Проектируем, делаем, взлетаем. Компактный беспилотник своими руками

Биплан- гидроплан с вертикальным взлетом

В свое время было мне знамение, сделать компактный беспилотник. И не просто модель, а беспилотник-гидроплан с функцией вертикального взлета. Есс-но конструкция модели авторская. Модель должна быть небольшой, чтобы в багажник и в салон легко помещалась.

Сидел, листал airwar.ru, рассматривал разные самолетики начала века. Хотелось найти чт-нить необычное – медленно летающие. Мне всегда нравился биплан DH-1, его-то мне и захотелось сделать.

В процессе проектирования все по ходу поменялось, хвост выпрямился. Появились поплавки для посадки на воду. Сходство осталось чисто символическое. Но очень хотелось заложить в конструкцию возможность вертикального взлета и возможность посадки на воду. Да еще гироскоп до кучи на элероны поставить, чтобы модель ровнее летала.

Самой сложной задачей оказалась связать верхние и нижние элероны. Из деревянной линейки были сделаны восемь петель по две каждый элерон, между собой петли связаны карбоновой тягой (полоска 3 мм на 1 мм). Сложнее всего было подогнать размеры этих тяг, поскольку верхнее и нижнее крыло имели разные углы «V» образности. По такой же схеме были соединены два руля направления.

Для увеличения жесткости конструкции – в крылья были вклеены нервюры из двойной потолочки, по 4 на каждое из крыльев. На них опираются распорки между крыльями.

ТТХ
Вес пустышки около 200 грамм
Полетный вес ( с акк 750 мА 11,4 В) – 340 грамм
Размах крыльев 66 см
Длина – 57 см
Общая площадь крыла – около 15 дм кВ
Нагрузка на крыло * — 22 грамма/дм кв
Энерговооруженность 1,4 (предположительная оценка, винт 6*5 дюймов)

Проблемы начались с того, что надо было везти изделие 2Г2В на другой конец Москвы на общественном транспорте, ни в один пакет или коробку он не влезал. Пришлось завернуть его в черный полиэтилен приделать ручку из скотча. Парусность у упакованного изделия оказалось очень высокой. Когда я попытался войти в метро, сквозняком объект чуть не вырвало из рук. Самик чуть не прищемило дверью. Еле-еле увернулся.
Облет состоялся в субботу в середина марта. Лед на Гольяновском пруду был крепкий и не думал еще таять, хотя температурка уже была выше нуля — +1- +2 градуса. Больше всего расстраивало то, что ветерок оказался ощутимым до 3 м/с. Чтобы взлететь вертикально приходилось выжидать момент, когда ветер утихал. Пару раз самик до старта заваливало порывами ветра. Самому поднимать прототип мне было, как всегда, боязно. Не то, что разбить жалко, а хотелось понять летает он как-то или вообще не пригоден для полетов.

В таком раскладе ВСЕГДА нужен летчик-испытатель-универсал, наверное, вы уже догадались, что прототип 2Г2В поднял в воздух Константин.

Сначала с руки, потом с тропинки, потом взлетел вертикально. Больше всего меня беспокоила большая парусность самика, его должно было конкретно сдувать ветром. Как ни странно 2Г2В достойно держался в воздухе и взлетал из любого положения.

Я не очень отследил на каком газу он вертикально взлетел… Но у меня сложилось ощущение, что аппарат поднимался в воздух на половине газа.

После нескольких полетов с аккумулятором 750 мА, его поменяли на 1000 мА-й. Центровка выправилась. Центр тяжести сместился к передней кромке крыла (25-30% от передней кромки).
Последний полет был самым коротким. Константин сделал небольшой круг над прудом и стал заводить самик на посадку под ноги оператору ( то бишь мне), чтобы я крупным планом снял посадку. Но как вы помните ветерок был порывистый, он то и приподнял бипланчик чуть-чуть у самой земли. Всего сантиметров на 60-70.
Наверное, я успел сказать:
— Ух! епт-тыть XXXXX…



Отскочить я не успел, поскольку видел мир через объектив. Удар ниже пояса был не сильным, демпфировала куртка, самик шел на посадку на минимальном газу, можно сказать планировал, Жалко не было второго оператора, чтобы заснять этот момент со стороны. Также появилась парочка свежих мыслей в голове первая, что я очень предусмотрителен как конструктор, когда делаю маленькие и легкие БЛА. А вторая, что на следующие полетушки надо хоккейную раковину захватить.

У модели повреждения оказались не особо страшными – один поплавок порвало пополам и практически оторвало нос фюзеляжа под обрез передней кромки крыльев. Ремонт занял не более 5 минут, поплавок и фюзеляж были просто склеены по месту разлома.

