Несущий винт автожира своими руками
О самостоятельном изготовлении ротора автожира.
С самого начала нашей деятельности по популяризации АЖ в стране мы постоянно слышим упреки в том, что рекомендация не испытывать судьбу с самодельным ротором, а покупать готовый проверенный (увы, импортный) – не более, чем стремление заработать на продажах этих самых импортных роторов. В связи с этим хочется кое-что сказать о самодельных роторах:
Мы вовсе не против того, чтобы любители АЖ строили свои роторы (безусловно, это вполне возможно и достижимо), но только в том случае, если строитель глубоко понимает, что он собирается делать, и каковы могут быть последствия его ошибки.
Я уж не говорю о том, что самодельный ротор, изготовленный в единичном экземпляре (естественно, в том случае, если он делается как следует, а не просто строгается из досок или выклеивается из стеклоткани «примерно по эскизам») просто окажется дороже готового – поверьте, это давно и неоднократно проверено. Не верите – пробуйте :))
Для того, чтобы было легче понять, что такое – самостоятельная постройка ротора, мы приводим здесь перечень основных вопросов такой постройки. Если вы уверены, что четко знаете ответы на все эти вопросы, тогда – вперед.
ВОПРОСЫ К РОТОРУ:
Профиль и крутка лопастей должны обеспечивать устойчивую авторотацию на различных режимах полета под переменными нагрузками и углами атаки. К примеру, ротор может устойчиво авторотировать в горизонтальном прямолинейном полете, но при переходе на парашютирование начинает терять обороты. Строитель должен по меньшей мере знать, какие минимальные обороты ротора гарантируют его нормальную работу, отсутствие взмахивания и т.д. То же касается работы ротора при изменении полетных нагрузок: при увеличении нагрузки (например, при вводе в вираж) ротор увеличивает обороты, при уменьшении – снижает. Важно знать, что динамика изменения оборотов будет гарантированно адекватна изменению нагрузок, иначе – срыв потока, резкое увеличение маховых движений лопасти, удары ротора по упорам, абзац.
Геометрия и конструкция лопасти должны учитывать циклические перемещения лопасти – маховые движения вверх-вниз, опережение-отставание при каждом обороте, изгибно-крутильные колебания.
Геометрия и конструкция лопасти должны гарантировать отсутствие возможности возникновения флаттеров (да-да, они бывают разные – продольные, поперечные, осевые).
Конструкция также должна учитывать, что лопасть обязана иметь вполне определенное распределение массы как по размаху, так и по хорде.
Геометрия и конструкция лопасти должны учитывать взаимное влияние наступающей и отступающей лопасти друг на друга, поскольку в полусвободном (качельном роторе лопасти жестко связаны друг с другом).
Конструкция ротора должна обеспечивать не только запас прочности, но и учитывать циклическую усталостность. За 500 часов налета ротор сделает 9-10 миллионов оборотов, т.е. циклов нагрузок. Все это необходимо уметь рассчитать.
Конструкция лопасти должна также гарантировать защиту от коррозии, а в случае неметаллических лопастей еще и защиту от ультрафиолета и атмосферных воздействий.
Напоследок – знаете ли вы, каким может быть допустимый массовый дисбаланс лопастей?
Список вроде бы небольшой, но над ответами на эти вопросы и решением существующих проблем автожирщики работают до сих пор. Кстати, даже американы до сих пор так и не сделали ротор для автожира, про который можно было бы сказать, что он оптимален. Одни роторы больше подходят для скоростных маршрутных АЖ, другие – для маневренных, третьи – для тех, что не пользуются предварительной раскруткой. Ротор DragonWings , например, без предварительной раскрутки практически запустить невозможно.
Для тех, кого не убедили эти строки: так где же все-таки взять информацию по самостоятельному изготовлению ротора?
