Средство от Дракулы

Автор: Юрий Смирнов smir@kvidex.ru
Опубликовано в журнале "Компьютерра" №46 от 09 декабря 2008 года

Еще три года назад мне захотелось сделать настоящий самолет, пусть маленький, авиамодель, но "с нуля". Чтобы даже чертежей на него не было. Чтобы все заново…

Cамолет Можайского превосходил зарубежные аналоги по всем характеристикам, только не летал… Анекдот

Вот этот анекдот "из Интернета" и подтолкнул меня подумать над аэродинамической схемой "летающее крыло". Сначала возникли амбициозные планы - сделать копию самолета Можайского на электрической тяге[www.airwar.ru/history/constr/russia/constr/mogaisk.html.], но вскоре я понял, что столкнусь с непреодолимыми технико-финансовыми сложностями.

Катализатором нового витка работ над проектом стал "тряпочный" самолет RC kite, "средство от Дракулы", как я окрестил его. Видеоролик полетов RC kite попался мне на YouTube[ru.youtube.com/watch?v=3Mze7xKWtOw.]. Аппарат шикарно "рассекал" ночью, отпугивая летучих мышей светодиодной бортовой подсветкой. Готовой модели в московских магазинах я не нашел, продавцы не понимали даже, чего я от них хочу[Заказать можно было с www.ebay.com, там игрушка стоила 128 "зеленых", но тогда посылку пришлось бы ждать месяц или два.].

Нам разум дал

Делать самолет из "тряпки", как г-н Можайский, я не решился, в дело пошла моя любимая потолочная плитка (депрон, 3 мм). Чтобы крыло имело достаточную жесткость, пришлось склеить две плитки. Размеры трапеции крыла прикинул на глаз - 36 см "нос", 48 см "корма". Длина 36 см. Потолочная плитка клеится "Титаном" долго; крыло сохло под грузом больше двух суток. Мотораму выпилил из алюминиевого уголка 40 мм. Она крепится винтами на сосновой рейке, которая является несущей частью всей конструкции. Элевоны подвешиваются на армированном скотче; на маленьких винтиках прикручивается хвост.

У самолетов типа "летающее крыло" отсутствуют рули направления и высоты. Летательный аппарат управляется двумя элевонами. Принцип такой: оба элевона опускаем вниз, самолет летит вверх, поднимаем элевоны - полетели вниз. А если отклонять их в противоположные стороны, то модель с креном поворачивает направо или налево. Чтобы реализовать это на практике, к каждому элевону присоединяем по сервомашинке… Тут-то и начинаются "приключения".

Управляющие сигналы с обычного авиамодельного приемника (и передатчика, разумеется) никак не соответствуют желаемому движению элевонов. Полазив по форумам, я нашел "примочку", которая могла решить мои проблемы; называется она V-микшер - малюсенькая платка размером с ноготь мизинца, с двумя стандартными управляющими входами под первый и второй канал управления; на выходе имеются, соответственно, два управляющих выхода на сервоприводы, которые благодаря конвертеру сигнала начинают вести себя как положено. Микшер я отыскал в "хоббийном" магазине, стоил он 900 рублей. Пришлось покупать, очень хотелось доделать модель.

…и пламенный мотор

По прикидкам получалось, что вес "летающего крыла" не превысит 400 г; сперва я начал искать двигатель исходя из конструктивных пропорций самолета Можайского - мощность двигателя 22,5 кВт при весе самолета 900–1200 кг. Поскольку масса моей модельки была в 2500 раз меньше, то и двигатель надо было найти во столько же раз менее мощный - 9 Вт. Увы, ни в одном из известных мне магазинов такого бесколлекторного движка не оказалось.

В Люблино[Об этом магазине я писал в "КТ" №5, 2008.] нашлись небольшие "бесколлекторники" от E-Sky по 400 рублей. Купил сразу два: на 100 и на 50 Вт, плюс регулятор и маленький литий-полимерный аккумулятор на 800 мАч. Менеджер в торговом зале торжественно пообещал мне, что стоваттный двигатель даст 700 г тяги. На вопрос, какой винт ставить, чтобы получить такую тягу? последовал исчерпывающий ответ: винтов у нас пока нет…

Пришлось ехать на Сущевку в "Пилотаж". Продавец быстро подобрал винт; возникла странная ситуация: на 50-ваттный движок шел 8- и 9-дюймовый винт, а на 100-ваттный - аж 10-дюймовый. Ситуация странная потому, что в прошлом году 200-ваттный двигатель с 9-дюймовым винтом норовил воспламениться через 15 секунд работы[См. "КТ" №30, 2007.].

