Модель самолета

редактировать

Литая модель Boeing 747-400 в масштабе дисплея

Модели самолетов небольшой беспилотных летательных аппаратов и может быть точной копией существующего или воображаемого самолета. Модели самолетов делятся на две основные группы: летающие и нелетные. Нелетающие модели также называются статическими, демонстрационными или полочными.

Производители самолетов и исследователи создают модели аэродинамических труб для тестирования аэродинамических свойств, для фундаментальных исследований или для разработки новых конструкций. Иногда моделируется только часть самолета.

Статические модели варьируются от массовых игрушек из белого металла или пластика до высокоточных и детализированных моделей, созданных для музейных экспозиций и требующих тысячи часов работы. Многие из них доступны в наборах, как правило, из полистирола или смолы, полученной методом литья под давлением.

Летающие модели варьируются от простых игрушек планеров, изготовленных из листов бумаги, бальзы, карточках или вспененного полистирола с питанием моделей масштаба, построенных из бальзы, бамбуковые палочки, пластик, ( в том числе как формованного или листового полистирола и пенополистирола ), металл, синтетические смолы либо отдельно, либо с углеродным волокном или стекловолокном, и покрытые тонкой бумагой, майларом и другими материалами. Некоторые из них могут быть очень большими, особенно когда они используются для исследования летных характеристик предлагаемого полномасштабного самолета.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Аэродинамические исследования и макеты
  • 2 Статические модели дисплея
    • 2.1 Масштаб
    • 2.2 Материалы
  • 3 Летающие модели
    • 3.1 Контроль
    • 3.2 Конструкция
    • 3.3 Планеры
    • 3.4 Источники питания
      • 3.4.1 Резина
      • 3.4.2 Сжатые газы
      • 3.4.3 Внутреннее сгорание
      • 3.4.4 Самолеты и ракеты
      • 3.4.5 Электроэнергия
    • 3.5 Типы движителей
      • 3.5.1 Пропеллеры
      • 3.5.2 Канальные вентиляторы
      • 3.5.3 Другое
  • 4 Соревнования
    • 4.1 Свободный полет (F1)
    • 4.2 Линия управления (F2)
      • 4.2.1 F2D - CL Combat
    • 4.3 Радиоуправляемый полет (F3)
  • 5 Модель аэродинамики
  • 6 См. Также
  • 7 Сноски
  • 8 ссылки

Аэродинамические исследования и макеты

модель в аэродинамической трубе гидроплана Loire-Nieuport LN-10

Модели созданы для исследовательских испытаний в аэродинамической трубе и в режиме свободного полета и могут иметь компоненты, которые можно менять местами для сравнения различных приспособлений и конфигураций, или иметь такие функции, как элементы управления, которые можно перемещать для отражения различных конфигураций полета. Они также часто оснащены датчиками для точечных измерений и обычно устанавливаются на конструкцию, которая обеспечивает правильное выравнивание с воздушным потоком и обеспечивает дополнительные измерения. Для исследования в аэродинамической трубе иногда необходимо сделать только часть предлагаемого самолета.

Полномасштабные статические инженерные модели также создаются для разработки производства, часто из материалов, отличных от предлагаемой конструкции. Опять же, часто моделируется только часть самолета.

Статические модели дисплея

Модель Lufthansa Focke-Wulf Fw 200 Condor на выставке

Статические модели самолетов не могут летать и используются для демонстрации, обучения и используются в аэродинамических трубах для сбора данных для проектирования полномасштабных самолетов. Они могут быть построены с использованием любого подходящего материала, который часто включает пластик, дерево, металл, бумагу и стекловолокно, и могут быть изготовлены в определенном масштабе, так что размер оригинала можно сравнить с размером другого самолета. Модели могут быть закончены, или могут потребоваться покраска или сборка с помощью клея, шурупов, скрепления вместе или и того, и другого.

Многие авиакомпании мира позволяют моделировать свои самолеты для рекламы. Раньше авиакомпании заказывали крупномасштабные модели своих самолетов, чтобы поставлять их туристическим агентствам в качестве рекламного товара. Настольные модели самолетов могут быть переданы в аэропорт, авиакомпании и правительственные чиновники для продвижения авиакомпании или празднования нового маршрута или достижения.

Шкала

См. Также: Список размеров масштабных моделей.

Статические модели самолетов в основном доступны в продаже в различных масштабах от масштаба 1:18 до самого маленького масштаба 1: 1250. Комплекты пластиковых моделей, требующие сборки и покраски, в основном доступны в масштабах 1: 144, 1:72, 1:48, 1:32 и 1:24. Литые металлические модели (предварительно собранные и окрашенные на заводе) доступны в масштабе от 1:48 до 1: 600.

Весы не являются случайными, но обычно основаны на делениях либо в имперской, либо в метрической системе. Например, масштаб 1:48 составляет от 1/4 дюйма до 1 фута (или от 1 дюйма до 4 футов), а 1:72 - от 1 дюйма до 6 футов, в то время как в метрических масштабах, таких как 1: 100, 1 сантиметр равен 1 метру.. Масштаб 1:72 был введен с деревянными и металлическими моделями самолетов Skybirds в 1932 году, за ним последовала компания Frog, которая использовала тот же масштаб с 1936 года для своей марки « Пингвин-лягушка ». 1:72 был популяризирован в США во время Второй мировой войны. Война военное министерство США после того, как оно запросило модели часто встречающихся одномоторных самолетов в этом масштабе и многомоторных самолетов в масштабе 1: 144. Они надеялись улучшить навыки распознавания самолетов, и эти масштабы пришли к компромиссу между размером и детализацией. производители продолжали использовать эти шкалы, однако наборы также добавляются в других подразделениях имперской системы. 1:50 и 1: 100 распространены в Японии и Франции, где используется метрическая система. Рекламные модели для авиакомпаний производятся в масштабах от 1: 200 до 1: 1200.

