они широко использовались лишь до тех пор, пока не были изобретены вертолеты в том виде, в котором они имеются сейчас. С момента выхода в небо таких моделей летательных аппаратов автожиры сразу же утратили свою актуальность.
Как построить автожир своими руками? Чертежи
Создать такой летательный аппарат не составит большого труда тому, кто увлекается техническим творчеством. Особых инструментов или дорогостоящих строительных материалов также не понадобится. Место, которое придется выделить на сборку, минимальное. Стоит сразу добавить, что сборка автожира своими руками сэкономит колоссальное количество денег, так как покупка заводского образца потребует огромных финансовых затрат. Прежде чем приступать к процессу моделирования этого устройства, нужно позаботиться о наличии всех инструментов и материалов под руками. Второй шаг - это создание чертежа, без которого собрать стоящую конструкцию не представляется возможным.
Основная конструкция
Сразу стоит сказать, что построить автожир своими руками довольно просто, если это планер. С остальными моделями будет несколько сложнее.
Итак, для начала работ потребуется иметь среди материалов три дюралюминиевых силовых элемента. Один из них будет служить килем конструкции, второй играть роль осевой балки, а третий послужит в качестве мачты. К килевой балке сразу можно прикрепить управляемое носовое колесо, которое должно быть снабжено тормозным устройством. Концы осевого силового элемента также должны быть оснащены колесами. Можно использовать небольшие детали от мотороллера. Важный момент: если своими руками автожир собирается для полетов за катером на буксире, то колеса заменяются на управляемые поплавки.
Установка фермы
Еще один из основных элементов - это ферма. Монтируется эта деталь также на переднем конце килевой балки. Это устройство представляет собой треугольную конструкцию, которая склепывается из трех дюралюминиевых уголков, а после этого усиливается листовыми накладками. Предназначение этой конструкции - крепеж буксирного крюка. Устройство автожира своими руками с наличием фермы должно быть сделано так, чтобы пилот, дернув за шнур, мог в любой момент отцепиться от буксирного троса. Кроме того, ферма необходима и для того, чтобы на нее можно было установить самые простые приборы аэронавигации. К ним можно отнести устройство слежения за скоростью полета, а также механизм бокового сноса.
Еще один основной элемент - это монтаж педального узла, который устанавливается непосредственно под фермой. Данная деталь должна иметь тросовую подводку к рулю управления летательным аппаратом.
Рама для агрегата
При сборке автожира своими руками очень важно уделить должное внимание его раме.
Как говорилось ранее, для этого потребуется три дюралюминиевых трубы. Эти детали должны иметь сечение 50х50 мм, а толщина стенок трубы должна быть равна 3 мм. Похожие элементы часто используется при монтаже окон или дверей. Так как будет необходимо сверлить отверстия в этих трубах, необходимо запомнить важное правило: при проведении работ сверло не должно повредить внутреннюю стенку элемента, оно должно только коснуться его и не более. Если говорить о выборе диаметра, то он должен быть подобран так, чтобы болт типа Мб мог как можно плотнее зайти в полученное отверстие.
Еще одно важное замечание. При составлении чертежа автожира своими руками нужно учесть один нюанс. При сборке аппарата мачта должна быть отклонена чуть-чуть назад. Угол наклона этой детали равен примерно 9 градусам. При составлении чертежа этот момент нужно учесть, чтобы потом не забыть. Основное предназначение этого действия в том, чтобы создать угол атаки лопастей автожира в 9 градусов даже тогда, когда он просто стоит на земле.
Сборка
Сборка рамы автожира своими руками продолжается тем, что необходимо закрепить осевую балку. Она крепится к килю поперек. Для надежного крепления одного элемента основания к другому необходимо использовать 4 болта Мб, а также добавить к ним законтренные гайки. Кроме этого крепления, нужно создать дополнительную жесткость конструкции. Для этого используют четыре раскоса, которые соединяют две детали. Раскосы должны быть выполнены из стального уголка. На концах осевой балки, как упоминалось ранее, необходимо закрепить колесные оси. Для этого можно использовать парные обоймы.
Следующим шагом в сборке автожира своими руками будет изготовление рамы и спинки сиденья. Для того чтобы собрать эту небольшую конструкцию, лучше всего также использовать дюралюминиевые трубы. Для сборки рамы отлично подходят детали от детских раскладушек или колясок. Для крепления каркаса сиденья спереди используются два дюралюминиевых уголка с размерами 25х25 мм, а сзади он крепится к мачте при помощи кронштейна, сделанного из стального уголка 30х30 мм.
Проверка автожира
После того как будет готова рама, собрано и прикреплено сиденье, готова ферма, установлены навигационные приборы и остальные важные элементы автожира, необходимо проверить, как работает готовая конструкция. Делать это необходимо до того, как будет установлен и разработан ротор. Важное замечание: проверять работоспособность летательного аппарата необходимо на той площадке, с которой планируются дальнейшие полеты.