САМОЛЁТ «Kasper»

ДЕПАРТАМЕНТ ПО СПОРТУ И МОЛОДЕЖНОЙ ПОЛИТИКЕ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ
ОБЛАСТНОЙ ЦЕНТР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ И МОЛОДЕЖИ
Челюскинцев ул., д.46, Тюмень,625000
ОГРН 1077203065587, ОКПО 84671768
E-mail: Pioner 1746@mail.ru
тел.\факс (3452) 46-23-20, 46-19-68
ИНН/КПП 7204119286/720401001
Сергеев С.Р.
Самолет «КАСПЕР»
Учебно-методическое пособие для педагогов дополнительного образования
спортивно – технической направленности
ТЮМЕНЬ 2010 г.
Утвержден на заседании методического совета ГАУ ДОД ТО
«Областной центр дополнительного образования детей и молодежи»
« » ноября 2010г.
Рекомендован к изданию методическим советом ГАУ ДОД ТО
«Областной центр дополнительного образования детей и молодежи»
« » ноября 2010г.
Редакционная группа:
Балахнина Е.Д.
Гаврилова В.И.
Каюмова Н.Р.
Технический редактор:
Федорова А.В.
Составитель: Сергеев С.Р.– педагог дополнительного образования спортивно – технического направления
авиамодельного объединения
Рецензенты:
Сергеев С.Р. Самолет «КАСПЕР»
Учебно-методическое пособие для педагогов спортивно – технического
объединения – Тюмень, 2010. __с., 50 экз.
направления авиамодельного
Учебно-методическое пособие подготовлено для педагогов дополнительного образования
спортивно – технической
направленности. Автором - составителем представлено подробное
описание технического выполнения самолета «Каспер» , с приложением рисунков и чертежей.
Автор выражает благодарность за помощь и ценные замечания сотрудникам ГАУ ДОД
ОЦДОДиМ: В.А. Шереговой, Е.Д. Балахниной, В.И. Гавриловой, Н.Р. Каюмовой, Балдиной С.Г.
ГАУ ДОД ТО «Областной центр дополнительного образования детей и молодежи», 2010г.
Введение
В Концепции модернизации российской системы образования определены
важность и значение системы дополнительного образования детей, способствующей
развитию склонностей, способностей и интересов социального и профессионального
самоопределения детей и молодежи.
В спортивно-техническом объединении по авиамоделированию «Областного центра
дополнительного образования детей и молодежи» воспитанники изучают специальную
технику и технологию, создают модели для соревнований в основном по готовым
чертежам и эскизам. Хотелось бы разнообразить деятельность воспитанников в таких
объединениях, путем развития творческой мысли воспитанников. Для этого нужно умело
разжигать фантазию детской мысли и направлять возникающие идеи в нужное русло.
В данной методической разработке представлена модель самолета «Каспер», в
разработке и создании которого участвовали воспитанники спортивно – технического
направления авиамодельного объединения СТК ДПТС «ОЦДОДМ».
Самолет «КАСПЕР»
Прежде всего, отметим, что в классе F3A доминировавший в эпоху «десятикубовок»
Jet-стиль полётов (со свистом через всё небо) остался в далёком прошлом. Сейчас на
солидных соревнованиях летают близко и достаточно медленно. Эффект близости и
малой скорости становится ещё выразительнее из-за больших размеров моделей.
Однако, для рядового моделиста такая техника окончательно вышла за рамки
доступности. Многих «хоббистов», начавших поглядывать на спортивные пилотажки,
незамедлительно отпугивает целый комплекс конструктивных, технологических,
материальных и транспортных проблем. А летать «по-спортивному» хочется...
Что в результате? На свет появляется псевдо-пилотажка, созданная по канонам
позавчерашнего дня. Облетав такой новый, только что построенный «истребитель»,
моделист постепенно начинает осознавать, что его новая техника способна выполнить
если не весь современный комплекс, то его большую часть. Цель достигнута, но … не та.
Стиль полёта, манера пилотажа, с каждым стартом всё прочнее закрепляемый автоматизм
управления, - всё это не имеет ничего общего с современным классом F3A. Поначалу
уверовав в собственные силы, создатель такого самолёта неизбежно терпит поражение на
первых же серьёзных соревнованиях. С этим приходит понимание ущербности
выбранного пути.
