Тема 8. Планер. Модели планеров

Цель. Сформировать устойчивые навыки по моделированию авиационной техники и изготовить схематические модели планеров.

Методические рекомендации. На занятиях по этой теме учащиеся должны глубже усвоить понятия о принципах полета и овладеть приемами изготовления, регулирования и запуска схематических моделей. На данную тему рекомендуется отвести 34 ч и изучать ее в таком порядке: 1) назначение и типы планеров; 2) составление эскизов схематической модели планера, чертежей отдельных деталей; 3) изготовление модели планера. Каждое занятие целесообразно проводить так: 10-15 мин - сообщение теоретического материала, относящегося к выполнению задания, остальное время - практическая работа. При подобном построении занятий кружковцы лучше усвоят теоретические сведения, поскольку они будут закреплены практически. Так, рассказать о способах регулирования модели планера необходимо после того, как все кружковцы изготовят схематические модели. А понятия о планирующих и парящих полетах учащиеся хорошо усвоят только тогда, когда увидят свои модели в полете.

На первом занятии руководитель во вводной беседе дает определение планера, объясняет, как он летает и из каких частей состоит. Затем, демонстрируя готовую схематическую модель планера, называет ее основные части и рассказывает об их назначении. Затем он указывает, какую модель взять за образец, поясняет, почему надо делать модели одного типа, но с незначительными изменениями. В заключение можно приступить к выполнению эскизов и рабочих чертежей деталей изготовляемых моделей.

Следует иметь в виду, что выполнить чертеж за 1-2 занятия учащиеся V-VI классов не сумеют. В то же время отодвигать работу над моделью на 4-5 занятий нецелесообразно: нельзя не считаться со стремлением кружковцев больше пилить, строгать, клеить и т. д. Поэтому второе и последующие занятия желательно проводить так: краткая беседа, работа над эскизами и чертежами, заготовка реек для фюзеляжа, кромок крыльев и стабилизатора и т. д. Благодаря такому чередованию интерес кружковцев к занятиям не снизится. К завершению работы над эскизами, чертежами будут подготовлены рейки, и учащиеся сразу смогут приступить к изготовлению деталей моделей. Не следует препятствовать и выполнению подготовленными кружковцами чертежей дома. Но на каждое занятие они должны приносить их руководителю для контроля.

Для ознакомления с натуральными планерами желательно совершить экскурсию на аэродром (там, где возможно).

Завершают занятия соревнованиями на продолжительность полета изготовленных моделей.

На теоретической части занятий целесообразно сообщить следующие сведения. Планер - один из видов летательных аппаратов тяжелее воздуха. Планер внешне напоминает птицу, летящую с неподвижно распростертыми крыльями. Думая о летании по воздуху, люди не представляли себе иного полета, чем на аппарате с взмахивающими крыльями, приводимыми в движение мускульной силой. Этот принцип полета использовал и Леонардо да Винчи, который разработал схемы летательных аппаратов с машущими крыльями. Однако в дальнейшем стало понятно, что для подражания машущему полету птиц недостаточно мускульной силы человека. Заметив, что птица часто летает и без взмахов - парит в воздухе с неподвижными крыльями, изобретатели пошли по пути создания планеров.

Планер не имеет двигателя и воздушного винта, подъемная сила создается крылом во время полета. Крепят крыло посредством центроплана к фюзеляжу. На консолях крыла устроены элероны - рули поперечного управления.

К фюзеляжу, кроме крыла, крепят оперение: стабилизатор с рулем высоты и киль с рулем направления. Рули высоты подвижные, могут отклоняться вверх и вниз, давая возможность планеру маневрировать по высоте; руль направления позволяет менять направление полета.

Кабина пилота обычно расположена в передней части фюзеляжа. В ней находятся ручка и педали управления, а также приборы контроля полета.

Планер взлетает и совершает посадку на специальной лыже или одноколесном шасси.