Некоторые производители сделали самолеты в масштабе 1:18 вместо автомобилей такого же масштаба. Модели самолетов, военные машины, фигурки, автомобили и поезда имеют разные общие масштабы, но есть некоторые кроссоверы. Существует значительное количество дублирования более известных предметов в различных масштабах, которые могут быть полезны для принудительной перспективы коробки диорам.

Старые модели часто не соответствовали установленному масштабу, так как их размер соответствовал размерам коробки, и они называются «масштабом коробки».

Материалы

Детали для пластиковой модели самолета все еще на дереве для литья под давлением Бумажная модель летающей лодки Dornier X

Наиболее распространенной формой изготовления комплектов является литье под давлением полистирола в стальных формах. Пластиковые гранулы нагреваются до состояния жидкости и под высоким давлением проталкиваются в форму через деревья, которые удерживают все детали и обеспечивают поток пластика к каждой части формы. Это обеспечивает большую степень автоматизации, чем другие производственные процессы, но пресс-формы требуют больших производственных циклов, чтобы покрыть расходы на их изготовление. Сегодня это происходит в основном в Азии и Восточной Европе. Меньшие тиражи возможны с медными формами, а некоторые компании используют формы из смолы или резины, но, хотя стоимость формы ниже, долговечность также ниже, а затраты на рабочую силу могут быть намного выше.

Наборы смолы изготавливаются в формах, аналогичных тем, которые используются для пластиковых наборов ограниченным тиражом, но эти формы обычно не так долговечны, что ограничивает их производство меньшими партиями, а цены на готовый продукт выше.

Вакуумное формование - еще одна распространенная альтернатива, но требует больших навыков, а детали должны быть предоставлены моделистом. Существует несколько наборов для фототравления металла, которые обеспечивают высокий уровень детализации и не могут воспроизвести сложные кривые.

Масштабные модели также можно сделать из бумаги или картона. Коммерческие модели в основном печатаются издателями в Германии или Восточной Европе, но могут распространяться через Интернет, некоторые из которых предлагаются таким образом бесплатно.

С Первой мировой войны до 1950-х годов статические модели самолетов также строились из легкого бамбука или бальзового дерева и покрывались папиросной бумагой так же, как и летающие модели. Это был трудоемкий процесс, отражающий фактическое строительство самолетов в начале Второй мировой войны. Многие производители моделей создавали бы модели по чертежам реальных самолетов.

К готовым настольным моделям относятся модели из стеклопластика для туристических агентств и производителей самолетов, а также модели коллекционеров из литого под давлением металла, красного дерева, смолы и пластика.

Летающие модели

Планер с ручным запуском в свободном полете

Обычно известные как авиамоделирование, некоторые летающие модели напоминают уменьшенные версии полномасштабных самолетов, в то время как другие построены без намерения выглядеть как настоящие самолеты. Есть также модели птиц, летучих мышей и птерозавров (обычно орнитоптеров ). Уменьшенный размер влияет на число Рейнольдса модели, которое определяет, как воздух реагирует при прохождении мимо модели, и по сравнению с полноразмерным самолетом необходимый размер рулевых поверхностей, устойчивость и эффективность конкретных секций аэродинамического профиля могут значительно отличаться, что требует внесения изменений в конструкцию. дизайн.

Контроль

Управление летающими моделями обычно осуществляется одним из трех способов.

  • Самолеты в свободном полете (F / F) не контролируются, за исключением поверхностей управления, которые должны быть предварительно настроены перед полетом, и должны иметь высокую степень естественной устойчивости. Большинство свободно летающих моделей имеют либо планеры без двигателя, либо резиновые. Это предшествующий пилотируемый полет.
  • Линия управления (C / L) модели самолета использует веревки или провода, чтобы привязать модель к центральной оси, удерживаемой рукой или к столбу. Затем самолет летит по кругу вокруг этой точки, закрепленный одним тросом, а второй обеспечиваетуправление по тангажу через соединение с лифтом. Некоторые используют третий трос для управления дроссельной заслонкой. Есть много категорий соревнований. Скоростные полеты делятся на классы в зависимости от объема двигателя. Самолеты 60-го размера класса «D» могут легко развивать скорость, значительно превышающую 240 км / ч (150 миль в час).
  • Радиоуправляемый самолет имеет контроллер, который управляет передатчиком, который посылает сигналы на приемник в модели, чтобы активировать сервоприводы, которые регулируют управление полетом модели аналогично полноразмерному самолету. Традиционно сервоприводы напрямую управляются радиосигналом, однако в современных примерах часто используются компьютеры управления полетом для стабилизации модели или даже для автономного управления ею. Особенно это касается квадрокоптеров.

Строительство

Чрезвычайно легкая модель с покрытием из микропленки. Летающая модель Королевского авиазавода времен Первой мировой войны SE5a с поролоновыми летающими поверхностями, из набора.