Далее возможны три варианта развития событий. Первый, самый грустный – моделист
решает, что настоящий пилотаж не для него, и возвращается к «развлекательной» технике,
но теперь уже имеющей пилотажный уклон. Второй вариант, - трезвая переоценка
ситуации, наконец, всё-таки приводит моделиста в мир спортивной техники. Кроме
необходимости осваивать иные приёмы конструирования и постройки моделей, перед ним
возникает проблема заново переучиваться «отруливать» комплекс. Ведь навыки,
приобретенные на непрофессиональных пилотажках, оказываются только вредны (это
подтверждает каждый, кто после «истребителя» хоть пару раз управлял большой
пилотажкой). И третий вариант, - создатель «истребителя» становится продолжателем и
пропагандистом подобной школы конструирования.
Безвыходное положение? Отнюдь. Просто всё это означает, что назрела явная
необходимость в создании новой техники с непривычными параметрами. Нужна машина
средних размеров, но близкая по лётным характеристикам к большим самолётам класса
F3A. Сравнительно несложная в постройке, она сначала даст возможность моделисту
относительно «бескровным» путём понять, насколько ему близок дух и стиль
современного пилотажа. Понравится, эту модель можно будет с успехом использовать для
полноценных тренировок, не опасаясь «сбить настройку» глазомера и руки (при этом
всевозможные виды затрат на постройку и эксплуатацию будут несравнимо меньше, чем у
чистокровных аппаратов F3A). А если в результате к моделисту придёт понимание, что
спортивный пилотаж не для него… Что же, и тогда подобная модель окажет бесценную
помощь. Её постройка и полёты помогут по-настоящему беспристрастно оценивать
любую другую технику. А такая возможность стоит очень многого…
Модель, разработанная автором составителем, предназначена для начинающих
авиамоделистов – пилотажников. При установке хорошего мотора объемом 3,5 сс модель
способна выполнять простейшие фигуры пилотажа-петли, бочки, восьмерки и тому
подобное. При этом самолет устойчив и несложен в управлении, как на взлете, так и на
посадке. При установке доработанного мотора O.S.Max46 LA с ВВ 330х150 модель
приобретает все качества класса F3A! (рис.№1)
Инструменты и приспособления для изготовления модели самолета
«КАСПЕР»
Для изготовления потребуется:
- остро заточенный модельный нож,
- модельный рубанок,
- бруски шкурительные с наждачкой разной зернистости (от средней до мелкой),
- ручной лобзик по дереву, прищепки,
- мерительный инструмент (штангельциркуль, металлическая линейка (1000 мм,
300 мм), циркуль, угольник металлический.
При изготовлении модели использованы материалы, широко распространенные в
моделизме:
- бальза средней плотности (0,15-0,2 г/см3) ,
- фанера авиационная толщиной 1мм, 2мм,3мм,
- мелкослойная сосна, липа, бук,
- пенопласт ПС- 25 или пеноплекс.
Этапы изготовления модели самолета «КАСПЕР»
1. Фюзеляж
Заготовки боковых панелей вырезают острым ножом из 3мм бальзы. Силовые
накладки выпиливают из 3мм авиационной фанеры и приклеивают к боковым панелям на
клей ПВА или эпоксидную смолу. Чтобы уменьшить степень пропитки пористой
поверхности бальзы тяжелым клеем, рекомендуется предварительно загрунтовать бальзу
одним слоем жидкого нитролака. После полимеризации клея, обе детали совместно
обрабатывают, чтобы их контуры стали абсолютно идентичными и прорезают отверстия
под силовую трубу (силовой штырь) и фиксаторы крыла. Стрингеры выполнены из сосны
сечением 6х3 мм, приклеиваются сверху боковин фюзеляжа на эпоксидный клей или
циакрин.
Шпангоуты выполнены из переклея. Моторный шпангоут А-А состоит из трех
частей (рис. №2). Внутренняя часть состоит из переклея двух пластин 3 мм фанеры
слоями поперек на эпоксидке. Все облегчения выпиливаются лобзиком и сверлятся
отверстия. Затем приклеиваются верхняя и нижняя пластины из фанеры 1 мм на
эпоксидную смолу. После полимеризации шпангоут обрабатывается по контуру и
покрывается жидко разведенной эпоксидкой на спирте или химолаком (паркетный,
двухкомпонентный, лак) разведенный ацетоном. Шпангоуты В-В и С-С выполнены из
бальзы 5 мм обклеенной 1 мм фанерой (рис.№3).
Сборку фюзеляжа начинают с предварительной сборки и подгонки деталей без клея.