Источник
КАК СДЕЛАТЬ ВИНТ И КРЫЛЬЯ АВТОЖИРА
ВИНТ И КРЫЛЬЯ АВТОЖИРА Можно без преувеличения сказать, что главное в планере-автожире — это несущий винт. От правильности его профиля, от веса, точности центровки и прочности зависят полетные качества автожира. Правда, безмоторный аппарат на буксире за автомобилем поднимается всего на 20— 30 м. Но и полет на такой высоте требует обязательного соблюдения всех ранее высказанных условий.
Лопасть автожира (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 полиэтилен полиамин (10%). Изготовление лонжерона, сборка лопастей и их последующая обработка производятся на стапеле, который должен быть достаточно жестким 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.
Для каждой лопасти автожир 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 слое должны отстоять от стыков в другом, следующем за ним на расстоянии 100 мм. Отрезки фанеры располагаются так, что первые стыки нижнего и верхнего слоев отстоят от комлевого торца лонжерона на 1500 мм, второго и предпоследнего слоев — 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 размером 95X3120 мм каждая. Предварительно они должны подвергнуться обработке для удаления замасливателя. Склеивать лопасти нужно в сухом теплом помещении при температуре 18—20° С.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЛОНЖЕРОНА АВТОЖИРА Перед сборкой заготовок стапель выстилается калькой; чтобы они не слипались. 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 слоев. 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 ее 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 размером 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 ее затвердения. * — — ш — — 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 ее следует рубанком и обязательно с ножом из твердых сплавов или в крайнем случае, драчевыми напильниками. Все четыре продольные поверхности заготовки лонжерона должны быть взаимно перпендикулярными.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ПРОФИЛИРОВАНИЕ Разметку заготовки лонжерона производят так. Ее кладут на стапель и на концевом торце, передней и задней плоскостях наносят линии, отстоящие от поверхности стапеля на расстоянии 8 мм. 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 6 мм
Глядя сквозь отверстия, совмещают линию хорды шаблона с линией, проведенной на концевом торце лонжерона, чтобы нанести на нем линию, определяющую границу профилирования. Во избежание сдвигов шаблон крепится. К торцу тонкими гвоздями, под которые в нем сверлятся произвольно расположенные по их диаметру отверстия. Обработку лонжеронов по профилю производят простым рубанком (грубая) и плоским драчевым напильником.
В продольном направлении ее 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, нанесенной 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, причем первая выставляется в самом начале профиля лонжерона или на расстоянии 650 мм от торца комлевой его части.
Рис- 1. Сборочный чертеж лопасти автожира: 1 — лонжерон (фанера, склеенная со стеклотканью); 2 — накладна (дуб или ясень); 3 — задняя кромка (сосна или липа>; 4 — планка (сосна или липа); 5 — заполнитель (пенопласт); 6 — обшивка (2 слоя стеклоткани толщиной 0,1 мм); 7 — триммер (дюралюминий марки Д-16М толщ. 1 мм, 2 шт.); 8 — нервюра (фанера толщ- 2 мм, слой вдоль).
Источник
НЕСУЩИЙ ВИНТ АВТОЖИРА
Ю. РЫСЮК, инженер
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 серьезно 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 полете), 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, изготовив лопасти с припуском на концах 50-100 мм. После окончательной опиловки припуск отрезается, на лопасть ставится законцовка, а отрезанный элемент подвергается балансировке.
На трехгранную, 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 вперед на необходимую величину.
Комель лопасти усилен накладками, которые представляют собой стальные пластины толщиной 3 мм (рис. 2). Они крепятся к комлю лопасти пистонами Ø8 мм и заклепками впотай на каком-либо клее: БФ-2, ПУ-2, ЭД-5 или ЭД-6. Перед установкой накладок ко« мель 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. Затея расклепывают пистоны и ставят заклепки (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 ее из проката надо обратить особое внимание на то, чтобы направление проката было обязательно параллельно продольной оси фермы. Такое же направление проката должно быть и на нижней пластинке, которая делается из листа дюралюминия марки Д16Т толщиной 6 мм.
Обработка фермы ведется 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 я 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 полете 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 развертками 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 щеки фермы, проходит болт (рис. 7), являющийся горизонтальным шарниром несущего винта автожира, относительно оси которого лопасти совершают маховые движения.
Источник