Конструкция летающих моделей может отличаться от конструкции статических моделей, поскольку важны как вес, так и прочность.

Летающие модели заимствуют конструкторские приемы у полноразмерных самолетов, хотя использование металла ограничено. Они могут состоять в формировании каркаса из тонких досок из светлого дерева, такого как бальза, для дублирования шпангоутов, лонжеронов, лонжеронов и нервюр винтажного полноразмерного самолета или, на более крупных (обычно с приводом) моделях, где вес меньше Фактор, можно использовать деревянные листы, пенополистирол и шпон. Затем ему придают гладкую запечатанную поверхность, обычно с авиационной смазкой. Для легких моделей используется папиросная бумага. Для более крупных моделей (обычно с электроприводом и радиоуправлением) на модель наносится термоусадочная пленка или термоусаживаемая синтетическая ткань. Покрытие из микропленки используется для самых легких моделей и создается путем нанесения нескольких капель лака на несколько квадратных футов воды и протягивания через него проволочной петли, которая образует тонкую пластиковую пленку. Летающие модели можно собирать из наборов, строить по чертежам или делать полностью с нуля. Набор содержит необходимое сырье, как правило, деревянные детали, вырезанные штампом или лазером, некоторые формованные детали, чертежи, инструкции по сборке и, возможно, прошедшие летные испытания. Планы предназначены для более опытных моделистов, так как строитель должен сам создавать или находить материалы. Строители царапин могут рисовать свои собственные планы и сами получать все материалы. Любой метод может быть трудоемким в зависимости от рассматриваемой модели.

Чтобы сделать хобби более доступным, некоторые поставщики предлагают модели « Почти готовые к полету» (ARF), которые сводят к минимуму требуемые навыки и сокращают время сборки до менее 4 часов по сравнению с 10–40 или более для традиционного набора. Готовые к полету (RTF) самолеты с радиоуправлением также доступны, однако создание моделей для многих остается неотъемлемой частью хобби. Пенопласты, отлитые под давлением из легкого пенопласта (иногда усиленного), сделали полет в помещении более доступным, и для многих из них требуется лишь прикрепление крыла и шасси.

Планеры

модель планера с типичной внутренней структурой

Планеры не имеют присоединенной силовой установки. Большие модели для установки вне помещений обычно представляют собой планеры с радиоуправлением и ручными лебедками против ветра с помощью троса, прикрепленного к крюку под фюзеляжем с кольцом, так что трос падает, когда модель находится над головой. Другие методы включают запуск катапульты с использованием эластичного троса. Новый стиль запуска с законцовки крыла «дискусом» в значительной степени вытеснил более ранний тип запуска «копьем». Также используются наземные силовые лебедки, буксировка вручную и буксировка наверх с помощью второго самолета.

Планеры поддерживают полет за счет использования ветра в окружающей среде. Холм или склон часто создают восходящие потоки воздуха, которые поддерживают полет планера. Это называется парением на склоне, и радиоуправляемые планеры могут оставаться в воздухе до тех пор, пока сохраняется восходящий поток. Еще одно средство достижения высоты в параплане - использование термиков, которые представляют собой столбы теплого восходящего воздуха, создаваемые разницей температуры на земле, например, между асфальтовой стоянкой и озером. Поднимается нагретый воздух, увлекая за собой планер. Как и в случае с двигателем самолета, подъемная сила достигается за счет действия крыльев, когда самолет движется по воздуху, но в планере высота достигается за счет полета по воздуху, который поднимается быстрее, чем самолет тонет.

Прогулочные планеры - это легкие авиамодели, которые летят в гребном подъемнике, создаваемом пилотом, идущим в непосредственной близости. Другими словами, планер парит на склоне в восходящем потоке движущегося пилота (см. Также Управляемое парение на склоне ).

Источники питания

Типичная модель с резиновым двигателем, в которой резиновая лента (спрятанная в фюзеляже) затягивается поворотом пропеллера назад, здесь это делается с помощью рукоятки.

Силовые модели содержат бортовую силовую установку - механизм, приводящий в действие движение самолета по воздуху. Электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенными силовыми установками, но другие типы включают ракетные, малые турбины, импульсные двигатели, сжатый газ и устройства с натяжной (скрученной) резиновой лентой.

Резина

Самым старым методом питания моделей свободного полета является эластичный двигатель (или выдвижной двигатель) Альфонса Пено 1871 года, представляющий собой длинную резиновую ленту, которую перед полетом скручивают для увеличения натяжения. Это наиболее широко используемая силовая установка, которую можно найти во всем, от детских игрушек до моделей для соревнований. Эластичная резинка отличается простотой и долговечностью, но имеет короткое время работы, а начальный высокий крутящий момент полностью заведенного двигателя резко падает, прежде чем выйти на стабильный выход, пока последние витки не раскрутятся и мощность полностью не упадет. Его эффективное использование - одна из задач соревновательного полета на резине в свободном полете, и винты с переменным шагом, дифференциальное крыло и угол наклона хвостового оперения, а также настройки руля направления, контролируемые таймерами, помогают управлять крутящим моментом. В соревновательных классах также обычно есть ограничения по весу мотора. Несмотря на это, модели достигли почти 1 часа полета.