Затем собирают носовую часть фюзеляжа на эпоксидном клее. Предварительно проверяя
угольником перпендикулярность поверхностей. Шпангоут А-А и В-В имеют равную
ширину. После полимеризации клея, вклеивают шпангоут С-С и усиление хвостовой
балки фюзеляжа, крепления шасси из буковых брусков сечением 10х12 мм (рис.№4).
Заготовка стабилизатора склеена из разнонаправленных бальзовых пластин
толщиной 12 мм совместно с рулями высоты и обработаны по профилю (рис.№5, №6).
После обработки рули высоты острым ножом отделяются от стабилизатора. Стабилизатор
приклеивается к фюзеляжу. Важно при склейке соблюсти перпендикулярность
стабилизатора и оси фюзеляжа.
Киль предварительно собирается на стапеле и обрабатывается по профилю.
Передняя кромка и все детали киля из бальзы, за исключением задней кромки, которая
изготовлена из липы сечением 13х10. собранный киль вклеивается в фюзеляж.
Гаргрот изготавливается из 1,5 мм бальзы. Выкройка предварительно мочится
губкой пропитанной водой разведенной со спиртом в пропорции 1:1 или водой. Затем
приматывается к оправке и оставляется на сутки в теплом месте. После того как заготовка
просохла ее подгоняют и приклеивают к фюзеляжу и обрабатывают по швам. Нижняя
часть фюзеляжа изготавливается таким же образом.
Крышка отсека радиоаппаратуры вырезается из 3 мм бальзовой пластины, к ней
приклеивается пластина из пеноплекса и обрабатывается по профилю фюзеляжа
(рис.№4). Пенопласт сверху покрывается тонкой стеклотканью (0,03 мм) на эпоксидной
смоле. Передний торец пенопласта заклеивается фанерой 1мм, задний бальзой 1,5 мм. На
свободный край приклеивается полушпангоут из бальзы, с наружной стороны
армированной 1 мм фанерой. К готовой крышке приклеивается фонарь на цианокрилат
(рис. №7).
Капот выклеивается в матрице методом вакуумного формования из композитных
материалов (рис.№8)
2. Крыло
Крыло можно изготовить двумя способами:
Первый способ:
Из миллиметрового дюраля вырезаются шаблоны корневой и концевой нервюры.
Следующий этап это изготовление ядра из пенопласта или пеноплекса. Берется пластина,
из выше названных материалов, по форме (в плане) крыла. Заготовленные шаблоны
закрепляются соответственно c торцов заготовки. Ядро крыла вырезается терморезаком
или нагретой струной. Вклеиваются полки лонжерона(сечение у корня 12х3,у кромки
крыла 5х3 мм ), задняя кромка, корневую и концевую нервюры, и трубка крепления
силового штыря. Оклеивается бальзовыми пластинами толщиной 1 мм на клее ПВА
разведенным этиловым спиртом в пропорции на две части клея, одна часть спирта. На
обшивку берется легкая однородная бальза слоями вдоль крыла. После высыхания клея,
приготовленный «сэндвич», обрабатывается с торцов бруском, оклеенным наждачной
бумагой и приклеивается липовая передняя кромка сечением 6х14 мм. Передняя кромка
простругивается рубанком и ошкуривается по профилю крыла. Вырезается колодец под
рулевую машинку и стенки колодца оклеиваются бальзовыми пластинками толщиной 2
мм. Трубкой диаметром 10-12 мм, с краем заточенными зубьями как у пилы, аккуратно,
вращая трубку, прорезаем отверстие под выводы проводов сервопривода. Далее
собранное крыло грунтуют жидким нитроклеем и ошкуривают мелкой наждачкой для
снятия ворса. Элерон выстроган из легкой бальзы и навешан на три шарнира. В местах
крепления кабанчиков, делают проточки и вклеивают туда пластинки из миллиметровой
фанеры (рис.№9а).
Второй способ:
Выполнение по классической авиамодельной технологии наборным способом
(рис.№9 Б). Заготовки нервюр собираются в пакет и зажимаются между металлическими
шаблонами и стягиваются шпильками. Нервюра №1 изготавливается из 3 мм фанеры,
№2…№4 вырезаются из бальзы средней плотности, №5…№9 из легкой бальзы, № 10 из
плотной бальзы толщиной 10мм. Лонжероны изготовлены
из мелкослойной
высококачественной сосны, сечение у корня 12х3, у кромки крыла 5х3 мм. Острым
рубанком придаем ему необходимую форму. Второй лонжерон из сосновых реек 4х2.
