Летом прошлого года мне довелось в Ростове-на-Дону наблюдать соревнования спортсменов-вертолетчиков. Кроме привычных одновинтовых машин конструкции М. Миля в соревнованиях участвовали двухвинтовые вертолеты Ка-26 с короткими лопастями. Эти машины, видимо, только начали поступать в аэроклубы. О самом вертолете Ка-26 журнал в прошлом году писал, но о его лопастях почти ничего не было сказано.
Прошу рассказать о конструкции лопастей вертолета Ка-26 и о том, из чего и как они изготовляются.
Ответ:
Действиетельно, многоцелевой сосный двухдвигательный вертолет Ка-26, широко использующийся в народном хозяйстве, недавно начали осваивать и спортсмены ДОСААФ. Впервые эти машины участвовали в соревнованиях вертолетчиков в 1977 году. Особенность конструкции Ка-26, его силовой установки и несущих винтов, расположенных один над другим и вращающихся в противоположных направлениях, позволяли спортсменам без особого напряжения выполнять все упражнения, предусмотренные программами соревнований.
Лопасти несущих винтов вертолета Ка-26, как и других винтокрылых аппаратов, подвергаются в полете сложным переменным нагрузкам. Их конструкция и технология производства существенно влияют на тактико-технические и экономические характеристики всего вертолета, его надежность. Поэтому совершенствованию лопастей и несущей системы в целом уделяется постоянное внимание.
Лопасть несущего винта современного вертолета представляет собой довольно сложную конструкцию (см. рисунок) из специальных материалов, обеспечивающих высокую надежность при относительно малом весе. Основным силовым элементом лопасти Ка-26 является лонжерон из стеклопластика. Ее узел крепления изготовлен из специальной стали, выдерживающей высокие знакопеременные нагрузки. После механической обработки он для повышения надежности подвергается поверхностному упрочнению. К лонжерону узел крепится болтами и особым клеем. Носовая часть лонжерона, в которой расположен и центровочный груз, залитый в латунную око-ву, защищена от абразивного износа светоозоностойкой резиной. Вся лопасть Покрыта несколькими слоями перхлор-виниловой краски.
К задней части лонжерона приклеены хвостовые секции. Каждая секция состоит из тонкой стеклопластиковой обшивки и легкого пенопластового заполнителя.
Лонжерон лопасти прессуется в специальной пресс-форме из многих слоев стеклоткани с заполнением эпоксидными смолами. Затем он «печется» в автоклаве при строгом выдерживании заданных температуры, давления и времени. Кстати сказать в цехе, изготовляющем лопасти, поддерживается не только идеальная чистота, но и определенный микроклимат (температура, влажность). Все работают в белых халатах и перчатках, стремятся, чтобы ничего постороннего, даже пыль, не попала в элементы, входящие в конструкцию лопасти.
Высокая культура изготовления лопастей несущих винтов обеспечивает их надежность при достаточно большом гарантийном сроке эксплуатации. Этот срок установлен после всесторонних испытаний лопастей на специальных стендах, где имитируются нагрузки, которым лопасть подвергается на всех возможных режимах в реальном полете.
Эксплуатация лопастей сверх установленного ресурса не разрешается. Постоянный и бдительный контроль за их состоянием - важное условие безопасности полетов.
Важным элементом конструкции модели вертолета являются лопасти несущего винта. Их весовые и аэродинамические характеристики определяют летные качества модели. В настоящее время фирмы предлагают большой ассортимент лопастей несущего винта, оптимизированных для определенного типа моделей и различных видов полета (высшего пилотажа, авторотации, перевернутого и т.п.). Фирменные лопасти обладают единственным недостатком - большой ценой для моделистов из стран СНГ (на один комплект лопастей может потребоваться среднемесячная зарплата). Как показывает практика, моделисты, особенно начинающие, могут в летный сезон вывести из строя до десятка пар лопастей. Даже опытные моделисты не застрахованы от поломки лопастей. При любой ошибке в пилотировании или при отказе материальной части модели в первую очередь "страдают" лопасти несущего винта. Поэтому естественно желание многих моделистов самостоятельно освоить технологию изготовления лопастей несущего винта модели вертолета.