Сжатые газы

Сохраненный сжатый газ, обычно двуокись углерода (CO 2), может приводить в действие простые модели так же, как при заполнении воздушного шара с последующим его выпуском. Сжатый CO 2 может также использоваться для приведения в действие расширительного двигателя для вращения гребного винта. Эти двигатели могут включать в себя регуляторы скорости и несколько цилиндров и способны приводить в действие легкие радиоуправляемые летательные аппараты. Gasparin и Modela - два недавних производителя двигателей CO 2. CO 2, как и резина, известен как «холодная» энергия, потому что не выделяет тепла.

Пар даже старше, чем сила резины, и, как резина, внесшая большой вклад в историю авиации, сейчас используется редко. В 1848 году Джон Стрингфеллоу пилотировал модель с паровым двигателем в Чард, Сомерсет, Англия. Сэмюэл Пьерпон Лэнгли построил модели с паровым двигателем и двигателем внутреннего сгорания, которые совершали длительные полеты.

Баронет сэр Джордж Кэли построил и эксплуатировал модели самолетов с внутренним и внешним сгоранием, работающие на порохе, в 1807, 1819 и 1850 годах. У них не было кривошипа, работающих орнитоптероподобных закрылков вместо пропеллера. Он предположил, что топливо может быть слишком опасным для пилотируемых самолетов.

Внутреннее сгорание

«Гигантский масштаб» 18 футов 6 дюймов (5,64 м) размах крыла Радиоуправляемая летающая модель Lockheed C-130 Hercules с четырьмя двигателями внутреннего сгорания. Экипаж из пяти человек летает и обслуживает его. Основная статья: Модель двигателя

Для более крупных и тяжелых моделей наиболее популярной силовой установкой является двигатель со свечами накаливания. Двигатели накаливания работают на смеси медленно горящего метанола, нитрометана и смазки ( касторовое масло или синтетическое масло ), которые продаются предварительно смешанными как раскаленное топливо. Тлеющие двигатели требуют внешнего пускового механизма; запальная свеча должна быть нагрета до тех пор, пока достаточно горячим, чтобы воспламенить топливо, чтобы начать. Возвратно-поступательные цилиндры прикладывают крутящий момент к вращающемуся коленчатому валу, который является основной выходной мощностью двигателя. Некоторая мощность теряется из-за преобразования линейного движения во вращательное, а также из-за потери тепла и несгоревшего топлива, поэтому эффективность невысока.

Модели авиационных двигателей

Они рассчитаны на объем двигателя и варьируются от 0,01 куб. Дюймов (0,16 куб. См) до более 1,0 куб. Дюймов (16 куб. См). Самые маленькие двигатели могут вращать винт 3,5 дюйма (8,9 см) со скоростью более 30 000 об / мин, в то время как более крупные двигатели вращаются со скоростью 10–14 000 об / мин.

В простейших тлеющих двигателях используется двухтактный цикл. Эти двигатели недороги и предлагают самое высокое соотношение мощности к массе среди всех двигателей накаливания, но они шумные и требуют значительных глушителей с расширительной камерой, которые можно настраивать. четырехтактный цикл свечение двигатели, используя ли тарельчатые клапаны или более редко поворотные клапаны являются более экономичными, но обеспечивают меньшую мощность, чем аналогичные двухтактных двигатели. Мощность, которую они выдают, больше подходит для поворота гребных винтов большего диаметра для более легкого веса и планера с более высоким лобовым сопротивлением, например, у бипланов. В настоящее время популярны четырехтактные двигатели, поскольку они тише двухтактных двигателей и доступны в конфигурациях с горизонтально расположенными сдвоенными двигателями и с радиальными двигателями. Варианты включают двигатели с несколькими цилиндрами, бензиновые двигатели с искровым зажиганием, карбюраторные дизельные двигатели и двигатели с переменной степенью сжатия. Дизели предпочтительнее из-за долговечности, имеют более высокий крутящий момент и при заданной мощности могут «раскачивать» винт большего размера, чем двигатель накаливания. Самостоятельное производство авиамоделей - это отдельное хобби.

Самолеты и ракеты

Миниатюрная реактивная турбина

Ранние модели самолетов "реактивного" типа использовали многолопастный винтовой вентилятор, расположенный внутри воздуховодов, обычно в фюзеляже. Вентиляторы обычно приводились в действие двухтактными двигателями на высоких оборотах. Обычно они имели смещение от 0,40 до 0,90 куб. Дюймов (от 6,6 до 14,7 куб. См), но некоторые из них были всего лишь 0,049 куб. Дюймов (0,80 куб. См). Такая конструкция «вентилятор в трубе» была успешно применена для реактивных двигателей с электрическим приводом, в то время как воздушные суда с канальным вентилятором, работающие на тлеющем двигателе, сейчас встречаются редко. Небольшие реактивные газотурбинные двигатели теперь используются в моделях для любителей, которые напоминают упрощенные версии турбореактивных двигателей, используемых на коммерческих самолетах, но не уменьшаются, поскольку цифры Ренольда вступают в игру. Первая турбина, разработанная любителями, была разработана и запущена в эксплуатацию в 1980-х годах, но только недавно коммерческие образцы стали доступны. Турбины требуют специальной конструкции и прецизионного изготовления, и некоторые из них были построены на базе турбонагнетателей автомобильных двигателей. Владение или эксплуатация самолета с турбинным двигателем непомерно дорого, и многие национальные авиамодельные клубы (как, например, Академия модельной авиации США ) требуют, чтобы их члены были сертифицированы для их безопасного использования. Двигатели Pulsejet типа летающей бомбы V-1 также использовались, поскольку они предлагают большую тягу в меньшем корпусе, чем традиционный двигатель накаливания, но широко не используются из-за чрезвычайно высокого уровня шума, который они производят, и являются незаконными в некоторых странах.

