Пилотажная авиамодель своими руками

Первая постройка пилотажки. Личный опыт.

Disclaimer (отмазка)

Данная статья есть повествование человека, никогда ранее не занимавшегося RC, который хочет показать новичкам, решивших построить свой первый самолет из бальзы, что в этом нет ничего сложного. Статья не является инструкцией к постройке, а лишь описанием собственного опыта. Заранее прошу прощения, если я где-то ошибся в терминах.

Предыстория

Все началось с того, что мне на день рождения (в 28 лет) подарили радиоуправляемую модель самолета с аппаратурой и с возможностью взять пару уроков пилотажа у знающих людей.

Инструктор был удивлен, как быстро я освоился с управлением (откуда ему знать, что я много летал на MS Flight Simulator?). Это была учебная модель, и она мне скоро наскучила, хотелось чего-то пошустрей.

Заказал я на Башне Extra 330L, и, увы, в первый же полет воткнул ее носом в нашу планету. Фюзеляж раскрошился по самый хвост, треснула задняя кромка левой консоли крыла, повырывало элероны, все пластиковые детали потрескались и деформировались. Досаде не было границ! А летать хотелось.

Щепки и обломки я разложил на столе и собрал из них пазл (puzzle, то бишь). Этот пазл был замерян и обрисован в компютере. Заодно выучил и AutoCAD. Поскольку я был полный НОЛЬ в самолетостроении и не представлял, как и что крепится, пришлось составлять каждую деталь в 3D и совмещать одну с другой на компьютере. Так получился трехмерный чертеж этого самолета.

Сложные детали я отдал на лазерную резку, простые порезал скальпелем сам. Самолет был восстановлен на 100%. Причастность к крушению выдавали трещины на пластиковых деталях.

Но тут мне надоело поведение модели. Размеры маленькие (80 см размах), вес большой (715 гр), а тяга слабовата (Super Cobalt 400 на 8 банках 1050 мА*ч с пропеллером 7х4). Экперименты с заменой винта только уменьшили полетное время с четырех минут до трех. Бочки крутит, а петли — не хочет. Видимо, пришло время хотеть другой самолет. Но не покупать, а строить.

Выбор модели

Хотелось что-то красивое, похожее на мою Extra, но побольше. Главным критерием была простота постройки, или, по крайней мере, я должен был понимать, КАК строить, глядя на выбранный чертеж. Поиски в интернете привели меня на незамысловатый чертеж Ampmaster_jr от Al Eastman.

Чертеж не сильно детализирован, но сопровожден описанием, КАК это построить. Мне понравился этот самолет. Похож на Extra; кабина пилота почти у задней кромки крыла, а это дает возможность сделать огромный капот для доступа к батареям; заточен под электромотор. Прочтение описания выявило тот факт, что размеры самолета автор обусловил длиной имеющейся у него рейки под лонжерон крыла. У меня таких реек и досок не было! Были другие…

Изменение конструкции под имеющиеся материалы

Чертеж был суперпрост. Там не было зазоров между управляющими и несущими поверхностями, полок для аппаратуры, крепления шасси и т.д. Это, скорее, была схема, а не чертеж. Обзоры и статьи тех, кто уже делал этот самолет, выявили его недостатки. Так, используемый профиль CLARK Y (снизу плоский, а сверху выпуклый), хоть и придавал крылу большую подъемную силу, но отрицательно влиял на акробатические качества; нулевой V крыла при такой разнице корневой и конечной хорды сказывался на повышенной скорости сваливания; те, кто делал самолет побольше, чем оригинал, говорили о заметном улучшении летных качеств. Я не мог пропустить столь важных замечаний и прикинул свои возможности по изменению оригинальной конструкции.

Итак. CLARK Y лекго меняется в программе Profili2, она же и сгенерирует набор нервюр. V крыла образуется при склейке консолей. А размеры? Смотрю, какая самая длинная монолитная деталь в самолете: №1 — цельный лонжерон обеих консолей; №2 — бальзовая доска вдоль фюзеляжа. Цельный лонжерон не подходит (нет у меня таких длинных реек), а вот доска длиной 1 метр как раз есть. Рисую эту доску поверх чертежа, и увеличиваю чертеж так, чтобы длина фюзеляжа оказалась равной одному метру. Все остальное тоже увеличилось, включая толщину реек, которые мне и так казались чересчур толстые — 6 мм. Поэтому поверх чертежа я рисую свои 4 мм рейки, на стабилизаторе решил оставить 6 мм.

Итак, у меня получился мой чертеж, а слои, на которых был исходный, я удалил без зазрения совести. Шпангоуты я нарисовал свои, чтоб подходили под мой заранее купленный кокпит (canopy). Крепление и продув мотора я тоже нарисовал, исходя из технических характеристик заказанного ранее AXI 2820/10.

Нужные замеры из полученного чертежа я ввел в Real Flight G2. Этот симулятор показывал правдивое поведение моей существующей Экстры, поэтому у меня есть все основания доверять этой программе . Самолет получился очень вертлявым, но смещение центра тяжести на 2 см вперед решило эту проблему. Motocalc7 тоже хорошо отозвался о летных качествах при выбранной мной силовой установке (40А ESC, 10 cell 4/5 FAUP SANYO, AXI 2820/10, 10×6 – 12×6 Aeronaut пропеллеры).

Для винта 10х6 Motocalc7 посчитал, что модель годится для выполнения «практически всех аэробатических маневров»

Резка лазерным лучом

После борьбы с мыслями «Может, другой самолет? А вдруг этот плохо полетит?» я приступил к материализации цифрового рисунка в дерево. Выявил на рисунке те детали, которые требовали особой точности и аккуратности, разместил их на нарисованных досках и пошел резать.

Процесс настройки лазерного резака (5 параметров и по 100 значений в каждом) стоил мне потерянного дня, нескольких листов сожженой бальзы, нескольких десятков потерянных нервных клеток от общения с владельцем лазерной установки, который в настройках ничего не понимал. Но дело сделано. Как я резал фанеру для Extra у него раньше — это загадка. Может, проблем не было потому, что фанера огнеустойчивей бальзы?

Дома собрал консоли на полу, для прикидки как это будет выглядеть, и . наступил нечаянно. На следующий день опять общался с владельцем лазерной установки.

Резка скальпелем

Терпения хватило на то, чтобы криво вырезать одну нервюру. Особо тяжко давались круглые отверстия и торчащие подпорки. Оценив потраченное время и усилия, я пересмотрел свое отношение к владельцу лазерной установки.

Тяжело резать точные нервюры, но несложно нарезать прямые рейки из бальзовых досок. Заодно приспособился срезать углы для получения треугольного стыка в элеронах.

Проба на стабилизаторе и киле

Итак, у меня было все готово к сборке. Надо начинать, а с чего? С простого! С того, что можно разломать и переделать. Для меня это оказался стабилизатор и киль. По фотографиям из Интернета я увидел, что многие части модели собирают прямо на разложенном и закрепленном на столе чертеже. Для большего сцепления реек при клейке надо было сделать пазы. Это нетрудно. Я сделал скальпелем поперечные надрезы на глубину 1-2 мм. Оказалось, что 1 мм достаточно для прочной склейки, а паз в 2 мм уменьшает прочность рейки в этом месте.

При сборке стабилизатора и киля я наловчился клеить циакрином и соблюдать параллели. Хвостовое оперение получилось достойным того, чтобы его я разломал и сделал заново. Анализ ошибок показал: не спешить, семь раз отмерять и ровно отрезать, учитывать скорость полимеризации циакрина; наждачка — подруга точности.

Изготовление крыла

Если с плоским стабилизатором все было понятно, то как собирать неплоское крыло, да еще и с таким количеством хрупких деталей? Мне было известно два способа: сборка на подпорках (building tabs); и сборка на рейках (jig holes). При генерации нервюр в программе Profili2 я учел оба способа, то есть обозначил дырки под мои 4х4 мм рейки и обозначил подпорки по задней кромке крыла, но так, чтобы эти подпорки не вылезали в область элеронов. Ширину элеронов я тоже сделал, исходя из наличия бальзовых треугольных в сечении досок. Учел толщину 1 мм бальзового покрытия (skin), и сделал пазы для лонжерона на 30% хорды. Это место совпало с наивысшей точкой профиля.

Интересный момент: та нервюра, которая была на пересечении крыла с фюзеляжем, была импортирована в AutoCAD, и на ее основе был сделан вырез в фюзеляжном каркасе. А сама нервюра была дополнена областью до низа фюзеляжа и вырезалась из 4 мм бальзы, а не из 1.5 мм, как все остальные нервюры.

Постройка крыла на рейках требовала дополнительной конструкции, которой у меня не было, а после того как я еще и наступил на собранную на рейках конструкцию, поломав 4 нервюры, пришел к выводу, что этот способ не для меня.

Сборка началась с того, что я булавками прикрепил рейку лонжерона к чертежу, маркером отметил места усадки нервюр, сделал еще три дубликата этой размеченной рейки и приступил к усадке. Точную прямую вертикаль обеспечивали ранее купленные для этой цели угольники. А продольное отклонение нервюр я соблюдал по линиям на чертеже.

Капля супербыстрого (thin) циакрина схватывала стык нервюры с рейкой лонжерона так быстро, что подпорка от предыдущей освобождалась для клейки следующей нервюры. После того, как все нервюры были усажены на первую лонжеронную рейку, я воткнул сверху в пазы нервюр вторую рейку. Благодаря обеспеченной вертикали каждой нервюры пазы совпали с промаркированными местами на рейке. По капле циакрина на стык и под груз, чтобы избежать крутки крыла на этой стадии.

Заднюю кромку я вырезал из 6 мм листа бальзы шириной, равной высоте заднего обреза нервюры, плюс 2 мм на обшивку. Приложив к чертежу и разметив места стыков, сделал миллиметровой глубины пазы — в них войдут нервюры. Проверив, что все пазы совпадают, я соорудил подпорки высотой от стола до нижней точки задней кромки. Эта высота у корневой и концевой хорды разная, поскольку профиль крыла непостоянный. Прочно усадив заднюю кромку на эти подпорки и загнав нервюры в пазы, я капнул немного циакрина на каждый узел стыка.

Передняя кромка клеилась так же и с тем же учетом обшивки 2 мм, только еще легче, так как опыт клейки задней кромки уже был. Во избежание круток и прогибов, всю конструкцию я пришпилил булавками к прямой доске и обмотал нитками, туго их стянув.

Пока сохло крыло, я приступил к изготовлению уплотнителя лонжерона (webbing). Его роль заключалась в том, чтобы создать дополнительную прочность крыла на изгиб и кручение. Это были перемычки между верхней и нижней рейкой лонжерона. Они вырезались из 2 мм бальзы таким образом, чтобы волокна располагались вертикально.

После того, как уплотнители были вклеены, я оставил крыло на ночь сохнуть под грузом. Проверка на возможную деформацию не выявила признаков крутки и прогибов, консоли получились на удивление ровными!

При генерации программой Profili2 было учтено, что крыло будет покрыто 1 мм слоем бальзы. Для экономии бальзы, веса и соблюдения технологии сборки, я выкроил куски, которыми дожны были покрыться 30% передней части крыла. Остатками я покрыл заднюю часть и нарезал перемычки, соединяющие обе обшивки по нервюрам. Передняя и задняя части обшивки сравнялись с высотой реек.

Изготовление фюзеляжа

Опыт восстановления Extra 330L дал мне представление о том, как делать фюзеляж.

По чертежу скальпелем вырезал две боковухи из 4 мм бальзы.

На одну из них я приклеил шпангоуты таким же способом, как нервюры к лонжерону (см. выше). Далее я легко, как конструктор LEGO, собрал скорлупу капота и батарейной полки.

Тут-то я и пожалел, что не все детали нарезал лазером. Вставил эту конструкцию в нижнюю часть фюзеляжа. Потом приклеил к торчащим шпангоутам вторую боковуху, низ заклеил вырезанным лазером треугольником.

В момент вклеивания продольных реек обнаружилась погрешность выреза под них на косом шпангоуте. Помог напильник. Тем же напильником я подогнал вырез для крыла, чтобы идеально стыковались крыло и фюзеляж.

Днище носа не было продумано в момент рисования чертежа. Его я сделал из остатков бальзы, облегчив оромными круглыми отверстиями. Так же, по месту, додумывал способ защелкивания крышки капота.

Подбор цвета обтяжки

Еще давно в каком-то RC-журнале увидел самолет черного цвета. Очень красиво смотрелся! В черном покрытии отражалось небо, блики солнца усиливали эффект черной эмали. Но положение в небе полностью черного самолета было бы плохо различимо. Поэтому я вооружился Photoshop’ом 7, и методом тыка подобрал желтые вклейки на фоторафии уже кем-то сделанного ампмастера. Получилась эдакая немецкая цветовая гамма. Для того, чтобы понять в полете, где брюхо и где спина самолета, я старался сделать их как можно более различимыми.

Установка аппаратуры

Поскольку сам самолет строился по принципу «что есть, из того и строим», тут тоже не пришлось выбирать из многого. На элероны по HS-81, на все остальное HS-55. В голову закралось сомнение, сможет ли одна HS-55 справиться с рулем высоты, учитывая площадь руля, вес самолета и длину плеча. Пришлось прокинуть тягу с килевой машинки на вторую половину руля высоты, а для новой машинки руля направления сделать отдельное гнездо с возможностью задействовать pull-pull. На передатчике сделал микс 2 и 7 каналов для руля высоты.

В местном магазине я узнал, что для длин проводов машинок до одного метра не требуются никакие подавители шумов и помех, поэтому я просто впаял удлинительные провода.

Обтяжка

Купленный ради этого специальный утюг оправдал себя удобством в использовании. До этого я пробовал пользоваться домашним утюгом – дешево, но неудобно. Обтяжку я начал с капота, и с первого раза ничего не получилось. Сорвал сморщенную обтяжку и далее действовал по инструкции, прилагающейся к пленке — точечно закрепил лоскут по углам, потом по кромкам, а потом приклеил все остальное. С морщинами боролся высокой температурой. После того, как я почувствовал поведение пленки при усадке, я смело приступил к обтяжке крыльев и фюзеляжа. Вся обтяжка заняла чуть более трех часов.

И обтянутый самолет два месяца ждал мотор и батареи…

Пробный полет

Мотор установлен, батареи раскачаны и заряжены, тяга в домашних условиях опробована.

Очень страшно было разбивать свое творение в первый же полет, поэтому я все перепроверил по три раза: все расходы по рулям, направления рулей, центр тяжести, жесткость крепления батарей, крыла и шасси, даже потряс модель, чтобы убедиться в ее прочности.

Первый полет я доверил местному чемпиону. Он вдавил полный газ, модель сорвалась с места, метра через два оторвалась от земли и уверенно набрала высоту. Пилот сделал полукруг, полетел по прямой, сделал бочку, петлю, перевернул самолет на спину и летел так два круга, пошутив при этом, что я якобы забыл шасси приклеить… На мой вопрос, почему он не триммирует модель, он сказал, что никакого тримминга не требуется. Во радость-то! Первый полет — и он летит идеально!

После мягкой посадки у ног пилот посоветовал задействовать экспоненту на все рули, особенно на руль высоты, и дал кучу приятных отзывов о модели. Далее за пульт взялись мои дрожащие от волнения руки. На четвертой батарее я уже вертел самолет, как хотел. Единственное, что не получалось — это неограниченно долго лететь вертикально вверх, но этого я и не ожидал. Последующие полеты были более уверенными и полны акробатики. При расточительном использовании газа полетное время составляло более семи минут. При наличии четырех батарей и возможности заряжать их по две одновременно я могу не покидать летную площадку хоть целый день!

Считаем затраты

30 USD Лазерная резка мне обошлась бесплатно Oracover пленка 20 USD AXI-2820/10 90 USD Пропеллер с цангой и коком

20 USD MM 40-3p регулятор 110 USD 10 cells 4/5 FAUP pack 65 USD Зарядник SuperNova 250S 105 USD 5 сервомашинок

100 USD Приемник на 7 каналов

40 USD Передатчик Eclipse7

300 USD Прочие детали (кабина, шасси, кабанчики, и т.д.)

50 USD Время, на моделирование и изготовление две недели

Для кого-то это дорого. Но если самолет разбивается, то теряется только бальза и пленка, остальное оборудование, как правило, не повреждается и может быть использовано в другом самолете.

Анализ ошибок

Несмотря на хороший результат, а именно: красивый самолет, хорошо летает, впечатляет ДВСников, есть несколько моментов, которые я бы покритиковал.

Первое, это этап конструирования в AutoCAD. Еще на этой стадии надо продумывать крепление машинок, защелки капота, выявлять распределение масс, уделять много внимания мелочам. А этого я не делал.

Второе, это этап сборки: стабилизатор я резал скальпелем, а не лазером, поэтому и получился он далеким от идеального.

Третье, это этап обтяжки. Все-таки надо было клеить черное внахлест на желтое, а не наоборот.

Четвертое, это принятие решений: не верить злым языкам, что летать не будет такой самолет. Он ведь летает!

Заключение

Результаты полетов превзошли даже оптимистичные ожидания. Самолет вел себя еще стабильней, чем его виртуальный клон в Real Flight G2.

Постройка оказалась не такой уж и сложной, как я представлял в начале. Мне говорили, что это не тот самолет, который надо строить первым, но я считаю, если человек уверен в своих возможностях, то он может строить этот самолет как первый и даже усложнять его!

Источник