С пропорцией 2Г2В, как стало ясно после полетов я немного перемудрил расстояние между крылом и хвостовым оперением – 18 см ( с коэффициентом 1,5 к ширине крыла), фюзеляж вынес за переднюю кромку крыла всего на 14 см этого оказалось мало. Воткнув большой 3-х баночный акк на 750 мА в самый нос самолета центровка получалась задней около 50%. Только подгрузив нос 1000 мА акком центровка переползла ближе к передней кромке и стала около 30%. В общем хвост надо было делать короче с коэффициентом 1-1,2. Или фюзеляж делать длиннее не 14 см, а сантиметров 16-18 (с коэффициентом 1,3 -1,5 к ширине крыла).
Новинки в конструкции
( Условно, новинки, разумеется. Скорее элементы и приемы, которые я ранее не использовал при конструировании самиков.)
Весь аппарат покрыт яхт-лаком.
Вместо колес, поплавки-лыжи. Может взлетать со снега, с земли вертикально, предположительно с воды.
Большой угол V-образности у обоих крыльев.
Комплектация
Двигатель Turnigy 2730 – 3000
Сервомашинки – 2 по 6 граммов, 1 – 12 граммов
Регулятор HK 15(18)А
Винт 6*5 дюймов
Приемник «Корона» синтезаторный, 35 МГц
Аккумулятор 11.1 В 750 мА*ч

Описание изготовления модели 2Г2В

(2Г2В = биплан-гидроплан с вертикальным взлетом)

В процессе создания модели были использованы эти инструменты и материалы. На фото три вида клеев: польский «Титан», отечественный аналог «Мастер», немецкий аналог «Титана» «Момент».
Клеят они приблизительно одинаково, я в основном пользовался отечественным «Мастером» в этот раз.

Каждое крыло биплана состоит из 3-х секций. Потолочка размечается обычной шариковой ручкой. По металлической линейке вырезаем заготовки. Правая и левая части крыла складываются, углы скругляются на шкурке (бруском, обтянутым шкуркой). При этой операции также сглаживаются погрешности, которые возникли при разделке плитки. Как я заметил за собой. Точность, с которой я режу потолочку — плюс минус миллиметр. Чтобы крыло было идеально симметричным, эти миллиметры выравниваются шкуркой.

В переднюю част заготовок крыла была вклеена карбоновая полоска 3 мм на 1 мм. После чего передняя кромка скруглена на шкурке, а задняя сточена под небольшим углом.

Изготовление нервюр

Для увеличения жесткости конструкции – в крылья были вклеены нервюры из двойной потолочки, по 4 на каждое из крыльев. На них опираются распорки между крыльями. Из двойной потолочки (два листа склеены «Титаном»), вырезаются заготовки 120 на 20 мм.

Обрезаются, далее складываются пакетом, вместе доводятся на шкурке до нужной формы.

Под фюзеляж в каждое из крыльев вклеено основание с профилем нервюры, на 10 мм шире фюзеляжа. Заготовка склеивается из 4-х слоев потолочки – ступеньками.

Доводим до нужной формы на шкурке.

Основание вклеиваем по середине центральной секции крыла. Сначала приклеиваем переднюю часть основания, прижав прищепкой. Затем, когда передняя часть прихватится, склеиваем хвостик.

Под места стыковки секций крыла вклеивается дополнительная полоска шириной 15 мм, на 5 мм полоска должна выступать за край центральной секции, этот уступ послужит основанием при стыковке секций. Полоска приклеивается плотно к нервюре, место склейки фиксируем прищепкой.

Хвостовые балки приклеены к нервюрам центральной секции. От крайних секций отрезаны элероны. В место крепления элеронов в крыло вклеен кусок дискеты, который будет выполнять функции петли.

Заднее оперение также армировано прутком карбона.

Предварительная примерка верхнего крыла к нижнему, примерка хвостового оперения.

Последовательность сборки (склейки) получилась такая. Хвостовые балки были приклеены к верхнему и нижнему крылу. Крылья с приклеенными балками совмещены на 4-х распорках. Совмещал на глазок. Потом склеил. Отдельно было склеено хвостовое оперение. Когда крылья склеились, попил пивка и стал приклеивать хвост. Утром пришло солнышко, сфоткал получившийся объект. С ужасом обнаружил, что миллиметра на три накосячил, когда приклеивал хвост. Отдирать уже не стал…

Сервомашинки крепятся «традиционно». Вырезаем в пенопласте отверстие под серву, приклеиваем прямоугольнички из линейки (приблизительно 7 мм на 15 мм). Под шурупы в прямоугольничках уже просверлены отверстия 1 мм.