Ракетные двигатели иногда используются для форсирования планеров и планеров, а самый ранний специальный ракетный двигатель датируется 1950-ми годами. В нем используются гранулы твердого топлива, воспламеняемые фитильным запалом с многоразовым кожухом. Летчики теперь могут также использовать одноразовые ракетные двигатели для обеспечения короткого, менее 10 секундного выброса мощности. Правительственные ограничения в некоторых странах сделали ракетные двигательные установки редкостью, но они были ослаблены во многих местах, и их использование расширялось, однако переклассификация с «дымовых устройств» на «фейерверки» затруднила их получение снова.

Электроэнергия

Маленькая электрическая модель довоенной эпохи Bleriot XI

В моделях с электрическим приводом используется электродвигатель, работающий от источника электричества - обычно батареи. Электроэнергия начала использоваться в моделях в 1970-х годах, но из-за стоимости ее широкое распространение было отложено до начала 1990-х годов, когда стали доступны более эффективные аккумуляторные технологии и бесщеточные двигатели, в то время как стоимость двигателей, аккумуляторов и систем управления резко упала. Электроэнергия теперь преобладает в моделях park-flyer и 3D-flyer, обе из которых маленькие и легкие, где электроэнергия обеспечивает большую эффективность и надежность, меньше обслуживания и беспорядка, более тихий полет и почти мгновенный отклик дроссельной заслонки по сравнению с газовыми двигателями.

Первые электрические модели использовали щеточные двигатели постоянного тока и никель-кадмиевые (NiCad) перезаряжаемые элементы, которые давали время полета от 5 до 10 минут, в то время как сопоставимый двигатель накаливания обеспечивал вдвое большее время полета. В более поздних электрических системах использовались более эффективные бесщеточные двигатели постоянного тока и никель-металлогидридные (NiMh) батареи большей емкости, что позволило значительно сократить время полета. Кобальтовые и литий-полимерные батареи (LiPoly или LiPo) позволяют электрическому времени полета превышать время полета двигателей накаливания, в то время как более прочные и долговечные, не содержащие кобальта литий-железо-фосфатные батареи также становятся популярными. Солнечная энергия также стала практикой для любителей радиоуправления, и в июне 2005 года в Калифорнии был установлен рекорд полета в 48 часов 16 минут. Теперь большинство моделей весом до 20 фунтов (9,1 кг) можно снабжать электроэнергией по цене, эквивалентной стоимости традиционных источников питания или ниже.

Типы движителей

Большинство моделей самолетов с двигателями, включая модели с электроприводом, двигателем внутреннего сгорания и с резиновой лентой, создают тягу путем вращения винта. Пропеллера является наиболее часто используемым устройством. Пропеллеры создают тягу из-за подъемной силы, создаваемой крыльевидными секциями лопастей, которая заставляет воздух двигаться назад.

Пропеллеры

Винт большого диаметра и малого шага обеспечивает большую тягу и ускорение при низкой скорости полета, в то время как винт малого диаметра и большего шага жертвует ускорением в пользу более высоких максимальных скоростей. Изготовитель может выбрать гребные винты, соответствующие модели, но несоответствующий гребной винт может снизить производительность, а если он будет слишком тяжелым, вызвать чрезмерный износ силовой установки. Пропеллеры модели обычно указываются как диаметр × шаг в дюймах. Например, пропеллер 5 x 3 имеет диаметр 5 дюймов (130 мм) и шаг 3 дюйма (76 мм). Шаг - это расстояние, на которое пропеллер продвинется, если повернуть его на один оборот в твердой среде. Наиболее распространены двух- и трехлопастные винты.

Для передачи энергии гребному винту используются три метода:

  • В системах с прямым приводом пропеллер прикреплен непосредственно к коленчатому или карданному валу двигателя. Такое расположение является предпочтительным, когда и винт, и силовая установка работают почти с максимальной эффективностью при одинаковых оборотах в минуту. Прямой привод чаще всего используется в двигателях, работающих на топливе. Очень редко некоторые электродвигатели имеют достаточно высокий крутящий момент и достаточно низкую скорость, а также могут использовать прямой привод. Эти двигатели обычно называют бегунками.
  • Редукторный привод использует шестерни для уменьшения частоты вращения вала, поэтому двигатель может вращаться намного быстрее. Чем выше передаточное число, тем медленнее будет вращаться винт, что также увеличивает крутящий момент примерно на такое же передаточное число. Это характерно для более крупных моделей и моделей с необычно большими гребными винтами. Редукционный привод подбирает силовую установку и гребной винт к их соответствующим оптимальным рабочим скоростям. Пропеллеры с зубчатой ​​передачей редко используются в двигателях внутреннего сгорания, но часто встречаются в электродвигателях, потому что большинство электродвигателей вращаются очень быстро, но им не хватает крутящего момента.
  • Встроенное передаточное число 2: 1 можно получить, прикрепив пропеллер к распределительному валу, а не к коленчатому валу четырехтактного двигателя, который работает на половине скорости коленчатого вала.