Стенка основного лонжерона изготавливается из бальзы 1,5 мм средней плотности
(слоями поперек) до нервюры №6, остальные из легкой бальзы толщиной 2мм. Стенка
лонжерона №2 изготовлена из 1мм фанеры, в местах крепления шарниров, с внутренней
стороны, вклеивается бальза средней плотности.
Каркас крыла собирается на ровной доске (стапеле) предварительно подложив
чертеж и прозрачную пленку (чтобы готовый каркас не приклеить к чертежу). Размечаем
верхнюю полку лонжерона в местах приклейки нервюр. Затем, начиная с нервюры №1, на
жидкий циакриновый клей приклеиваем нервюры, контролируя их положение при
помощи металлического угольника и чертежа. После высыхания клея вкладываем и
приклеиваем нижнюю полку лонжерона. При сборке верхняя полка должна лежать на
чертеже – это важно, для правильной сборки крыла. Задний лонжерон приклеивается
подобным образом. После сборки каркаса приступаем к приклейке полок лонжеронов.
Прошкуриваем заднюю кромку бруском с наждачкой средней зернистости и на клей ПВА
приклеиваем пластину из 1 миллиметровой фанеры, слоями вдоль крыла, с припуском в
1мм на каждую сторону. В нервюры №№ 1…4 подгоняем и вклеиваем стеклопластиковую
трубу, в которую впоследствии будет вставляться трубка крепления крыла. Закрепив
каркас крыла и устранив перекосы, начинаем вклеивать полки основного лонжерона.
Располагаем бальзу таким образом, чтобы волокна располагались поперек, соединяя
верхнюю и нижнюю полки. После высыхания клея кевларовой нитью обматываем
лонжерон в районе стеклопластиковой трубы, предварительно пропитав ее эпоксидным
клеем. К готовому каркасу приклеиваем переднюю кромку из бальзы толщиной 6мм с
припуском вверх и вниз по 2мм. Каркас крыла должен отлежаться на стапеле в
зафиксированном положении не менее суток, после чего можно приступать к
приклеиванию дополнительных элементов и обшивки.
Начиная от передней кромки, оклеиваем каркас пластинами бальзы толщиной 1.5
мм. Перед наклейкой обшивки из бальзового шпона, длинным бруском с мелкой
наждачной бумагой, подравниваем поверхность нервюр. Листы шпона раскраиваются в
размер с небольшим припуском (2-3мм), тщательно подгоняются друг к другу и
склеиваются на циакрин. К каркасу обшивку приклеивают на клей ПВА или Эпоксидный
клей, фиксируя обшивку булавками. Метод приматывания резиновым шнуром не
рекомендуется, так как из-за разного натяжения резины появляется риск получить крутку
консолей. После высыхания клея (примерно через сутки), острым рубанком придаем
передней кромке форму профиля и ошкуриваем ее наждачкой. В последнюю очередь
приклеиваем законцовки и проводим финишную обработку всей консоли мелкой
наждачной бумагой. Готовую консоль можно оклеить Специальной модельной пленкой
типа «монокот» или тонкой стеклотканью на паркетном лаке и после полимеризации лака
ошкурить крыло. В местах крепления сервоприводов прорезаем колодцы и приклеиваем
накладки из 1мм фанеры (рис.№10,11).
Элероны навешиваются на стандартные пластиковые шарниры, которые можно
приобрести в специализированных магазинах. Кабанчики средней величины
приобретаются в магазине или изготавливаются самостоятельно (рис.№12).
Готовая модель обтягивается специальной модельной пленкой различных цветов.
Заключение
Исходя из выше приведенного последовательного выполнения работы над моделью
самолета «Каспер» можно сделать вывод, что несмотря на подробное описание,
необходимо не только изучать специальную технику и технологию, но и выполнять
работу под руководством опытного специалиста, педагога спортивно – технической
направленности авиамодельного объединения, для того чтобы создать удачную модель,
достигающую в соревнованиях высоких результатов. Желаем вам успехов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аникин Н. А., Дробышевская Н. И., Дудинов В. А. и др. Справочник для изобретателя
и рационализатора. М.: Машиностроение, 1962.
2. Астахов М. Ф.. Караваев А. В., Макаров С. Я. и др. Справочная книга по расчету
самолета на прочность. М.: Оборонгиз, 1954.
3. Бадягин А. А., Егер С. М., Мишин В. Ф. в др. Проектирование самолетов. М.:
Машиностроение, 1972.
4 Бадягин А. Д., Мухамедов Ф. А. Проектирование легких самолетов. М.:
Машиностроение, 1978.
5. Бекман В. В, Гоночные мотоциклы. Л.: Машиностроение, 1983.