Запускают планер при помощи амортизатора или моторной лебедки. Более совершенный способ - буксирование планера самолетом. Самолет тянет планер, соединенный с ним тросом; достигнув заданной высоты, планер отцепляется и переходит в свободный полет. Иногда, если самолет обладает необходимой мощностью, он буксирует два-три и более планеров.

Одним из первых русских планеристов был студент МВТУ А. Н. Туполев, впоследствии академик, трижды Герой Социалистического Труда, Генеральный конструктор самолетов.

С 1923 г. под Феодосией (ныне поселок Планерское) стали проводить Всесоюзные слеты планеристов. На седьмом планерном слете в 1930 г. летчик В. Д. Степанчонок впервые выполнил "мертвую петлю" на планере. Этот планер СК-3 "Красная звезда" создал С. П. Королев - будущий конструктор ракетно-космической техники.

Планеризм не только один из видов авиационного спорта, но и средство подготовки летчиков. Многие выдающиеся летчики начинали свой путь в авиации с полетов на планере. Советские спортсмены-планеристы не раз выходили победителями многих международных соревнований.

Схематическая модель планера. Эта летающая модель воспроизводит лишь схему основных частей планера, не копируя его внешне. Она состоит из следующих основных частей (рис. 19).

Рис. 19. Схематическая модель планера: 1 - фюзеляж; 2 - крыло; 3 - стабилизатор; 4 - киль

К рейке-фюзеляжу 1 с грузом крепят крыло и оперение.

Крыло 2 - несущая поверхность, создающая подъемную силу; состоит из передней и задней кромок и нервюр.

Стабилизатор 3 - горизонтальное оперение, обеспечивающее горизонтальную (продольную) устойчивость модели.

Киль 4 - вертикальное оперение, обеспечивающее вертикальную (поперечную) устойчивость.

Вспомогательные части модели - стойки, кабанчик, крючок - служат для запуска модели.

Крыло, стабилизатор и киль обтягивают папиросной или микалентной бумагой.

Конструирование модели планера на практических занятиях включает:

• выбор схемы и определение основных размеров модели;
• определение массы частей модели, нагрузки на единицу несущей поверхности;
• выполнение эскизов и рабочих чертежей;
• разработку и изготовление модели.

Модель должна быть прочной и жесткой. Рекомендуется простой способ конструирования схематической модели планера. Он заключается в определении основных размеров модели в зависимости от размаха крыла. В процессе конструирования допустимы отклонения не более 5-10%.

В авиамоделизме приняты следующие обозначения характерных размеров:

• l - размах крыла;
• b - длина наибольшей хорды крыла;
• S_кp - площадь крыла;
• l_ст - размах стабилизатора;
• b_ст - длина хорды стабилизатора;
• S_ст - площадь стабилизатора;
• S_к - площадь киля;
• L_ф - длина фюзеляжа;
• L_ст - плечо стабилизатора;
• Ц_Т - центр тяжести.

На рисунке 19 указана зависимость размеров модели от размаха крыла (l = 700-800 мм).

Форма крыла, стабилизатора, киля, конфигурация грузиков могут быть различны.

Определив основные размеры модели и выбрав форму основных частей, составляют эскизы, рабочие чертежи деталей.

Ввиду того что черчение изучают в VII классе, руководителю следует на одном из занятий рассказать об основных требованиях, предъявляемых к чертежу, и способах его выполнения.

Обычно эскиз модели выполняют в масштабе 1:5, 1:10, а в натуральную величину чертят ее отдельные части. Сначала вычерчивают каркас крыла (готовое крыло без обтяжки), состоящий из передней и задней кромок, двух концевых закруглений и нервюр - планок, скрепляющих переднюю и заднюю кромки. Это вид крыла в плане (вид сверху). Немного ниже следует начертить вид крыла спереди, по нему сверяют угол поперечного V. Сбоку выполняют профиль нервюры (при постоянной ширине крыла профили одинаковы).

В нижней части листа размещают чертежи стабилизатора, киля, носовой части, фюзеляжа и планки (кабанчика). При помощи кабанчика крыло крепят к фюзеляжу. Для создания угла атаки переднюю кромку крыла присоединяют к большему выступу на планке.

Изготовление модели планера (рис. 20) рекомендуется начать с фюзеляжа, состоящего из рейки 4 длиной 830 мм, сечением 9X8 мм, постепенно уменьшающимся к хвостовой части, и груза 1. Рейку выбирают прямую, без сучков и заусенцев. Груз делают из дощечки толщиной 8 мм и обрабатывают по форме соответственно чертежу, В верхней части груза вырезают уступ для крепления переднего конца рейки. Соединяемые поверхности смазывают клеем, накладывают одну на другую и закрепляют.

Рис. 20. Конструкция схематической модели планера: 1 - груз; 2 - кабанчик; 3 - крыло; 4 - рейка-фюзеляж; 5 - киль; 6 - стабилизатор; 7 - стартовый крючок

Кромки и лонжерон крыла 3 выполняют из реек длиной 500 мм, сечением 5X4 мм. Концевые закругления делают из бамбуковых реек сечением 2 X 1,5 мм. Их изгибают с помощью паяльника мощностью 90 Вт, постоянно сверяя форму с чертежом.

Концы кромок и закруглений для придания угла V соединяют "на ус", для чего срезают их, как показано на рисунке 20, 1. Соединяемые поверхности смазывают клеем и туго обматывают нитками. Нервюры - из сосновых или липовых реек сечением 2 X 1,5 мм. Места для установки нервюр точно размечают по чертежу. Концы нервюр заостряют лопаточкой, на внутренней стороне кромок крыла острием ножа делают небольшие щели (прорези), куда и вставляют смазанные клеем концы нервюр.

Правильность сборки крыла проверяют, накладывая его на чертеж после каждой операции (крепление закруглений, установка нервюр). Необходимо также контролировать, не выступают ли нервюры. Обнаруженные неисправности устраняют.

Кабанчик 2 изготовляют из соснового бруска толщиной 8 мм и длиной 190 мм. Высота переднего выступа стойки для кромки 15 мм, заднего 8 мм, средней части кабанчика 5 мм. Под обоими выступами вырезают небольшие углубления для удобства обвязывания ниткой при креплении кромок крыла. Установив каркас крыла на кабанчик проверяют равновесие, не тяжелее ли одна половина крыла другой.

Стабилизатор 6 изготовляют так же, как и крыло, но с прямыми (без угла V) кромками. Крепят стабилизатор в хвостовой части рейки фюзеляжа, делая в нем небольшие углубления для кромок.

Киль 6 - из бамбуковой рейки сечением 2,5 X 1,5 мм. Изготавливают его так же, как и закругления: вымачивают и гнут над пламенем горелки. Концы заостряют и вставляют в прорезь фюзеляжа.

Сверив все детали с чертежом, приступают к обтяжке крыла и оперения. Для этого необходимы клей и папиросная бумага. Крыло и стабилизатор обтягивают только сверху, причем крыло - по частям: сначала центроплан, потом концевые закругления Полосы бумаги заготавливают на 40-50 мм шире крыла. Кисточкой наносят клеи на кромки и нервюры. Один конец бумажной полосы накладывают на одну сторону, удерживая на месте, другой натягивают и плотно обжимают по кромкам и нервюрам. После высыхания клея излишки бумаги, выступающие за кромки, счищают шлифовальной шкуркой.

Модель собирают, проверяют правильность и прочность крепления крыла.

Передвигая крыло вперед или назад по фюзеляжу, находят нужное положение центра тяжести модели (1/3 часть хорды крыла от задней кромки). Другой способ центровки модели - загрузка носовой части фюзеляжа. После этого к фюзеляжу на расстоянии 20 мм впереди центра тяжести прикрепляют нитками с клеем стартовый крючок 7, выгнутый из стальной проволоки диаметром 1,0-2 мм.

Регулировочные запуски желательно проводить на ровном открытом поле в безветренную погоду. Первые запуски проводят так. Берут модель правой рукой за фюзеляж под крылом, поднимают над головой и выпускают мягким толчком, несколько наклоняя вниз. Если модель взмывает вверх, передвигают крыло назад или загружают носовую часть. При резком снижении (пикировании) модели перемещают крыло вперед. Так добиваются плавного снижения модели - планирования на расстоянии 15-20 м.

Если модель поворачивает вправо или влево, ее "удерживают" на курсе, устраняя перекосы крыла или киля. Иногда модель отклоняется от прямолинейного полета из-за разной массы консолей крыла.

Добившись хорошего планирования модели с рук, приступают к запускам на леере. Крючок для затяжки должен находиться на 15-20 мм впереди центра тяжести модели. Для запуска берут леер длиной 15-20 м. На одном его конце закрепляют проволочное кольцо и флажок из яркой ткани для сигнализации сброса кольца с крючка модели. Запускать планер надо вдвоем. Один (запускающий) держит свободный конец леера, другой (сдающий) - модель с надетым на крючок кольцом леера. Сдающий держит модель над головой, немного подняв ее нос; леер должен быть натянут. Запускающий подает команду "Пускай!", после чего сдающий плавным движением выпускает модель из рук, а запускающий бежит с леером против ветра. Скорость движения запускающего должна соответствовать скорости ветра. Этого достигают тренировкой. Когда модель достигнет высоты, равной длине леера (будет над головой), надо слегка ослабить натяжение последнего и сбросить его (движением вверх и назад). Кольцо леера соскочит с крючка модели, и она перейдет в свободный полет.

Если модель невозможно запустить на полную длину леера, необходимо передвинуть крючок назад. Если модель после выпуска сдающим взмывает, крючок следует передвинуть вперед.

Уязвимым местом многих схематических моделей является крыло: оно разрушается при неумелой затяжке на леере, особенно в ветреную погоду. Интересна модель планера, разработанная авиамоделистами из Ульяновска (рис. 21). Прочность крыла достигается установкой двух дополнительных реек, которые одновременно являются и раскосами центроплана. Крыло собирают, как обычное V-образное, но без нервюр на центроплане. В центральной части устанавливают две рейки длиной 550 мм и сечением 4X3 мм, после чего вклеивают нервюры сечением 2,5 X 1,5 мм из сосны или фанеры. Закругления - из бамбука; кабанчик - из пластины толщиной 8 мм и длиной 180 мм.

Рис. 21. Схематическая модель планера с усиленным крылом: 1 - груз; 2 - кабанчик; 3 - крючок; 4 - фюзеляж; 5 - киль; 6 - стабилизатор; 7 - крыло

Стабилизатор и киль - из сосновых реек сечением 3X2 мм. Фюзеляж изготавливают из сосновой рейки сечением 8X7 мм, груз вырезают из липовой (сосновой) пластины толщиной 8 мм. Буксировочный (стартовый) крючок выгибают из проволоки ОВС диаметром 1,5 мм и привязывают к фюзеляжу нитками с клеем.

Обтяжку крыла, стабилизатора и киля выполняют цветной папиросной бумагой.

Соревнования по моделям планеров. Заключительный этап работы по данной теме - участие членов кружка в соревнованиях. Начиная с кружковых состязаний учащихся следует приучать к выступлению по официальным правилам.

Схематические модели планеров запускают на леере не длиннее 50 м. Продолжительность полета модели в туре 2 мин, число туров 3-5. Это указывают в положении о соревнованиях. Старт моделей - с рук. Авиамоделист, показавший лучший результат по сумме пяти полетов, становится победителем. Если два участника наберут равное число очков (1 с соответствует 1 очку), между ними проводят дополнительный тур для определения победителя.