Канальные вентиляторы

Канальные вентиляторы - это многолопастные пропеллеры, заключенные в цилиндрический канал или трубу, которые могут выглядеть и помещаться в том же пространстве, что и реактивный двигатель. Они доступны как для электрических, так и для жидкостных двигателей, хотя стали обычным явлением только после недавних усовершенствований в технологии электрического полета. Модель самолета теперь может быть оснащена четырьмя электрическими канальными вентиляторами по цене ниже стоимости одной реактивной турбины, что позволяет моделировать многомоторные самолеты по доступной цене. По сравнению с воздушным винтом без воздушного винта, канальный вентилятор генерирует большую тягу для той же площади, и скорость до 200 миль в час (320 км / ч) была зафиксирована с самолетами с электрическим приводом с канальным вентилятором, в основном из-за более высоких оборотов в минуту, возможных с канальным вентилятором. пропеллеры. Канальные вентиляторы популярны на масштабных моделях реактивных самолетов, где они имитируют внешний вид реактивных двигателей, но они также встречаются на немасштабных и спортивных моделях и даже на легких 3D-летательных аппаратах.

Маленький орнитоптер, напоминающий колибри

Другой

У орнитоптеров движение конструкции крыльев имитирует взмахи крыльев живых птиц, создавая как тягу, так и подъемную силу.

Соревнования

Мировые соревнования организуются FAI в следующих классах:

  • Класс F - авиамодель
    • F1 (x) - свободный полет (A, B, C, D, E, G, H, P, Q)
    • F2 (x) - Контрольная линия (A, B, C, D, E)
    • F3A - Высший пилотаж с радиоуправлением
    • F3B - Radio Control Soaring ( Многозадачность)
    • F3C - Радиоуправляемые вертолеты
    • F3D - Гонки на пилоне
    • F3F - Радиоуправляемый взлет (наклон)
    • F3J - Radio Control Soaring (Продолжительность)
    • F3K - Планеры с ручным запуском
    • F3M - Большой пилотаж с радиоуправлением
    • F3P - Высший пилотаж в помещении с радиоуправлением
    • F5B - Электромоторный планер - многозадачный (проводится только через год)
    • F5D - Гонки на электрических пилонах
    • F5J - Планер с электродвигателем - Тепловая продолжительность
    • FAI - Гонки на дронах (F3U)
  • Класс S - космическая модель
  • Класс U - беспилотный летательный аппарат

Свободный полет (F1)

Wakefield Gold Challenge Cup - это международное соревнование по моделированию, названное в честь дарителя, лорда Уэйкфилда, которое впервые было проведено 5 июля 1911 года в Хрустальном дворце в Англии. Соревнования проводились в 1912, 1913 и 1914 годах. Соревнования не проводились до 1927 года, когда Общество модельных авиационных инженеров (SMAE) обратилось к лорду Уэйкфилду за новым более крупным серебряным трофеем для международных соревнований. Этот трофей является нынешним Международным кубком Уэйкфилда и впервые был вручен в 1928 году. SMAE организовывал международные соревнования до 1951 года, когда к власти пришла FAI, и с тех пор получил награду в категории мощности резины на чемпионатах мира FAI по свободному полету. Классы свободного полета (F1) FAI включают:

  • F1A - Планеры
  • F1B - Модель самолета с раздвижными моторами (резиновой лентой) - Wakefield Trophy
  • F1C - силовая модель самолета (двигатель внутреннего сгорания 2,5 куб. См (0,15 куб. Дюймов))
  • F1D - Крытая авиамодель
  • F1E - Планеры с автоматическим рулевым управлением
  • F1N - Крытые планеры с ручным запуском
  • F1P - силовая модель самолета (двигатель внутреннего сгорания 1,0 куб.
  • F1Q - Электромодель
  • F1G - Модель самолета с раздвижными (резиновыми) моторами «Coupe d'hiver» (предварительная).
  • F1H - Планеры (предварительные)
  • F1J - Силовая модель самолета (предварительная) (двигатель внутреннего сгорания 1,0 куб. См (0,061 куб. Дюйма))
  • F1K - Модель самолета с двигателями CO2 (предварительно)
  • F1L - Модель самолета EZB для внутренней зоны (предварительная)
  • F1M - Крытая авиамодель (предварительная)
  • F1R - Крытая авиамодель «Микро 35» (предварительная)
  • F1S - Малая электрическая авиамодель «Е36».

Линия управления (F2)

Основная статья: Линия управления Модели контрольных линий класса F2C

Также известный как U-Control в США, он был впервые предложен покойным Джимом Уокером, который часто для демонстрации управлял тремя моделями одновременно. Обычно модель летает по кругу и управляется пилотом в центре, держащим ручку, соединенную с двумя тонкими стальными проволоками. Провода соединяются через внутреннюю оконечность крыла самолета с механизмом, который передает движение рукоятки на руль высоты самолета, позволяя выполнять маневры вдоль оси тангажа самолета. Пилот поворачивается, чтобы следовать за моделью, двигаясь против часовой стрелки для вертикального горизонтального полета.