6. Бельский В. Л., Власов Н. П., 3айцев В. Н. в др. Конструкция летательных аппаратов.
М.: Воениздат, 1963.
7. Вдовин П. П. Практическая аэродинамика. М.: Оборонгиз, 1946.
8. Вилле Р. Постройка летающих моделей-копий. М.: ДОСААФ СССР. 1986.
9. Вотяков В. Д. Аэродинамика летательных аппаратов и гидравлика их систем. М.: Издво ВВИА, 1972.
10. Гиммельфарб А. Л. Основы конструирования в самолетостроении. М.:
Машиностроение. 1980.
11. Глаголев А. Н., Гольдинов М. Я., Григоренко С. М. Конструкция самолетов. М.:
Машиностроение, 1975.
12. Гончаренко В. В. Техника и тактика парящих полетов. М.:
ДОСААФ СССР. 1974.
13. Зайцев В. Н., Ночевкин Г. Н., Рудаков В. Л. и др. Конструкция и прочность самолетов.
Киев: Вища школа, 1974.
14. Зарубежные ультралегкие самолеты: Обзор № б/н. М.: ЦАГИ, 1987.
15. 3оншайн С. И. Аэродинамика и конструкция самолета. М.:
Оборонгиз. 1955.
16. Коломыцев П.Т.,Майзель Ю. М., Ромадин К. П. и др. Авиационное материаловедение.
М.: Воениздат, 1971.
17. Конструкция летательных аппаратов под ред. К. Д. Туркина. М.: Изд-во ВВИА. 1972.
18. Кузьмин Г. И. Воздушные винты. М.: Оборонгиз, 1937.
19. Ладников А. А. Основы авиационной медицины. М.: Воениздат, 1971.
20. Ландышев Б. К. Расчет и конструирование планера М: Оборонгиз, 1939.
21. М х и т а р я н А. М. Аэродинамика, М.; Машиностроение, 1976.
22. Самолет своими руками.— Моделист-конструктор, 1988, № 9, с. 14-16.
23. Самолеты Страны Советов: Сборник. М.: ДОСААФ СССР, 1974.
24. Соболев Л А. Самолеты особых схем. М.: Машиностроение, 1985.
25. Справочник авиаконструктора. Том I. Аэродинамика. М.; ЦАГИ, 1939.
26. Справочник авиаконструктора. Том 111. Прочность самолета. М.; ЦАГИ. 1939.
27. Стрижевский С. Я. Теория и расчет воздушных винтов. М.: Изд-во ВВИА. 1948.
28. Теория и практика проектирования пассажирских самолетов: Сб. трудов. М.: Наука,
1976.
29. Чумак П.И., Секацкий А.А.Термодинамика и теория реактивных двигателей.
Ставрополь: Изд-во СВВАУЛШ. 1986.
30. Шавров В.Б. История конструкций самолетов в СССР до 1938 г. М.: Машиностроение,
1978.
31. Шавров В. Б. История конструкций самолетов в СССР. 1938—1950 гг. М.:
Машиностроение, 1978.
32. Шейнин В. М., Козловский В. И. Проблемы проектирования пассажирских самолетов.
М.: Машиностроение. 1972.
33. Шульженко М. Н. Конструкции самолетов. М.: Оборонгиз, 1949.
34. Яковлев С. А. Спортивные самолеты. М.: ДОСААФ СССР, 1981.
Словарь специальной терминологии
1. Бальза – древесина, производимая из дерева, выращенного в
Бразилии, имеет очень низкую плотность, используется в
авиамоделировании.
2. Гаргрот – оптекатель фонаря, элемент фюзеляжа.
3. Кабанчики – приспособления, предназначенные для соединения
Сервоприводов и рулевых плоскостей.
4. Киль – хвостовое оперение
5. Класс F3A – международная классификация моделей самолетов,
выполняющих комплекс высшего пилотажа.
6. Колодец – выемка для сервопривода.
7. Лонжерон – основной силовой элемент конструкции многих инженерных
сооружений, располагающийся по длине конструкции.
8. Нервюра – элемент поперечного силового набора каркаса крыла оперения и
других летательных частей аппарата, предназначенные для придания им формы
профиля.
9. Полимеризация – процесс образования высокомолекулярных
соединений до определенной степени застывания.
10.Сервопривод – рулевая машинка.
11.Стрингер – продольный силовой элемент фюзеляжа.
12.Фюзеляж – корпус самолета.
13.Шпангоут – поперечный набор фюзеляжа.
14.Элерон – рулевая поверхность крыла.