Ждем пока высохнет клей, прикручиваем серву штатными шурупами (прилагаются к сервомашинке).

Заготовки под петли вырезаются канцелярским ножом из линейки. Прямоугольнички 5 мм на 10 мм. Между двумя прямоугольничками вклеиваем крадратик 5 мм на 5 мм. Квадратик вклеивал на суперклее «Момент» ( тот же циакрин).

Сверлим отверстие в петле.

Верхнюю часть петли скругляем на шкурке. Потом петля вклеивается в элерон.

В тяге соединяющей элероны верхнего и нижнего крыла, на концах сверлим отверстия.

Тяга фиксируется в петле коротким обрезком карбонового прутка. После того, как я намучился с трескающимся при сверлении карбоном. Мне пришла в голову светлая мысль, что тяги надо было делать из той же деревянной линейки, а оси из канцелярской скрепки. Конструкция получилась бы немного тяжелее, но при планируемой завышенной энерговооруженности самика такое увеличение веса было бы просто незаметно.

Аналогичной тягой соединены два руля направления.

Вид с боку. На этом снимке хорошо видны распорки между крыльями и тяги, которые связывают элероны.

Покрыл якт-лаком нижнию часть самика. Оставил сохнуть на сутки.

Делаем тяги

Наконечник для тяги гнул из 1 мм-й стальной проволоки. Уже слышу реплики из зала:
— Можно сделать из канцелярской скрепки!
Конечно можно, но у меня под рукой оказалась проволока.
Гнем «ступеньку» из проволоки плоскогубцами, высота ступеньки около 5 мм.

Отрезаем наконечник бокорезами.

К карбоновой тяге (пруток 1,5 мм) наконечник прикручивается ниткой, после накрутки смачиваем соединение «Титаном» или циакрином.

Сначала тяга устанавливается на кабанчик руля, потом на нее одевается качалка от сервы. Далее накидываем качалку на серву.

Установка двигателя

Долго я искал микрошурупы, которые оставил на даче. Потом плюнул, приклеил на циакрин.

Крепление под двигатель приклеено на обрезок линейки. Пробовал оторвать – не получилось.

Моторама с уже установленным двигателем 2730.

На «Титане» моторама приклеивается на свое место. Двигатель установлен. На этом снимке также хорошо видно расположение сервомашинок, которые управляют рулем направления и рулем высоты.

Изготовление поплавков

Ширина поплавков 30 мм высота 40 мм. Склеил «коробочкой» одном дыхании. Но с размером кажись промахнулся, со свежего снега биплан влетать не хотел. Поплавки-лыжи надо было делать больше и шире.

Нижняя полоса поплавка приклеивается под грузом.

Красил поплавки питерской акриловой краской, которую купил в книжном магазине. После покраски поплавки покрыты двумя слоями яхт лака «Бор», отечественного производства.

Прикрепить поплавки (лыжи) к крылу быстро не получилось. Я надеялся просто подклеить на нижние хвостовые балки, но получалось как-то хлипковато. Пришлось подклеивать еще одну нервюру под поплавок. Теперь поплавок опирался с одной стороны на хвостовую балку, с другой на нервюру из одинарной потолочки.

Контрольное взвешивание перед выходом на пруд. Весовая категория до 400 граммов.
Полетный вес 340 граммов.
После взвешивания гидроплан был оттриммирован.

Приемник установлен 4-х граммовый 4-х канальный «Корона» 35 МГц.

Антенну запустил под крыло, по верхней хвостовой балке и «загнул» под хвост, чтобы, как говорил мой учитель труда:
— При работе на токарном станке, концы болтаться не должны!
Это его высказывание вызывало бурю эмоциональных ассоциаций у моих одноклассников.

Фюзеляж изначально проектировался под акк 610 мА, но хорошо что фюзеляж сделал пошире…
750 мА и 1000 мА акки встали как родные в распор, практически их не надо было фиксировать.

Окрашен самик удачно. На фоне неба его видно достаточно далеко.

Заход на посадку.

Одна из удачных посадок на снег.

В одном из полетов отказали элероны, в полете с сервы соскочила качалка. Ну, да забыл прикрутить.

Продолжение

Вторые полетушки состоялись только в июле. На пожарном пруду. Напрягало только то, что народу на пруду было много. стояла жуткая жара.Модель садилась на воду, но вот взлететь с воды не получилось. Размер поплавков оказался мал.