Для традиционной системы управления линиями необходимо натяжение линий для обеспечения контроля. Натяжение линии поддерживается в основном за счет центробежной силы. Чтобы увеличить натяжение лески, модели можно строить или корректировать различными способами. Смещение руля и вектор тяги (наклон двигателя наружу) поворачивают модель наружу. Положение, где стропы выходят из крыла, может компенсировать тенденцию аэродинамического сопротивления строп к рысканию модели внутрь. Вес на внешнем крыле, внутреннее крыло, которое длиннее или имеет большую подъемную силу, чем внешнее крыло (или даже не имеет внешнего крыла вообще), и крутящий момент левого гребного винта (или летящего по часовой стрелке) имеют тенденцию перекатывать модель наружу.. Вес законцовки крыла, крутящий момент гребного винта и вектор тяги более эффективны, когда модель движется медленно, в то время как смещение руля направления и другие аэродинамические эффекты имеют большее влияние на быстро движущуюся модель.

С момента своего появления полет на контрольной линии превратился в соревновательный вид спорта. Существуют категории соревнований для моделей линий управления, включая Скорость, Высший пилотаж (AKA Stunt), Гонки, Авианосец, Бюст на воздушном шаре, Масштаб и Бой. Существуют вариации основных событий, включая разделение по размеру и типу двигателя, категориям навыков и возрасту разработки модели.

События происходили в основном в Соединенных Штатах, а затем были адаптированы для использования во всем мире. С правилами соревнований в США можно ознакомиться в Академии модельного воздухоплавания. Международные правила определяются Международной авиационной федерацией (FAI). Чемпионаты мира проводятся раз в полгода во всем мире, последний раз в 2008 году во Франции, с ограниченным списком мероприятий - специальные разновидности гонок (F2C или «командные гонки»), боевых действий (F2D) и скорости (F2A), все ограничены двигатели объемом 0,15 куб. in (2,5 куб. см) и Stunt (F2b), который практически неограничен в отношении дизайна и размеров.

ЦИАМ (Комиссия по авиамоделированию FAI) разработал эти классы для категории F2 Control Line:

F2A
Скорость CL
F2B
CL Высший пилотаж
F2C
CL Командные гонки

Международный класс гонок называется F2C (F2 = контрольная линия, C = гонки) или командная гонка. Пилот и механик соревнуются в команде, управляя небольшими гоночными гоночными моделями весом 370 г (13 унций) и 65 см (26 дюймов ) с размахом крыльев по асфальту или бетонной поверхности. Линии имеют длину 15,92 м (52,2 фута).

Три пилота плюс команды механиков соревнуются одновременно в одном круге, и цель состоит в том, чтобы как можно быстрее закончить заданный курс. Размер бака ограничен до 7 куб. См (0,43 куб. Дюйма), что требует 2 или 3 пит-стопов для дозаправки во время гонки.

Механик стоит в яме за пределами отмеченного круга полета. Двигатель запускается, и модель отпускается по сигналу запуска. Для дозаправки пилот будет отключать подачу топлива быстрым движением лифта вниз после запланированного количества кругов, чтобы модель могла приблизиться к механику на оптимальной скорости около 31 мили в час (50 км / ч). Механик поймает модель за крыло, наполнит бак из баллончика под давлением с помощью шланга и пальцевого клапана, а затем запустит двигатель, щелкнув винт пальцем. Пит-стоп обычно занимает менее трех секунд.

Длина дистанции 10 км, 100 кругов. Скорость полета составляет около 200 км / ч (120 миль / ч), что означает, что пилоты преодолевают один круг примерно за 1,8 секунды. Тяговое усилие из-за центробежной силы составляет 19 фунтов силы (85 Н). Модель обгона будет управляться над головами соревнующихся пилотов более медленных моделей.

После двух раундов на выбывание 6, 9 или 12 самых быстрых команд выходят в два полуфинальных раунда, а три самые быстрые команды в полуфинале выходят в финал, который проходит по двойному ходу. Используются одноцилиндровые двухтактные дизельные двигатели с воспламенением от сжатия, предназначенные для этой цели, объемом до 2,5 куб. См (0,15 куб. Дюймов). На уровне чемпионатов мира спортсмены обычно проектируют и производят собственные двигатели. Выходная мощность приближается к 0,8 л.с. (0,60 кВт) при 25000 об / мин.

F2D - CL Combat

КЛАСС F2D - Боевая модель самолета с контрольной линией - два пилота соревнуются с четырьмя механиками в яме. Самолет легкий и очень короткий, чтобы быстро маневрировать в воздухе. У каждого есть лента из крепированной бумаги размером 8 футов 2 дюйма (2,5 м), прикрепленная к задней части самолета с помощью троса длиной 3 м (9,8 фута). Каждый пилот атакует только ленту другого самолета, пытаясь разрезать ее своим винтом или крылом. Каждый разрез оценивается в 100 баллов. Каждую секунду, когда модель находится в воздухе, набирается очко, и матч длится 4 минуты после сигнала стартера. На скорости самолета почти 120 миль в час (200 км / ч) ошибки часто приводят к поломке, поэтому на каждый матч разрешается использовать два самолета. Механики подготовлены к авариям и перед запуском быстро запустят второй самолет и переведут косу на резервную модель. Действие настолько быстрое, что наблюдатель может не заметить разрезы лент. Второе поражение устраняет конкурента, и побеждает последний летчик. КОМИССИЯ FAI по авиамоделированию (CIAM)

Радиоуправляемый полет (F3)

F3A
Радиоуправляемый пилотажный самолет
F3B
Многоцелевые планеры RC
F3C
Радиоуправляемые пилотажные вертолеты
F3D
Радиоуправляемые гоночные самолеты Pylon

Гонки на пилонах относятся к классу воздушных гонок для радиоуправляемых авиамоделей, которые пролетают через пилоны. Этот вид спорта похож на полномасштабную мировую серию Red Bull Air Race.