На первых радиоуправляемых моделях вертолетов применялись лопасти, изготовленные полностью из дерева. Сегодня такие лопасти применяются, как правило, на тренировочных моделях. Основным материалом фирменных лопастей в настоящее время является стекло- и углепластик. Лопасти из такого материала самостоятельно в домашних условиях изготовить довольно проблематично. Для обеспечения необходимой центровки эти лопасти загружаются дополнительным балластом. При неправильном расположении этот груз, под воздействием центробежной силы (в лопасти несущего винта эта сила достигает несколько сотен килограмм), может вылететь и вызвать тяжелые последствия для моделиста и окружающих. Поэтому самостоятельно лучше изготавливать лопасти из дерева, при балансировке которых практически не нужно использовать балласт. Кроме того, при разрушении деревянные лопасти хорошо гасят энергию удара, предохраняя от поломки элементы головки ротора и привода модели. По форме профиля лопасти бывают симметричные и плосковыпуклые. Симметричные профили применяют для лопастей спортивных моделей, выполняющих высший пилотаж. Плосковыпуклые профили применяют на лопастях "хоббийных" моделей. Следует отметить, что в домашних условиях проще изготовить лопасти с плосковыпуклым профилем, постоянным по всей длине. Как показывает практика, для таких лопастей хорошо подходит профиль Clark-Y.
Геометрические размеры лопастей определяются специальным аэродинамическим расчетом. Однако методика расчета довольна сложна и выходит за рамки настоящей статьи. Для практики целесообразно пользоваться данными, полученными, например, при измерениях фирменных лопастей. Как правило, для моделей 30 класса применяют лопасти длиной 450-500 мм, шириной 49-50мм. Для 40 класса - 520-550 мм, шириной - 49-50 мм. Для 60 класса- 620-680 мм, шириной - 55-61 мм. Например, для вертолета Хеликс, упоминавшемся в ранних статьях, при весе модели около 4,3 кГ с двигателем 10 см 3 , при диаметре несущего винта, равном 1400 мм, лопасти имеют длину 625 мм и ширину 55 мм.
Кроме геометрических размеров важное значение имеет правильная поперечная и продольная балансировки лопастей. При несоблюдении условий балансировки, как правило, возникает сильная вибрация всего вертолета, разрушение тяг и рулевых машинок управления шагом, даже флаттер и разрушение лопастей. Для избежания флаттера и больших динамических нагрузок на органы управления точка крепления лопасти к головке ротора должна находиться на таком же расстоянии от передней кромки, как и центр тяжести лопасти. Кроме того, центр тяжести лопасти должен находиться ближе к передней кромке, чем фокус профиля (центр приложения подъемной силы). Для выполнения последнего условия в носик стекло- и углепластиковых лопастей несущего винта загружают балласт. Для деревянных же лопастей с этой целью переднюю часть изготавливают из твердой и тяжелой древесины (бук, дуб), а заднюю - из бальзы средней плотности или из легкой липы и даже твердого пенопласта. Для повышения прочности и избежания коробления переднюю кромку лопасти делают не из цельного куска бука, а из склеенных вдоль волокна отдельных брусков, ориентированных в разные стороны. Дерево должно быть хорошо высушенным и не иметь сучков и других дефектов.
Для примера рассмотрим технологию изготовления деревянных лопастей (рис.1) несущего винта модели вертолета Хеликс (журнал "Моделист - конструктор" №4 за 1984 год), которая успешно применялась автором и его коллегами на протяжении последних шести лет.
"...В основном из-за упрощения обработки лопасти имеют на всей своей длине постоянный профиль Clark-Y, геометрическая крутка отсутствует - установочный угол одинаков для всех сечений. Передняя половина каждой пластины буковая, задняя из бальзы средней плотности. Так как начинающему "вертолетчику" понадобится не один комплект лопастей, лучше изготовить сразу несколько пар, да и из большого количества заготовок проще выбрать пары одинаковой массы.
Единая заготовка склеивается из бальзовой пластины (толщина 30мм, длина 650 мм, ширина - максимально доступная) и трех буковых таких же размеров, но толщиной 8 мм, на эпоксидной смоле. На ленточной или циркулярной пиле заготовка разрезается на бруски толщиной 10 мм, затем обрабатывается по профилю лопасти. Эту операцию лучше выполнить специальной фигурной фрезой после фугования нижней плоскости. Ручная же обработка верней поверхности по шаблонам трудоемка, длительна и менее точна, чем механическая. Да и возможный разброс деталей по массе при ручном способе больше. После завершения работ заготовки несколько раз покрывают эмалитом, шпаклюются нитролаком с замешанной в нем детской присыпкой. Корневая часть каждой лопасти обтягивается тонкой стеклотканью на эпоксидной смоле, а на всю поверхность накладывается длинноволокнистая бумага на эмалите. Поочередным вышкуриванием и лакировкой добиваются получения несильного ровного блеска, затем следует основательная сушка.... После этого приступают к статической балансировке и окончательной обработке лопастей.
Простейшее приспособление для фугования лопастей можно изготовить на базе деревообрабатывающего станка "Умелые руки" (рис.2).
Для этого изготавливают из листа дюральки (2-3 мм) подвижный столик (выделен черным цветом на рисунке), один конец которого крепится к станку с помощью кусочков рояльных навесов. С другой стороны столик упирается в винт, поворачивая который, мы можем менять зазор между столиком и фрезой. В качестве фрезы можно использовать деревянную заготовку, обработанную на токарном станке по шаблону профиля, на поверхность которой наклеивают под углом 45 0 к торцу три-четыре полоски крупнозернистой наждачной бумаги. Как показал опыт, лучше всего наждачную бумагу приклеивать обычным канцелярским клеем, при фиксации концов на торце фрезы небольшими гвоздями. Другие клеи не выдерживали из-за сильного нагрева бумаги во время работы станка. Можно изготовить несколько фрез с различной зернистостью наждачной бумаги. Фрезу с более мелкой наждачной бумагой можно использовать для окончательной доводки поверхностей лопастей. Процесс фрезерования лопастей многократный, с постепенным поднятием столика. Фрезерование за один проход не получится из-за малой мощности станка. Вместо бальзы можно использовать легкую липу. В этом случае отфрезерованные лопасти просто покрывались лаком и полировались. Оправдало применение и жесткого пенопласта, но в этом случае всю лопасть необходимо обтягивать пленками. Современные пленки можно применять и при использовании бальзы.
Основную сложность при изготовлении лопастей представляет процесс балансировки лопастей. Не вдаваясь в теорию, отметим, что лопасти будут статически и динамически сбалансированы, если они имеют одинаковый вес и их центры тяжести находятся на одинаковом расстоянии от точки крепления к втулке и от передней кромки. Иными словами, только при выполнении одновременно этих двух условий лопасти не будут вызывать дополнительной вибрации. Существует множество методов балансировки лопастей несущего винта. Они отличаются применяемыми средствами и методами измерений и сравнений массы и координат центра тяжести лопастей. Так, например, для Хеликса предлагается ".. отбирать пары лопастей с разбросом по массе не более 5 г (большие устранить слишком сложно).Уже на данном этапе понадобятся лабораторные весы с точностью взвешивания не менее 0,1 г. Путем вывешивания на ребре дюралюминиевого уголка для каждой лопасти отыскивают положение центра тяжести по длине (радиусу ротора). Если эта величина окажется одинаковой для данной пары, можно заняться довешиванием более легкой лопасти путем нанесения на всю ее поверхность нескольких слоев жидкого лака с последующей шкуровкой. Но скорее всего, положения центров тяжести не совпадут. Совместить их лучше всего на счет высверливания двух-трех отверстий диаметром 4-5 мм в буковом концевом, более массивном торце на глубину до 70 мм. Сверловка в корне нежелательна - значительно ослабляет наиболее нагруженные участки ответственной детали. После продольной балансировки опять следует калибровка по массе каждой пары … и т.п. В приведенной методике требуются довольно точные весы, которые есть не у каждого моделиста.
Автор пользуется несколько иной методикой балансировки, без применения высокоточных весов и вывешивания лопастей на уголках. В этой методике применяются балансирные аптекарские весы (рис.3) и измеритель момента (рис.4). С помощью балансирных весов добиваемся равенства массы лопастей (путем нанесения лака или шлифования по всей длине лопасти и т.п.). Затем на измерителе моментов проверяем поочередно каждую лопасть. Если показания измерителя одинаковые, то это свидетельствует о том, что статический момент, т.е. произведение массы на расстояние от точки крепления до центра тяжести каждой лопасти, также одинаков. Если моменты от силы тяжести лопастей одинаковы при равенстве их масс, то и расстояние до центра тяжести каждой лопасти будет также равным. Иными словами, лопасти будут статически и динамически сбалансированы. Если же показания измерителя моментов отличаются, т.е. одна из лопастей по сравнению с другой создает больший или меньший момент от сил тяжести, то, при равенстве их масс, это свидетельствует о несовпадении расстояний от точки подвески до центра тяжести лопастей. Для лопасти, которая создает больший статический момент относительно точки подвести надо сдвинуть центр тяжести ближе к точке подвески, т.е. облегчить концевую часть лопасти. Или наоборот, для другой лопасти утяжелить концевую часть. Необходимо помнить, что любая такая операция (нанесение определенного количества лака или кусочков изоляционной ленты на концы лопастей, высверливанием в их торце отверстий и т.п.) изменяют массу лопастей. Поэтому необходимо вернуться к выравниванию масс лопастей на балансирных весах. Для этой цель автор, например, прикрепляет к лопастям, подвешенные к балансирным весам, одинаковые по массе куски изоляционной ленты. Затем на лопасть, которая создает больший момент, один из этих кусочков изоленты крепится непосредственно около корня её. На измерителе моментов находим точку крепления на другой лопасти второго кусочка изоленты, который обеспечивает равенство моментов от сил тяжести обеих лопастей. Если при такой балансировке количество изоленты получается значительным, то следует предварительно облегчать или утяжелять концы лопастей другими методами, например, нанесением лака или шпаклевки и шлифованием. Высверливание отверстий в торце, как показала практика, довольно трудоемкая и грубая операция, и к ней следует прибегать только в крайних случаях. Но никаких металлических балансиров (винтов, шурупов, кусков олова и т.п.) на концах лопастей устанавливать нельзя.
Следует отметить, что при использовании лаков и шпаклевок необходимо периодически проверять балансировку лопастей, поскольку со временем эти компоненты изменяют свои вес.
Можно применять и другие методики балансировки. Например, для выравнивания моментов от сил тяжести м ожно использовать головку ротора с прикрепленными лопастями. Для этого снятую головку с лопастями устанавливают на уголок и добиваются уже описанными методами равенства моментов, т.е. строгого горизонтального положения ротора. Но и в этом случае необходимо добиваться равенства не только моментов, но и масс лопастей.
Как показывает практика, выполнение этих условий позволяет быстро провести заключительную балансировку всего ротора на работающем вертолете, которую мы подробно рассмотрим в следующих статьях.
В заключение отметим, что приведенная методика позволят быстро изготовить лопасти, пригодные для начального обучения и простого пилотажа. Для других видов полета лопасти должны иметь, как правило, симметричный профиль и специальные утяжелители для повышения весо-динамических характеристик. Но это тема требует отдельного разговора.
Приобретая все больше поклонников, на сегодня становятся не только проще, но и безопаснее. В нашем топе мы рассмотрим самые маленькие вертолеты в мире
.
1
Вертолет GEN H-4 (Япония)
На сегодня это — самый маленький вертолет в мире, что засвидетельствовано даже в Книге Рекордов Гиннеса. GEN H-4, созданный одноименной японской компанией, имеет лопасти длиной 4 метра и вес всего лишь в 70 кг. У этого вертолета нет хвоста, т.к. он оснащен винтами соосного принципа действия, и это позволило значительно уменьшить его размеры. Грузоподъемность этого «малыша» впечатляет – он способен летать с весом в 210 кг (то есть ровно втрое больше собственного весе). Продаваться вертолет будет в разобранном виде, как конструктор, и, по замыслу производителей, будет собираться владельцем за 30 часов. Предложение более чем интересное, а что касается стоимости, то предположительно она будет начинаться с 200 тыс. долларов США.
2 Вертолет
На второе место мы ставим именно этот вертолет. Название уже говорит само за себя – «Москит»! Его разработка велась почти 10 лет, и «Москит» соединил в себе высокую надежность и легкость в управлении с маленькими размерами и очень хорошей маневренностью. Двигатель вертолета мощностью в 60 л.с. и 5-тиметровые лопасти с легкость поднимают в воздух машину и пилота общим весом до 300 кг. При этом сама машина весит всего 115 кг. Стоимость этой машины и ее модификаций стартует от 40 тыс. долларов.
3 Вертолет
Впервые этот вертолет взлетел в 2004 году, и изначально задумывался для экстремальных забав. Но на сегодня он и патрульный, пограничный, почтовый, а также учебный, поскольку, как оказалось, он имеет хорошие летные характеристики и очень надежен в использовании. Вес AirScooter II — всего 136 кг, объем двигателя — 65 л.с., скорость — 90 км/ч, потолок – 3 тыс. метров. На сегодня этот аппарат «разлетелся» (во всех смыслах) в 23 страны по цене в 50 тыс. долларов за единицу.
4 Вертолет
Этот легкий двухместный вертолет впервые поднялся в воздух в 2004 году. Он также мал и максимально удобен в эксплуатации, имеет высокие летные характеристики. Двигатель в 130 л.с. разгоняет машину до 160 км/ч на высоту в 3,6 км. Диаметр винта — 7 метров, грузоподъемность — 230 кг. Поставляется в разобранном виде, сборка требует около 250 часов. Стоимость вертолета составляет 95 тыс. евро.
Итальянцы также стараются не отставать в малой авиации. Они изготовили и продали уже более 400 своих сверхлегких вертолетов марки СН-7. Популярность он стал приобретать практически сразу с момента своего производства в 1996 году. Диаметр винта — 5,8 м., вес — 200 кг, максимальная скорость – 192 км/ч. В некоторых модификациях стоимость аппарата достигает 85-90 тыс. евро.
6 Вертолет
Легкий вертолет этой марки можно смело назвать «дедушкой» современных сверхлегких вертолетов. Созданный еще в 1975 году, он существует в более чем 3 тыс. экземпляров, эксплуатируемых в 60-ти странах мира. Основная масса современных вертолетов использует в своих конструкциях решения, найденные именно в R22. Сегодня этот вертолет стоит 258 тыс. долларов.
7 Вертолет DF Helicopters DF334 (Италия)
Двухместный сверхлегкий вертолет, также разработанный уже довольно давно — в 1980-х годах, за это время только подтвердивший свою надежность (вот уж точно, «в бой идут одни старики»…). Вес — всего 290 кг., винт – 6,8 м., скорость — 148 км/ч, стоимость — от 120 тыс. евро.
8 Вертолет Skyline SL-222 (Украина)
Легкий многоцелевой вертолет, который производится с 2011 года. Так же, как и его «собратья», может транспортироваться на обычном автоприцепе, прост и надежен в эксплуатации. Вес составляет 377 кг, стоимость — 149 тыс. долларов.
9 Вертолет
С 2003 года именно эта машина стала одной из самых популярных в своем классе. С весом всего в 445 кг и скоростью в 185 км/ч «EXEC» поднимается на 3048 м. Стоимость — от 280 тыс. долларов.
10 Вертолет Беркут-ВЛ (Россия)
Сегодня разработка этого вертолета находится в стадии окончательных испытаний, но имеет хорошие перспективы развития. Двигатель в 140 л.с. поднимает 477 кг (вес вертолета) на высоту в 4 км и развивает скорость в 185 км/ч. В скором времени ждем достойного представителя России на рынке легкой авиации!
Легкая авиация может воплотить мечту каждого человека о полете. И мы видим, что на сегодня уже существуют вертолеты стоимостью с хороший автомобиль. Поэтому очень вероятно, что в скором времени появятся и более доступные аппараты, а может быть, и еще меньших размеров!
Вертолет летает потому, что сверху у него крутится большой несущий винт. У винта есть лопасти. Они по форме напоминают крылья самолета. И когда лопасти быстро крутятся на винте, возникает сила, которая поднимает эту машину в воздух.
У разных вертолетов на несущем винте – по-другому он называется ротором – может быть разное количество лопастей.
У вертолета средних размеров обычно бывает три лопасти.
Самые большие вертолеты, у которых четыре лопасти на несущем винте, могут одновременно перевозить много людей или большие грузы.
Они могут летать в разных направлениях.
Пилот, управляя вертолетом, может наклонить несущий винт влево. И тогда его воздушная машина начнет двигаться в сторону левого бока. А стоит наклонить несущий винт вправо, и машина станет двигаться в сторону правого бока.
Если наклонить ротор вперед или назад, то и вертолет будет двигаться вперед или назад – вот такая это послушная машина.
Вертолеты умеют даже зависать в воздухе. Такое свойство очень полезно для разных дел. И оно недоступно другим крылатым машинам.
Это интересно:
На самом верху вертолета укреплен большой пропеллер – ротор. Если ротор из горизонтального положения наклонить в ту или иную сторону, что может с помощью рычагов управления сделать пилот, то вертолет начнет двигаться именно в сторону наклона ротора. Потому что к подъемной силе вращающихся лопастей прибавляется еще и сила их поступательного горизонтального движения. На хвосте у каждого вертолета есть дополнительный маленький пропеллер. Он расположен вертикально и нужен для того, чтобы вертолет не закручивало при работе главного несущего винта.
Кто не мечтал иметь собственный вертолет? Наверное, об этом задумывался каждый ребенок и каждый мужчина. Ведь мужчины это большие дети. О вертолетах ходит много разных историй. Например, девушка, которая везла в метро для мужа коробку с моделью данного аппарата, еще ни разу не получала такого внимания от других мужчин. Естественно, окружающих интересовала вовсе не девушка, а именно эта модель.
Сегодня можно купить практически все что угодно. В широком ассортименте в магазинах предлагаются различные модели самолетов или коптеров. Но купить легко, а самодельный вертолет − это очень интересно. Ведь здесь нужно придумать конструкцию, продумать до мельчайших деталей привод и мотор, сделать систему управления. Это большой труд. Обычно таким занимаются любители техники или инженеры в свободное от работы время. Но существует информация и не только о моделях этой летающей техники. Есть вполне реальные, воплощенные в металле летающие машины.
Сегодня можно встретить даже целые субкультуры людей, которые конструируют, изготавливают и запускают такие самодельные самолеты и вертолеты. Это настоящие энтузиасты в этой области.
Первый вертолет
Прежде чем заниматься изготовлением самодельных аппаратов, нужно разобраться, как же эта штука работает, как она устроена, за счет чего она поднимается в воздух.
Первый геликоптер удалось поднять в воздушное пространство в 1907 году. Для тех, кто не в курсе, это произошло через 4 года после первых полетов величайших изобретателей братьев Райт на их самодельной летающей машине.
Вертолет был создан французскими любителями неба. Братья Бреге дали своему летательному аппарату имя "гироплан". Он весил порядка 578 кг. Бензиновый мотор обладал мощностью в 45 л. с. Аппарат комплектовался четырьмя несущими винтами диаметром 8,1 м. Также на каждом отдельном винте были установлены еще 8 лопастей. Они были соединены между собой попарно. Также геликоптер имел четыре вращающихся крыла бипланового типа. Так, тяга летательной конструкции составляла порядка 600 кг.
Это, можно сказать, самодельный вертолет. Ведь они собирали его из подручных средств. В итоге он смог подняться на 60 см над землей. Аппарат провисел над поверхностью какую-то минуту.
Разница в четыре года между изобретением самолета и вертолета можно объяснить лишь сложностью конструкции геликоптера.
Конструкция
Существуют несколько видов коптеров. Их подразделяют по типам. Это одновинтовые, соосные, а также поперечные и продольные. Особо распространены первые два. Давайте посмотрим, как же работают эти летающие конструкции. Если знать, как устроен аппарат, а также его принцип действия, то собрать самодельный вертолет своими руками не составит особого труда, лишь бы желание было.
Одновинтовая схема
Конструкция состоит из фюзеляжа, впереди которого располагается кабина для размещения пилотов. Остальное место предназначено для размещения пассажиров или же грузов. Справа и слева, рядом с шасси крепятся баки для топлива. Также конструкция включает два газотурбированных двигателя. Каждый из них обладает мощностью в 1500 л. с. Спереди, прямо над кабиной пилотов, расположены воздухозаборники, сзади выхлопная система.
Самая сложная часть в этой конструкции − автомат перекоса и несущий винт, а также хвостовая балка, на которой закреплен рулевой винт.
Соосная схема
Составляющие этой машины мало чем отличаются от предыдущего типа. В промышленных и военных машинах разве что моторы мощней. Также отличием является наличие 2-х несущих винтов. Геликоптеры, построенные по такому принципу, не имеют управляющего винта. Однако комплектуются вертикальным стабилизатором.
Как и почему они летают?
Если вы поставите обычный бытовой вентилятор на колесную базу и запустите его на максимальной мощности, то он вместе с базой будет перемещаться в сторону, которая противоположна потоку воздуха. Это все из-за тяги, которая создается элементом.
Ту же самую функцию выполняет и вертолетный винт. Именно последняя деталь выполняет основные задачи по подъему летательного аппарата. Также винт заставляет машину двигаться в горизонтальной плоскости. Это одна из сложнейших деталей вертолета.
Несущий винт
Этот узел состоит из втулки и лопастей. Лопасти могут быть исполнены в виде цельной конструкции из металла либо же лонжерона, а также обшивки и заполнителей.
В современных лопастях промышленных и военных геликоптеров установлены системы, в которые полностью в автоматическом режиме закачивается воздух, если лонжерон каким-то образом повредится. В 1963 году произошла вертолетная революция, и лопасти машины стали производить на основе стеклопластика. Сегодня такие детали используют на большинстве вертолетов во всем мире. Но, если есть доступ к производству различных элементов из такого материала, самодельный вертолет тоже можно укомплектовать ими.
В большинстве случаев лопасти были закреплены на втулке при помощи шарниров или же различных гибких элементов. В вертолетостроении особо распространена трехшарнирная конструкция. Она имеет шарнир в горизонтальной плоскости, а также вертикальный и осевой элемент.
При полете такой машины лопасти порой совершают самые разные движения. Они могут совершать вращение вокруг горизонтальной оси винта и менять свое положение на каждый оборот.
Лопасти и шарниры
Шарниры располагаются в очень строго определенной последовательности на определенном расстоянии от центра. Вначале идет горизонтальный, далее вертикальный, а в конце осевой шарнир.
К чему все это? А вот к чему. Лопасти винта вращаются вокруг оси по часовой стрелке. При положении 90 градусов скорость, с которой двигаются лопасти в отношении потоков воздуха, является максимальной. Она складывается из той, с которой вращается винт, и непосредственно скорости воздуха, идущего навстречу машине.
На противоположной стороне данное значение минимальное. Оно от воздушного потока. Казалось бы, такая разность скоростей не может способствовать подъему летательного аппарата в воздух. Но нет. Так как лопасти закреплены на втулке посредством гибких элементов, то вместо опрокидывания машины остается лишь сменить угол наклона.
Процесс подъема геликоптера в небо и сам полет происходит вследствие того, что изменяется угол атаки лопастей. Это синхронизируется с тягой двигателя. Чтобы можно было синхронизировать работу лопастей и моторов, был изобретен так называемый автомат управления углом атаки, или элемент перекоса. Данный узел обладает достаточно сложной конструкцией. Поэтому самодельный автомат перекоса вертолета сделать не так уж просто. Хотя чертежи этого узла существуют.
Радиоуправляемые вертолеты своими руками
Еще около пяти лет назад радиоуправляемые модели были в диковинку для многих. Люди сбегались посмотреть на это чудо. Сегодня такая техника предлагается в самых различных комплектациях. Большинство предпочитает полностью готовые комплекты. Но есть и детали для самостоятельного изготовления.
Готовимся к сборке
Если есть желание собрать геликоптер своими силами, то стоит начать с более простых схем. Это в большинстве случаев два несущих винта на одном шасси. Такие модели обладают более высокой стабильностью, нежели их аналоги в классической компоновке. Это идеальный вариант для тех, кто ни разу не летал. Также подобные конструкции являются идеальным вариантом, если придется летать в закрытых пространствах.
Прежде чем собирать самодельный мини-вертолет, следует воспользоваться основными правилами. Для начала нужно придумать либо разработать схему. Затем следует правильно подобрать материалы и необходимый инструмент. Резьбы, а в особенности в металле, лучше посадить на фиксатор резьбы. Это необходимо для безопасности.
Необходимые материалы
Чтобы изготовить такую летающую технику, понадобится пластик, стеклопластик, дерево, карбон и алюминий. Также нужен двигатель, аккумуляторы, лопасти, ротор, редуктор для хвоста. Кроме этого, понадобиться сервоприводы для управления, электронные компоненты, краска, клей и некоторые мелочи.
Самодельный радиоуправляемый вертолет в несколько этапов
Сейчас мы посмотрим, как делать такую модель из того, что есть в гараже у каждого. Сборка будет производиться в несколько шагов. Давайте рассмотрим их.
Рама
Итак, для начала работы нам нужно рама. На ней будут закреплены основные детали и узлы. Этот узел должен иметь высокую жесткость. Чем жестче получится конструкция, тем лучше.
Для хобби-техники будет достаточно пластиковой рамы из двух половин. Между двумя частями будут зажаты подшипники и другие части. Затем половинки нужно стянуть саморезами. Если вам удалось изготовить раму по данному принципу, стянув и скрепив ее правильно, можете считать, что треть всей работы уже выполнена.
Мотор
Если вы не хотите долго рассчитывать при помощи специализированных программ передаточные отношения и мощность двигателя, лучше сделать так, чтобы мотор соответствовал рекомендациям производителя. Мотор крепится к раме. Крутящий момент будет передаваться на сцепление. Для этого дополнительно монтируют резиновую муфту.
Сцепление
На самодельный вертолет своими руками нужно установить систему центробежного сцепления. Оно должно включать в себя маховик и кулачки, а также «колокол». Когда обороты дойдут до нужного уровня, кулачки раздвинутся и войдут в зацепление с ним.
Ротор
Если модель спроектирована по схеме с одним несущим ротором и рулевым винтом, то это очень простая модель для реализации. Как поступать далее? Между мотором и ротором нужно смонтировать обгонную муфту. Она предназначена для того, чтобы механизм мог свободно вращаться по инерции.
Хвостовая балка
Данная деталь может быть изготовлена из алюминия, карбона или углепластика. Здесь важна жесткость. Внутри балки нужно расположить ременную передачу или же вал, через который вращение мотора будет передаваться на ротор на хвосте.
Управление шагом хвостового ротора
Самодельный вертолет предусматривает наличие машинки для управления хвостовым ротором. Так, можно применить длинную тягу через промежуточные качалки.
Шасси
Чтобы аппарат был более устойчивым, его необходимо оснастить шасси. Это позволяет смягчать удары и предотвратить возможные опрокидывания машины. Данный узел можно купить или же сделать самостоятельно из алюминиевой трубы и поперечин из пластика.
Капотная часть
Это больше декоративная деталь, хотя она несет и противоударную функцию. Для изготовления подойдет пластик. Чем он легче, тем лучше.
Электронная система
Без гироскопа, приемника, аккумуляторов и сервоприводов усилия просто обречены на провал. Самодельный вертолет на радиоуправлении не взлетит без вышеперечисленных деталей. Электронику тоже монтируют в корпусе летающей машины. Чтобы обеспечить безопасность, в электронную часть можно добавить выключатель и индикаторы заряда ботовых батарей.
В качестве пульта для управления лучше приобрести готовое устройство. Собрать такое устройство с нуля не каждому под силу. Также нужно помнить, что в конструкции летательного аппарата не должно быть тяжелых моторов или аккумулятора. В противном случае машина не полетит в силу большой снаряженной массы.
Сделать своими руками вертолет − очень увлекательное занятие. Но летать с ним - это настоящее искусство. Полеты самодельных вертолетов − особенное зрелище. Если научиться управлять аппаратом виртуозно, тогда вы определенно вызовите восторг у окружающих.
Лопасти для вертолетов
Все те, кто регулярно летают с такими моделями, знают, как часто ломаются данные элементы. Особенно часто с этим сталкиваются начинающие летчики. Играть с вертолетом хочется, но постоянно приобретать эти детали − совсем не выход. К тому же и цена на них внушительная.
За час времени можно сделать четыре самодельные лопасти для вертолета. Для изготовления понадобятся пластиковые карточки без тиснения, а также целые лопасти. Целые детали будут использованы в качестве шаблона.
Одну из лопастей следует избавить от профиля. Для этого можно прогреть ее на газу, а затем расплющить об стол или любой другой предмет. Главное, делать это не слишком сильно. Затем, нужно обвести по шаблону, например, ножом. Резать необходимо несколько раз без нажима, а затем раз от раза усиливать нажим. Далее, аккуратным движением пластиковая карточка надламывается и дальше прорезается.
Так получилась заготовка. Теперь необходимо сделать ее тоньше. Для этого нужно шкуркой зачистить ее от второй трети ее размера. Затем переходимо к созданию профиля. Здесь необходимо свернуть тряпку в рулон, а нашу заготовку подогреть до мягкости. Нагревать нужно с широкой стороны. Затем, когда она уже достаточно мягкая, можно положить ее на рулон из ткани. Для того чтобы получить нужный профиль, достаточно прижать сверху заготовку заводской лопастью.
Другие самодельные аппараты
Далеко не все предпочитают самодельный вертолет на пульте управления. Некоторые любители техники предпочитают собирать вполне серьезные машины. Они выглядят почти как настоящие геликоптеры, просто изготовлены в большинстве достаточно кустарно. Но это все-таки хобби.
Например, парень из Нигерии, который учится на физическом факультете, увлекается тем, что разбирает на запчасти старую автомобильную технику и собирает из этого настоящий самодельный вертолет. Чертежи парень разрабатывает также сам.
Про очередное свое детище нигерийский физик говорит, что собирал машину порядка восьми месяцев. Этот аппарат поднимался над нигерийскими землями более 6 раз. В качестве материала был использовать алюминиевый лом.
Данный плод инженерной мысли оснащен мотором от автомобиля "Хонда". Двигатель имеет мощность в 133 л. с. В кузове установлены сидения от «Тойоты». Другие комплектующие были от «Боинга», который терпел крушение неподалеку.
Еще один самодельный вертолет из бензопилы стал возможностью для заключенного организовать побег из тюрьмы. Правда, конструкция его была проста до банального. Заключенный приделал к бензопиле деревянный винт. Это дало возможность мужчине без труда преодолеть на таком «хеликоптере» более 100 метров.
А 82-летний житель Рязани, несмотря на свой возраст, увлекается авиацией и вертолетостроением. Токарь, фрезеровщик да и вовсе большой мастер собрал свой первый летательный аппарат в 30-летнем возрасте. Он тогда работал на одном из заводов в Алма-Аты. Там он познакомился с одним летчиком, а тот помог ему сконструировать самодельный одноместный вертолет.
Хоть этому вертолету уже порядка 50 лет, старый специалист все еще продолжает конструировать все новые и новые машины. Сегодня со своим сыном он пытается собрать еще одну модель аппарата. Сборка началась прямо во дворе, затем переехала в гараж.
В Харькове тоже живет один любитель вертолетной техники. Конечно, на его машине нельзя полетать над землей. Его вертолет оснащен автопилотом, а управление осуществляется по радиоканалу. Эта конструкция отличается наличием автопилота. Вертолет может облететь по 200 точек по заранее заданному маршруту, а также вернуться туда, откуда аппарат взлетал ранее.
Заключение
Вот мы и узнали, как сделать самодельный вертолет. Как видите, при должном уровне навыков и информации можно собирать достойные летательные аппараты.