Чтобы измерить тягу новых двигателей, построил испытательный стенд. Его конструкция на базе шасси от игрушечной машинки пришла мне в голову на даче, после грозы, 13 июня, в пятницу. Первым на стенд я установил маленький 50-ватный движок (E-Sky ЕК5-0001, 30 г, 1500 об./мин.) c гигантским, на мой взгляд, пропеллером 9*3,8[9*3,8 - диаметр винта 9 дюймов (дюйм, напомню, равен 2,54 см), шаг 3,8 дюйма. Чем больше шаг, тем сильнее винт "вкручивается" в воздух и тем большую нагрузку дает на двигатель (и большую тягу).]. Конструкция была привязана через цифровой безмен к ножке теннисного стола. "Нажал на педаль", и безмен показал 350 г тяги на неполном газу. Повторив эксперимент несколько раз, я потрогал движок - он был чуть теплый!

Следующий двигатель весил в полтора раза больше (E-Sky ЕК5-0002В, 45 г, 1000 об./мин.); я тестировал его уже с другим винтом - 9*6. На неполном газу он легко выдал 420 г тяги, а с винтом 10*4,7 удалось добиться тяги более 500 г. Этого было достаточно. Энерговооруженность "пепелаца" получалась 1,1–1,2 (отношение тяги к весу), почти как у СУ-30. При таких характеристиках самолет теоретически может взлетать вертикально, как ракета. В общем, можно было везти его на испытательный аэродром - на дачу.

Всё выше, и выше, и выше!..

После сборки самолет работать отказался, я занервничал и стал в легкой панике переподключать на приемнике разъемы сервомашин и регулятора. Вовремя остановить меня было некому. Жертвой спешки стал E-Sky’евский приемник - я его спалил. На следующий день пришлось позаимствовать приемник у "Дракона"[ См. "КТ" №25-26, 2007.].

Теперь предстояло как-то разместить на борту электронику. Можно было, конечно, прилепить ее на двухсторонний скотч, но у фирменного тряпочного "прототипа" все это хозяйство было убрано в обтекаемую пластмассовую гондолу. Мне захотелось такую же. Вспомнил про воздушный корабль Робура-завоевателя (см. одноименный роман Жюля Верна), - его корпус был сделан из папье-маше. Форму для гондолы я вылепил из пластилина и начал обклеивать ее кусочками ватмана: понадобилось пять-шесть слоев.

Аккумулятор и аппаратура легли в гондолу практически идеально, гондолу приклеил на крыло скотчем. И… самолет готов! Общий вес получился 410 г.

Последнее, что предстояло сделать, - отрегулировать положение рулей-элевонов. Выражаясь профессиональным языком летчиков-испытателей, "оттриммировать модель". Это нужно, чтобы нейтральное положение ручки управления соответствовало строго горизонтальному положению элевонов. Вначале положение рулей регулируется вручную (плоскогубцами подгибаем проволочные тяги), потом включаем радиоуправление, и окончательное триммирование осуществляется с пульта управления, на котором для каждого канала предусмотрен ползунок триммера.

Медлить мы с дочерью не стали и пошли в поле - запускать. Первый полет закончился традиционной мертвой петлей и встречей с землей. Винт был сломан, а запуски отложены на завтра.

Полеты следующего дня показали, что я неправильно выбрал центр тяжести для модели - 15 см от передней кромки крыла; с неработающим двигателем самолет сносно планировал, но стоило включить движок, как хвост заваливался вниз, и модель норовила сделать мертвую петлю.

К следующим полетам в конструкцию были внесены существенные изменения. Аккумулятор был заменен на более мощный, емкостью 1200 мАч. Его я загнал в нос гондолы, а саму гондолу сдвинул максимально вперед. Центр тяжести сместился сантиметра на три. Кроме того, на "крыло" были установлены два светодиода, которые через переменный резистор подключались ко второму маленькому аккумулятору на 350 мАч, 7,4 В. Вес самолета после доработок достиг 490 г. Увы, я снова поспешил - светодиоды оказались разных номиналов и горели с разной яркостью. Но уж очень хотелось поскорее выйти в поле и "задать жару" летучим мышам.

Тяга двигателя явно превышала массу аппарата, моделька получилась очень шустрой. Если бы самолет летал медленно и плавно, как дирижабль с моторчиком, тогда бы я успевал реагировать на его финты в воздухе. Но в данном случае он больше походил на бешеную бабочку, которой воткнули в одно место стоваттный движок. Мне не хватало быстроты реакции. Несмотря на емкий аккумулятор и избыточную энерговооруженность, удержать "летающее крыло" в воздухе больше 20 секунд было трудно. Хорошо, хоть заснять модель в полете успели…