F3F
RC парящие планеры на склоне
F3J
Радиоуправляемые планеры с дистанционным управлением
F3K
Планеры ручного запуска с дистанционным управлением
F3M
RC большой пилотажный самолет
F3N
Радиоуправляемые пилотажные вертолеты фристайла
F3P
RC Крытый пилотажный самолет
F3H
RC парящие планеры для беговых лыж
F3Q
Радиоуправляемые буксировочные планеры
F3R
Самолеты RC Pylon Racing Limited Technology
F3S
Радиоуправляемый реактивный пилотажный самолет
F3T
RC полуразмерные гонки на пилоне с управляемыми самолетами
F3U
RC Мультикоптер FPV Racing

Кубок мира FAI по гонкам на дронах проводится в классе F3U (Radio Control Multi-rotor FPV Racing). Это высококонкурентный вид спорта, требующий умственных усилий и больших денежных призов.

Основная статья: Гонки на дронах

Модель аэродинамики

Бумажный планер, победивший в конкурсе См. Также: Динамика полета

Характеристики полета самолета зависят от масштаба, в котором он построен, плотности воздуха и скорости полета.

На дозвуковых скоростях связь между ними выражается числом Рейнольдса. Если две модели в разных масштабах управляются с одним и тем же числом Рейнольдса, воздушный поток будет одинаковым. Если числа Рейнольдса различаются, как, например, малогабаритная модель, летящая с меньшей скоростью, чем полноразмерный аппарат, характеристики воздушного потока могут значительно отличаться. Это может сделать модель в точном масштабе нежизнеспособной, и ее придется как-то модифицировать. Например, при малых числах Рейнольдса для летающей модели обычно требуется пропеллер большего размера.

Маневренность зависит от масштаба, при этом стабильность также становится все более важной. Управляющий крутящий момент пропорционален длине плеча рычага, в то время как угловая инерция пропорциональна квадрату плеча рычага, поэтому чем меньше масштаб, тем быстрее самолет или другое транспортное средство будет поворачиваться в ответ на управляющие воздействия или внешние силы.

Одним из следствий этого является то, что модели в целом требуют дополнительной продольной и курсовой устойчивости, чтобы противостоять резким изменениям тангажа и рыскания. Хотя пилот может достаточно быстро отреагировать на управление нестабильным самолетом, масштабная модель того же самолета с радиоуправлением могла бы летать только с конструктивными изменениями, такими как увеличенное хвостовое оперение и двугранный угол крыла для устойчивости, или с авионикой, обеспечивающей искусственное стабильность. Модели в свободном полете должны обладать как статической, так и динамической устойчивостью. Статическая устойчивость - это сопротивление резким изменениям тангажа и рыскания, которые уже были описаны, и обычно обеспечивается за счет горизонтального и вертикального оперения соответственно, а также за счет переднего центра тяжести. Динамическая устойчивость - это способность вернуться к прямому и горизонтальному полету без каких-либо управляющих воздействий. Три режима динамической нестабильности - это колебания тангажа ( фугоидные ), спиральные и голландские колебания. Самолет со слишком большим горизонтальным оперением на слишком коротком фюзеляже может иметь фугоидную нестабильность с увеличением набора высоты и пикирования. В моделях свободного полета это обычно приводит к сваливанию или петле в конце начального набора высоты. Недостаточный двугранный угол или обратная стреловидность обычно приводят к увеличению витка спирали. Слишком большой двугранный угол или обратная стреловидность обычно вызывают голландский перекат. Все это зависит от масштаба, а также деталей формы и распределения веса. Например, показанный здесь бумажный планер является победителем конкурса, если сделан из небольшого листа бумаги, но будет перемещаться из стороны в сторону в голландском рулоне, даже если его немного увеличить.

Смотрите также

Сноски

использованная литература

  • Модель самолета RCadvisor стала проще, Карлос Рейес, RCadvisor.com, Альбукерке, Нью-Мексико, 2009. ISBN   9780982261323 OCLC   361461928
  • Великая международная книга бумажных самолетиков, Джерри Мандер, Джордж Диппель и Ховард Госсейдж, Саймон и Шустер, Нью-Йорк, 1967. ISBN   0671289918 OCLC   437094
  • Модель аэродинамики самолета, Мартин Саймонс, Swanley: Nexus Special Interests, 1999. 4-е изд. ISBN   1854861905 OCLC   43634314
  • Как спроектировать и построить летающие модели самолетов, Кейт Ломер, Харпер, Нью-Йорк, 1960. 2-е изд., 1970. OCLC   95315
  • Средние века двигателя внутреннего сгорания, Хорст О. Харденберг, SAE, 1999. ISBN   0768003911 OCLC   40632327
  • Модель самолета и теория полета, Чарльз Хэмпсон Грант, Jay Publishing Corporation, Нью-Йорк, 1941. OCLC   1336984
  • Отводя облака, Майк Келли, Издательство Центра писателей Лимерика, Ирландия, 2020 г. ISBN   9781916065383

Последняя правка сделана 2023-03-31 04:57:24
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте