Модель самолета

Сингапурских авиалиний Боинга 747-400 Масштабная демонстрационная модель

Группа студентов со своими деревянными моделями самолетов в Зонте , Сербия, 1936 год.

Модель самолета — это физическая модель существующего или воображаемого самолета , которая обычно создается для демонстрации, исследования или развлечения. Модели самолетов делятся на две основные группы: летающие и нелетающие. Нелетающие модели также называются статическими, демонстрационными или полочными моделями.

Производители самолетов и исследователи создают модели аэродинамических труб для проверки аэродинамических свойств, фундаментальных исследований или разработки новых конструкций. Иногда моделируется только часть самолета.

Статические модели варьируются от игрушек массового производства из белого металла или пластика до высокоточных и детализированных моделей, изготовленных для музейной экспозиции и требующих тысяч часов работы. Многие из них доступны в наборах, обычно изготовленных из полученного литьем под давлением полистирола или смолы, .

Летающие модели варьируются от простых игрушечных планеров , сделанных из листов бумаги, бальзы , картона или пенополистирола , до масштабных моделей, изготовленных из бальзы, бамбуковых палочек, пластика (включая формованный или листовой полистирол и пенополистирол ), металла и синтетической смолы. , либо отдельно, либо из углеродного волокна или стекловолокна , и покрыты папиросной бумагой , майларом и другими материалами. Некоторые из них могут быть большими, особенно когда они используются для исследования летных свойств предлагаемого полномасштабного самолета.

Аэродинамические исследования и макеты

в аэродинамической трубе. Модель гидросамолета Луар-Ньюпор LN-10

Модели созданы для исследовательских испытаний в аэродинамической трубе и в свободном полете и могут иметь компоненты, которые можно заменять для сравнения различных приспособлений и конфигураций, или иметь такие функции, как элементы управления, положение которых можно перемещать в соответствии с различными конфигурациями полета. Они также часто оснащаются датчиками для точечных измерений и обычно монтируются на конструкции, обеспечивающей правильное выравнивание с потоком воздуха и обеспечивающей дополнительные измерения. Для исследования в аэродинамической трубе иногда необходимо лишь изготовить часть предлагаемого самолета.

Для развития производства также строятся полномасштабные статические инженерные модели, часто изготовленные из материалов, отличных от предложенной конструкции. Опять же, зачастую моделируется только часть самолета.

Статические модели отображения

Модель Lufthansa Focke-Wulf Fw 200 Condor на выставке

Статические модели самолетов не могут летать и используются для демонстрации, обучения и используются в аэродинамических трубах для сбора данных для проектирования полномасштабных самолетов. Они могут быть построены с использованием любого подходящего материала, который часто включает пластик, дерево, металл, бумагу и стекловолокно, и могут быть построены в определенном масштабе, чтобы размер оригинала можно было сравнить с размером других самолетов. Модели могут быть готовыми или требовать покраски или сборки с помощью клея, шурупов, скрепления или того и другого.

Многие авиакомпании мира разрешают моделировать свои самолеты для рекламы. Раньше авиакомпании заказывали крупномасштабные модели своих самолетов и поставляли их туристическим агентствам в качестве рекламной продукции. Настольные модели самолетов можно дарить аэропортам, авиакомпаниям и государственным чиновникам для продвижения авиакомпании или празднования нового маршрута или достижения.

Шкала

См. Также: Список размеров масштабных моделей.

Статические модели самолетов в основном доступны на рынке в различных масштабах : от 1:18 до 1:1250 . Наборы пластиковых моделей, требующие сборки и покраски, в основном доступны в масштабах 1:144 , 1:72 , 1:48 , 1:32 и 1:24 . Модели из литого металла (предварительно собранные и окрашенные на заводе) доступны в масштабах от 1:48 до 1:600 .

Шкалы не случайны, а обычно основаны на делениях либо имперской , либо метрической системы .Например, масштаб 1:48 составляет от 1/4 дюйма до 1 фута (или от 1 дюйма до 4 футов), а 1:72 — от 1 дюйма до 6 футов, а в метрических масштабах, таких как 1:100, 1 сантиметр равен 1 метру. .Масштаб 1:72 был представлен в наборах деревянных и металлических моделей самолетов Skybirds в 1932 году, за ним последовала компания Frog , которая использовала тот же масштаб с 1936 года в своем бренде « Frog Penguin ». Масштаб 1:72 был популяризирован в США во время Второй мировой войны военным министерством США после того, как оно запросило модели часто встречающихся одномоторных самолетов в этом масштабе и многомоторных самолетов в масштабе 1:144. Они надеялись улучшить навыки распознавания самолетов , и эти шкалы были компромиссом между размером и детализацией. После Второй мировой войны производители продолжили использовать эти весы, однако комплекты добавляются и в других подразделениях имперской системы. 1:50 и 1:100 распространены в Японии и Франции, где используется метрическая система. Рекламные модели для авиакомпаний производятся в масштабах от 1:200 до 1:1200.

Некоторые производители изготавливали самолеты в масштабе 1:18 для автомобилей того же масштаба. Модели самолетов, военной техники , фигурки , автомобили и поезда имеют разные общие масштабы, но есть некоторые пересечения. Существует значительное количество дубликатов более известных предметов в разных масштабах, что может быть полезно для с принудительной перспективой коробочных диорам .

Старые модели часто не соответствовали установленному масштабу, поскольку их размер соответствовал размеру коробки, и их называют «коробочным масштабом».

Материалы

Детали пластиковой модели самолета все еще находятся на дереве литья под давлением

Бумажная модель Dornier X летающей лодки

Наиболее распространенной формой производства комплектов является литьевой полистирольный пластик, формованный в стальных формах. Пластиковые гранулы нагреваются до состояния жидкости и подаются в форму под высоким давлением через деревья, которые удерживают все детали и обеспечивают приток пластика к каждой части формы. Это обеспечивает более высокую степень автоматизации, чем другие производственные процессы, но пресс-формы требуют больших производственных циклов, чтобы покрыть затраты на их изготовление. Сегодня это происходит в основном в Азии и Восточной Европе. Меньшие тиражи возможны при использовании медных форм, а некоторые компании используют формы из смолы или резины, но, хотя стоимость формы ниже, долговечность также ниже, а затраты на рабочую силу могут быть намного выше.

Наборы смолы изготавливаются в формах, аналогичных тем, которые используются для пластиковых наборов ограниченного тиража, но эти формы обычно не столь долговечны, что ограничивает их производство меньшими партиями, а цены на готовую продукцию выше.

Вакуумная формовка — еще одна распространенная альтернатива, но она требует больше навыков, а детали должен предоставить разработчик модели. Существует несколько комплектов фототравленного металла, которые обеспечивают высокий уровень детализации, но не способны воспроизводить сложные кривые.

Масштабные модели также можно сделать из бумаги или картона. Коммерческие модели в основном печатаются издателями в Германии или Восточной Европе, но могут распространяться через Интернет, причем некоторые из них предлагаются таким образом бесплатно.

Со времен Первой мировой войны до 1950-х годов статические модели самолетов также строились из легкого бамбука или пробкового дерева и покрывались папиросной бумагой так же, как и летающие модели. Это был трудоемкий процесс, который отражал фактическое строительство самолетов в начале Второй мировой войны . Многие производители моделей создавали модели по чертежам реальных самолетов.

К готовым настольным моделям относятся модели, изготовленные из стекловолокна для турагентов и производителей самолетов, а также коллекционные модели, изготовленные из литого под давлением металла, красного дерева, смолы и пластика.

Углеродные волокна и стекловолокно становятся все более распространенными в комплектах авиамоделей. В моделях вертолетов основные рамы и лопасти несущего винта часто изготавливаются из углеродного волокна, а также нервюры и лонжероны в крыльях самолетов.

Летающие модели

Планер, запускаемый вручную, в свободном полете.

Некоторые летающие модели, известные под общим названием «авиомоделирование» , напоминают уменьшенные версии полномасштабных самолетов, в то время как другие построены без намерения выглядеть как настоящие самолеты. Также есть модели птиц, летучих мышей и птерозавров (обычно орнитоптеров ). модели Уменьшенный размер влияет на число Рейнольдса , которое определяет, как воздух реагирует при прохождении мимо модели, и по сравнению с полноразмерным самолетом размер необходимых поверхностей управления, устойчивость и эффективность конкретных секций профиля могут значительно отличаться, что требует внесения изменений в дизайн.

Контроль

Летающими моделями самолетов обычно управляют одним из трех методов.

• Модели самолетов свободного полета (F/F) не управляются ничем, кроме рулей, которые должны быть предварительно настроены перед полетом, и должны иметь высокую степень естественной устойчивости. Большинство свободно летающих моделей представляют собой планеры без двигателя или с резиновым приводом. Они предшествовали пилотируемому полету.
• В моделях самолетов с линией управления (C/L) используются веревки или провода для привязки модели к центральной оси, которую удерживают рукой или к шесту . Затем самолет летает по кругу вокруг этой точки, закрепляясь одним тросом, а второй обеспечивает управление тангажем через соединение с рулем высоты. Некоторые используют третий трос для управления дроссельной заслонкой. Есть много категорий соревнований. Скоростные полеты делятся на классы в зависимости от объема двигателя. Скоростные самолеты класса «D» 60-го размера могут легко развивать скорость, значительно превышающую 150 миль в час (240 км/ч).
• Радиоуправляемые самолеты имеют контроллер, который управляет передатчиком , который посылает сигналы на приемник в модели для приведения в действие сервоприводов, которые регулируют органы управления полетом модели аналогично полноразмерному самолету. управляются напрямую по радиосигналу Традиционно сервоприводы , однако в современных экземплярах часто используются компьютеры управления полетом для стабилизации модели или даже для ее автономного управления. Особенно это касается квадрокоптеров . Простейшие контроллеры полета были впервые представлены в моделях вертолетов, при этом автономные электронные гироскопы стабилизировали управление рулевым винтом. Как и в случае с квадрокоптерами, теперь это распространилось на все элементы управления полетом.

Строительство

Чрезвычайно легкая модель для внутреннего полета класса F1D с покрытием из микропленки.

Летающая модель Королевского авиазавода SE5a времен Первой мировой войны с пенопластовыми летающими поверхностями из набора.

Конструкция летающих моделей может отличаться от конструкции статических моделей, поскольку основными факторами являются вес и прочность.

Летающие модели заимствовали методы строительства полноразмерных самолетов, хотя использование металла ограничено. Они могут состоять из формирования рамы с использованием тонких досок из легкого дерева, например бальзы, для дублирования формирователей , лонжеронов , лонжеронов и нервюр старинного полноразмерного самолета или, на более крупных моделях (обычно с двигателем), вес которых меньше листы дерева, пенополистирол и деревянный шпон В некоторых случаях можно использовать . Затем ему придают гладкую запечатанную поверхность, обычно с помощью авиационной пасты . Для легких моделей используется папиросная бумага. Для более крупных моделей (обычно с питанием и радиоуправлением) на модель наносят термоотверждаемую или термоусадочную пленку или термоусадочную синтетическую ткань. Покрытие микропленкой используется для самых легких моделей и делается путем нанесения нескольких капель лака на несколько квадратных футов воды и протягивания через нее проволочной петли, в результате чего создается тонкая пластиковая пленка.Летающие модели можно собирать из комплектов, строить по чертежам или делать полностью с нуля. Комплект содержит необходимое сырье, обычно деревянные детали, вырезанные штампом или лазером, некоторые формованные детали, планы, инструкции по сборке и, возможно, прошли летные испытания. Планы предназначены для более опытных моделистов, поскольку строитель должен сам изготовить или найти материалы. Строители Scratch могут рисовать свои собственные планы и сами брать все материалы. Любой метод может быть трудоемким, в зависимости от рассматриваемой модели.

Чтобы сделать хобби более доступным, некоторые поставщики предлагают модели «Почти готовы к полету » (ARF), которые сводят к минимуму требуемые навыки и сокращают время сборки до менее 4 часов по сравнению с 10–40 или более для традиционного комплекта. Также доступны самолеты с радиоуправлением Ready To Fly (RTF), однако для многих создание моделей остается неотъемлемой частью хобби. Для более массового рынка пенопласты, отлитые под давлением из легкого пенопласта (иногда армированного), сделали полеты в помещении более доступными, и многим из них требуется немного больше, чем прикрепление крыла и шасси.

Планеры

модель планера с типичной внутренней структурой

Планеры не имеют прикрепленной силовой установки . Планеры более крупных уличных моделей обычно представляют собой планеры с радиоуправлением , которые приводятся в движение вручную против ветра с помощью троса, прикрепленного к крюку под фюзеляжем с кольцом, так что трос падает, когда модель находится над головой. Другие методы включают запуск катапульты с использованием эластичного банджи-шнура . Новый «диска» стиль ручного запуска в значительной степени вытеснил более ранний тип запуска «копья». Также используются наземные электрические лебедки, ручная буксировка и буксировка наверх с использованием самолета со вторым двигателем.

Планеры поддерживают полет за счет использования ветра в окружающей среде. Холм или склон часто создают восходящие потоки воздуха, которые поддерживают полет планера. Это называется парением по склону , и радиоуправляемые планеры могут оставаться в воздухе до тех пор, пока сохраняется восходящий поток. Другим способом достижения высоты на планере является использование термиков , которые представляют собой столбы теплого восходящего воздуха, создаваемые разницей температур на земле, например, между асфальтированной парковкой и озером. Нагретый воздух поднимается вверх, увлекая за собой планер. Как и в случае с самолетом с двигателем, подъемная сила достигается за счет действия крыльев при движении самолета по воздуху, но в планере высота достигается за счет полета в воздухе, который поднимается быстрее, чем самолет тонет.

Прогулочные планеры — это легкие модели самолетов, которые управляются с помощью подъемной силы, создаваемой пилотом, следующим в непосредственной близости. Другими словами, планер парит по склону с восходящим потоком движущегося пилота (см. Также «Управляемое парение по склону »).

Источники питания

Типичная модель с резиновым приводом, в которой резиновая лента (спрятанная в фюзеляже) затягивается поворотом пропеллера назад, в данном случае с помощью рукоятки.

Модели с двигателем содержат бортовую силовую установку — механизм, обеспечивающий движение самолета по воздуху. Электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенными двигательными системами, но другие типы включают ракеты , небольшие турбины , импульсные реактивные двигатели , двигатели на сжатом газе и устройства с натяжной (скрученной) резиновой лентой.

Резина

Самый старый метод приведения в действие моделей свободного полета - это эластичный двигатель (или расширяемый двигатель) Альфонса Пено 1871 года, по сути, представляющий собой длинную резиновую ленту , которую перед полетом скручивают для увеличения натяжения. Это наиболее широко используемая силовая установка, которую можно найти во всем: от детских игрушек до моделей для соревнований. Эластик обеспечивает простоту и долговечность, но имеет короткое время работы, а начальный высокий крутящий момент полностью заведенного двигателя резко падает, прежде чем выйти на плато до стабильной выходной мощности, пока последние обороты не раскрутятся и мощность не упадет полностью. Его эффективное использование является одной из задач соревновательного полета на резине в свободном полете, а пропеллеры изменяемого шага, дифференциальное наклон крыла и хвостового оперения, а также настройки руля направления, контролируемые таймерами, могут помочь управлять крутящим моментом. В соревновательных классах также обычно существуют ограничения по весу двигателя. Несмотря на это, модели достигли полета продолжительностью почти 1 час.

Сжатые газы

Хранящийся сжатый газ, обычно углекислый газ (CO ₂ ), может приводить в действие простые модели, подобно тому, как наполняют воздушный шар и затем выпускают его. Сжатый CO ₂ также может использоваться для приведения в действие расширительного двигателя, вращающего пропеллер . Эти двигатели могут включать в себя регуляторы скорости и несколько цилиндров, а также способны приводить в движение легкие радиоуправляемые самолеты . Gasparin и Modela — два недавних производителя _{двигателей, работающих на CO2} . CO ₂ , как и резина, известен как «холодная» энергия, поскольку не выделяет тепла.

Пар даже старше, чем резина, и, как и резина, он внес большой вклад в историю авиации , но сейчас используется редко. В 1848 году Джон Стрингфеллоу управлял моделью с паровым двигателем в Чарде, Сомерсет , Англия . Сэмюэл Пирпонт Лэнгли построил модели как с паровым двигателем, так и с двигателем внутреннего сгорания, которые прослужили долгие годы. полеты.

Баронет сэр Джордж Кэли построил и летал на моделях авиационных двигателей внутреннего и внешнего сгорания, работающих на порохе, в 1807, 1819 и 1850 годах. У них не было кривошипа, а орнитоптеры вместо пропеллера работали заслонки, похожие на . Он предположил, что топливо может быть слишком опасным для пилотируемых самолетов.

Внутреннее сгорание

«Гигантский масштаб» с размахом крыльев Lockheed C-130 Hercules, радиоуправляемой летающей моделью с четырьмя двигателями внутреннего сгорания. Экипаж из пяти человек летает и обслуживает его.

Основная статья: Модель двигателя

Для более крупных и тяжелых моделей наиболее популярной силовой установкой является двигатель со свечой накаливания . Тлеющие двигатели работают на смеси медленно горящего метанола , нитрометана и смазки ( касторового или синтетического масла ), которая продается предварительно смешанной как тлеющее топливо. Для светящихся двигателей требуется внешний пусковой механизм; Свеча накаливания должна быть нагрета до тех пор, пока она не станет достаточно горячей для воспламенения топлива для запуска двигателя. Цилиндры возвратно-поступательного движения передают крутящий момент на вращающийся коленчатый вал , который является основной выходной мощностью двигателя. Некоторая мощность теряется при преобразовании линейного движения во вращательное, а также из-за потерь тепла и несгоревшего топлива, поэтому эффективность низкая.

Модели авиационных двигателей

Они оцениваются по объему двигателя и варьируются от 0,01 куб. Дюймов (0,16 куб. См) до более 1,0 куб. Дюймов (16 куб. См). Самые маленькие двигатели могут вращать пропеллер диаметром 3,5 дюйма (8,9 см) со скоростью более 30 000 об / мин, а более крупные двигатели вращаются со скоростью 10–14 000 об / мин.

Простейшие тлеющие двигатели используют двухтактный цикл . Эти двигатели недороги и имеют самое высокое соотношение мощности к весу среди всех тлеющих двигателей, но они шумны и требуют значительных глушителей расширительной камеры , которые можно настраивать . Четырехтактные тлеющие двигатели, независимо от того, используют ли они тарельчатые клапаны или, реже, поворотные клапаны, более экономичны, но обеспечивают меньшую мощность, чем аналогичные двухтактные двигатели. Мощность, которую они обеспечивают, больше подходит для поворота винтов большего диаметра для облегчения планеров с более высоким лобовым сопротивлением, например, в бипланах . Четырехтактные двигатели сейчас популярны, поскольку они тише двухтактных двигателей и доступны в конфигурациях с горизонтально-оппозитными близнецами и радиальными двигателями . Варианты включают многоцилиндровые двигатели, бензиновые двигатели с искровым зажиганием, карбюраторные дизельные двигатели и двигатели с переменной степенью сжатия. Дизели предпочтительнее из-за их выносливости, имеют более высокий крутящий момент и при заданной мощности могут «раскачивать» пропеллер большего размера, чем тлеющий двигатель. Производство авиационных двигателей в домашних условиях – это само по себе хобби.

Самолеты и ракеты

Миниатюрная реактивная турбина

с многолопастным пропеллером В ранних моделях самолетов «реактивного» типа использовался канальный вентилятор , расположенный внутри воздуховодов, обычно в фюзеляже. Вентиляторы обычно приводились в движение двухтактными двигателями с высокими оборотами. Обычно они имели рабочий объем от 0,40 до 0,90 куб. Дюймов (от 6,6 до 14,7 куб. См), но некоторые из них были всего лишь 0,049 куб. Дюймов (0,80 куб. См). Эта конструкция «вентилятор в трубе» была успешно принята для реактивных самолетов с электрическим приводом, в то время как самолеты с канальным вентилятором с тлеющим двигателем сейчас встречаются редко. Малые реактивные газотурбинные двигатели теперь используются в моделях для любителей, которые напоминают упрощенные версии турбореактивных двигателей, используемых на коммерческих самолетах, но не уменьшены в масштабе, поскольку в игру вступают числа Рейнольдса. Первая турбина, разработанная любителями, была разработана и запущена в эксплуатацию в 1980-х годах, но недавно стали доступны коммерческие образцы. Турбины требуют специального проектирования и точного производства, и некоторые из них были построены на основе турбокомпрессоров автомобильных двигателей . Владение или эксплуатация самолета с газотурбинным двигателем обходится непомерно дорого, и многие национальные клубы (как в США) Академия модельной аэронавтики ) требует, чтобы члены прошли сертификацию для безопасного их использования. Фау-1, двигатели летающей бомбы импульсно-реактивные Также использовались поскольку они обеспечивают большую тягу в меньшем корпусе, чем традиционные тлеющие двигатели, но не получили широкого распространения из-за чрезвычайно высокого уровня шума, который они производят, и являются незаконными в некоторых странах.

Ракетные двигатели иногда используются для ускорения планеров и планеров. Самый ранний специально созданный ракетный двигатель появился в 1950-х годах, когда был представлен двигатель Jetex , в котором использовались твердотопливные гранулы, воспламеняемые фитилем, в корпусе многоразового использования. двигатели одноразового использования Летчики теперь также могут использовать ракетные для обеспечения короткого, менее 10-секундного всплеска мощности. Правительственные ограничения в некоторых странах сделали ракетные двигатели редкими, но во многих местах они были смягчены, и их использование расширялось, однако реклассификация из «дымообразующих устройств» в «фейерверки» затруднила их повторное получение.

Электроэнергия

довоенной эпохи. Небольшая электрическая модель Bleriot XI

В моделях с электрическим приводом используется электродвигатель , питаемый от источника электроэнергии — обычно от аккумулятора . Электрическая энергия начала использоваться в моделях в 1970-х годах, но ее стоимость задержала широкое распространение до начала 1990-х, когда стали доступны более эффективные аккумуляторные технологии и бесщеточные двигатели , в то время как стоимость двигателей, батарей и систем управления резко упала. В настоящее время электроэнергия преобладает в моделях Park-Flyer и 3D-Flyer , обе из которых небольшие и легкие, где электроэнергия обеспечивает большую эффективность и надежность, меньше обслуживания и беспорядка, более тихий полет и почти мгновенный отклик дроссельной заслонки по сравнению с двигателями внутреннего сгорания. .

В первых электрических моделях использовались коллекторные двигатели постоянного тока и никель-кадмиевые (NiCad) перезаряжаемые элементы, которые обеспечивали время полета от 5 до 10 минут, в то время как сопоставимый двигатель накаливания обеспечивал удвоенное время полета. В более поздних электрических системах использовались более эффективные бесщеточные двигатели постоянного тока (NiMh) батареи большей емкости и никель-металлогидридные , что значительно улучшило время полета. Кобальтовые и литий-полимерные батареи (LiPoly или LiPo) позволяют увеличить время полета на электричестве, превосходя время полета накаленных двигателей, в то время как более прочные и долговечные литий-железо-фосфатные батареи, не содержащие кобальта, также становятся популярными. Солнечная энергия также стала практичной для любителей радиоуправления, и в июне 2005 года в Калифорнии был установлен рекорд полета - 48 часов 16 минут. Теперь можно питать большинство моделей весом менее 20 фунтов (9,1 кг) электроэнергией по цене, эквивалентной или меньшей, чем у традиционных источников питания.

Недавние разработки привели к использованию бесщеточных трехфазных двигателей в авиамоделировании. Бесщеточные двигатели более мощные и обеспечивают больший крутящий момент и эффективность. Конструкция бесщеточных двигателей также означает меньшее внутреннее трение, поскольку нет необходимости в контакте щеток с какими-либо вращающимися частями. Такое повышение эффективности приводит к увеличению времени полета.

Типы силовых установок

Большинство моделей самолетов с двигателями, включая модели с электрическим приводом, двигателем внутреннего сгорания и моделями с резиновым приводом, создают тягу за счет вращения воздушного винта. Пропеллер является наиболее часто используемым устройством. Пропеллеры создают тягу за счет подъемной силы, создаваемой крыловидными секциями лопастей, которая выталкивает воздух назад.

Пропеллеры

Пропеллер большого диаметра и малого шага обеспечивает большую тягу и ускорение на низкой скорости полета, тогда как винт малого диаметра и большего шага жертвует ускорением ради более высоких максимальных скоростей. Производитель может выбрать один из нескольких винтов, соответствующих модели, но неподходящий винт может снизить производительность, а если он слишком тяжелый, вызвать чрезмерный износ силовой установки. Пропеллеры моделей самолетов обычно указываются как диаметр × шаг в дюймах. Например, гребной винт 5 х 3 имеет диаметр 5 дюймов (130 мм) и шаг 3 дюйма (76 мм). Шаг — это расстояние, на которое пропеллер продвинулся бы, если бы он совершил один оборот в твердой среде. Наиболее распространены двух- и трехлопастные винты.

Для передачи энергии пропеллеру используются три метода:

• В системах с прямым приводом или карданному валу двигателя гребной винт прикреплен непосредственно к коленчатому . Такое расположение предпочтительнее, когда пропеллер и силовая установка работают близко к пиковому КПД при одинаковых оборотах . Прямой привод наиболее распространен среди двигателей, работающих на топливе. Редко некоторые электродвигатели имеют достаточно высокий крутящий момент и достаточно низкую скорость, а также могут использовать прямой привод. Эти двигатели обычно называют бегунками .
• Редукторный привод использует шестерни для снижения частоты вращения вала, поэтому двигатель может вращаться намного быстрее. Чем выше передаточное число, тем медленнее вращается винт, что также увеличивает крутящий момент примерно на такое же соотношение. Это часто встречается на более крупных моделях и на моделях с необычно большими пропеллерами. Редукторный привод настраивает силовую установку и воздушный винт на оптимальные рабочие скорости. Пропеллеры с редуктором редко встречаются в двигателях внутреннего сгорания, но часто встречаются в электродвигателях, поскольку большинство электродвигателей вращаются очень быстро, но им не хватает крутящего момента.
• Встроенное передаточное число 2:1 можно получить, прикрепив гребной винт к распределительному валу, а не к коленчатому валу четырехтактного двигателя, который работает со скоростью вдвое меньшей скорости коленчатого вала.

Канальные вентиляторы

Канальные вентиляторы представляют собой многолопастные пропеллеры, заключенные в цилиндрический канал или трубу, которая может выглядеть и помещаться в том же пространстве, что и реактивный двигатель . Они доступны как для электрических, так и для жидкостных двигателей, хотя благодаря недавним усовершенствованиям в технологии электрических полетов они стали обычным явлением. Модель самолета теперь может быть оснащена четырьмя электрическими канальными вентиляторами по цене, меньшей, чем стоимость одной реактивной турбины, что позволяет недорого моделировать многомоторные самолеты. По сравнению с воздушным винтом без воздуховода, канальный вентилятор создает большую тягу на той же площади, а скорость до 200 миль в час (320 км/ч) была зафиксирована на самолетах с канальным вентилятором с электрическим приводом, в основном из-за более высоких оборотов в минуту, возможных при использовании канального вентилятора. пропеллеры. Канальные вентиляторы популярны в масштабных моделях реактивных самолетов, где они имитируют внешний вид реактивных двигателей, но их также можно встретить на немасштабных и спортивных моделях и даже на легких 3D-флаерах.

Небольшой орнитоптер, напоминающий колибри.

Другой

У орнитоптеров движение крыльев имитирует взмахи крыльев живых птиц , создавая как тягу , так и подъемную силу .

Соревнования

Мировые соревнования организуются Международной авиационной федерацией (FAI) в следующих классах:

• Класс F – авиамодели.
  • F1(x) – Свободный полет (A,B,C,D,E,G,H,P,Q)
  • F2(x) – Линия управления (A,B,C,D,E)
  • F3A – Высший пилотаж по радиоуправлению
  • F3B – Парение по радиоуправлению (многозадачность)
  • F3C – Вертолеты с радиоуправлением
  • F3D – Гонки на пилонах
  • F3F – Парение по радиоуправлению (наклон)
  • F3J – Парение по радиоуправлению (Продолжительность)
  • F3K - Планеры с ручным запуском
  • F3M - Большой пилотаж по радиоуправлению
  • F3P - Высший пилотаж в помещении по радиоуправлению
  • F5B - Планер с электродвигателем - Многозадачность (проводится только раз в два года)
  • F5D – Гонки на электрических пилонах
  • F5J — Планер с электродвигателем — Термическая продолжительность
  • ФАИ – Гонки дронов (F3U)
• Класс S – космическая модель
• Класс У – беспилотный летательный аппарат.

Свободный полет (F1)

Wakefield Gold Challenge Cup — международный конкурс моделей, названный в честь спонсора лорда Уэйкфилда . Впервые мероприятие состоялось 5 июля 1911 года в Хрустальном дворце в Англии. Соревнования проводились в 1912, 1913 и 1914 годах. Соревнования больше не проводились до 1927 года, когда Общество авиационных инженеров-моделей (SMAE) обратилось к лорду Уэйкфилду за новым, более крупным серебряным трофеем для международных соревнований. Этот трофей является нынешним Международным кубком Уэйкфилда и впервые был вручен в 1928 году. SMAE организовывала международные соревнования до 1951 года, когда к власти пришла ФАИ , и с тех пор стала наградой в категории мощности на резине на чемпионате мира ФАИ по свободному полету.Классы свободного полета FAI (F1) включают:

• F1A – Планеры
• F1B - Модель самолета с выдвижными (резиновыми) двигателями - Wakefield Trophy
• F1C - Силовая модель самолета (с двигателем внутреннего сгорания, 2,5 куб. См (0,15 куб. Дюймов))
• F1D - Крытая модель самолета
• F1E – Планеры с автоматическим рулевым управлением.
• F1N - Крытые планеры с ручным запуском.
• F1P - Силовая модель самолета (двигатель внутреннего сгорания 1,0 куб.см)
• F1Q - Модель самолета с электроприводом
• F1G – Модель самолета с выдвижными (резиновыми) двигателями «Coupe d'hiver» (предварительная).
• F1H – Планеры (предварительно)
• F1J - Силовая модель самолета (предварительная) (с двигателем внутреннего сгорания, 1,0 куб.см (0,061 куб. Дюймов))
• F1K – Модель самолета с _{CO 2 (предварительная)} двигателями
• F1L - Модель самолета EZB для закрытых зон (предварительная)
• F1M - Крытая модель самолета (предварительная)
• F1R – Крытая модель самолета «Микро 35» (предварительная)
• F1S – Малая электрическая модель самолета «Е36».

Линия управления (F2)

Основная статья: Линия управления

Модели линии управления класса F2C

В США его также называют U-Control. Его пионером был покойный Джим Уокер, который часто для галочки летал на трех моделях одновременно. Обычно модель летает по кругу и управляется пилотом в центре, держащим ручку, соединенную с двумя тонкими стальными проволоками. Провода подключаются через внутреннюю законцовку крыла самолета к механизму, который передает движение ручки рулю высоты самолета, позволяя выполнять маневры вдоль оси тангажа самолета. Пилот поворачивается, чтобы следовать за моделью, совершающей круг, при этом для горизонтального полета принято против часовой стрелки.

В традиционной системе управления линиями для обеспечения контроля требуется натяжение линий. Натяжение лески поддерживается в основном за счет центробежной силы . Чтобы увеличить натяжение лески, модели можно сконструировать или отрегулировать различными способами. Смещение руля направления и вектор тяги (наклон двигателя наружу) отклоняют модель наружу. Положение, где стропы выходят из крыла, может компенсировать тенденцию аэродинамического сопротивления строп отклонять модель внутрь. Вес на внешнем крыле, внутреннее крыло, которое длиннее или имеет большую подъемную силу, чем внешнее крыло (или даже вообще не имеет внешнего крыла), а также крутящий момент вращающегося влево пропеллера (или летящего по часовой стрелке) имеют тенденцию перекатывать модель наружу. . Вес законцовок крыла, крутящий момент винта и вектор тяги более эффективны, когда модель движется медленно, тогда как смещение руля направления и другие аэродинамические эффекты оказывают большее влияние на быстро движущуюся модель.

С момента своего появления полеты по линии управления превратились в соревновательный вид спорта. Существуют категории соревнований для моделей линий управления, включая «Скорость», «Высший пилотаж» (также известный как «Каскадер»), «Гонки», «Военно-морской авианосец», «Разрушение воздушного шара», «Масштаб» и «Бой». Существуют вариации основных соревнований, включая разделение по размеру и типу двигателя, категориям навыков и возрасту конструкции модели.

События зародились в основном в Соединенных Штатах, а позже были адаптированы для использования на международном уровне. Правила соревнований в США можно получить в Академии моделей аэронавтики. Международные правила определяются Международной авиационной федерацией (FAI). Чемпионаты мира проводятся раз в полгода по всему миру, последний раз в 2008 году во Франции, с ограниченным списком соревнований – специальными видами гонок (F2C или «Командная гонка»), боевых действий (F2D) и скорости (F2A), причем все они ограничены двигатели объемом 0,15 куб. in (2,5cc) и Stunt (F2b), дизайн и размер которого практически не ограничены.

CIAM (Комиссия по авиамоделированию FAI) разработала эти классы для категории F2 Control Line:

Ф2А

CL Скорость

F2B

CL Высший пилотаж

F2C

CL Командные гонки

Международный класс гонок называется F2C (F2 = контрольная линия, C = гонки) или командная гонка. Пилот и механик соревнуются в команде, управляя небольшими полумасштабными гоночными моделями массой 370 г (13 унций) и размахом крыльев 65 см (26 дюймов) над асфальтом или бетонной поверхностью. Длина линий составляет 15,92 м (52,2 фута).

Три пилота и команды механиков соревнуются одновременно в одном круге, и цель состоит в том, чтобы как можно быстрее пройти заданный маршрут. Размер бака ограничен 7 куб.см (0,43 куб.дюйма), поэтому во время гонки требуется 2 или 3 пит-стопа для дозаправки.

Механик стоит на яме за пределами отмеченного круга полета. Двигатель запускается и модель отпускается по сигналу пуска. Для дозаправки пилот выполняет отключение подачи топлива, быстро опуская руль высоты после запланированного количества кругов, чтобы модель могла приблизиться к механику на оптимальной скорости, около 31 мили в час (50 км/ч). Механик ловит модель за крыло, наполняет бак из баллона под давлением с помощью шланга и пальцевого клапана, затем запускает двигатель, щелкнув пальцем по пропеллеру. Пит-стоп обычно занимает менее трех секунд.

Трасса составляет 6,2 мили (10 км) и состоит из 100 кругов. Скорость полета составляет около 200 км/ч (120 миль в час), а это означает, что пилоты проезжают один круг примерно за 1,8 секунды. Натяжение лески за счет центробежной силы составляет 19 фунтов силы (85 Н). Обгоняющая модель управляется над головами конкурирующих пилотов более медленных моделей.

После двух раундов отборочных отборов 6, 9 или 12 самых быстрых команд выходят в два полуфинальных раунда, а три самые быстрые команды полуфинала выходят в финал, который проводится по двойной дистанции. Используются одноцилиндровые двухтактные дизельные двигатели с воспламенением от сжатия, предназначенные для этой цели, объемом до 2,5 куб.см (0,15 куб.дюйма). На уровне чемпионатов мира участники обычно проектируют и создают свои собственные двигатели. Выходная мощность приближается к 0,8 л.с. (0,60 кВт) при 25 000 об/мин.

F2D – CL Бой

КЛАСС F2D — Боевая модель самолета на линии управления. Соревнуются два пилота и четыре механика в яме. Самолеты легкие и короткие, что позволяет быстро маневрировать в воздухе. Каждый из них имеет ленту из крепированной бумаги длиной 8 футов 2 дюйма (2,5 м), прикрепленную к задней части самолета веревкой длиной 3 м (9,8 фута). Каждый пилот атакует только стриммер другого самолета, пытаясь разрезать его своим пропеллером или крылом. Каждый разрез приносит 100 очков. Каждая секунда нахождения модели в воздухе приносит очко, и матч длится 4 минуты с момента сигнала стартера. На скорости самолета почти 120 миль в час (200 км/ч) ошибки часто приводят к повреждениям в результате аварии, поэтому на каждый матч разрешается использовать два самолета. Механики готовы к авариям и быстро запускают второй самолет и перед запуском переводят стример на резервную модель. Действие происходит настолько быстро, что наблюдатель может не заметить разрезы стримеров. Второе поражение исключает участника, и побеждает последний пилот, который еще летает.

Радиоуправляемый полет (F3)

Ф3А

Радиоуправляемый пилотажный самолет

F3B

Многоцелевые планеры на радиоуправлении

F3C

Радиоуправляемые пилотажные вертолеты

Ф3Д

Радиоуправляемые гоночные самолеты на пилоне

Гонки на пилонах — это класс воздушных гонок на радиоуправляемых моделях самолетов, которые летают по пилонам. Этот вид спорта похож на полномасштабную Мировую серию Red Bull Air Race.

Ф3Ф

RC-планеры на склоне

F3J

Радиоуправляемые планеры с тепловой продолжительностью

Ф3К

Радиоуправляемые планеры с ручным запуском

Ф3М

Большой пилотажный самолет на радиоуправлении

F3N

Радиоуправляемые вертолеты для фристайла

F3P

RC Крытый пилотажный самолет

F3H

Радиоуправляемые парящие планеры для беговых лыж

F3Q

Радиоуправляемые аэро-буксировочные планеры

Ф3Р

RC Pylon Racing Limited Technology Самолеты

Ф3С

Радиоуправляемый реактивный пилотажный самолет

Ф3Т

Полумасштабные радиоуправляемые гонки на пилоне с управляемыми самолетами

F3U

Радиоуправляемый мультикоптер FPV Racing

Кубок мира FAI Drone Racing проводится в классе F3U (Radio Control Multi-Rotor FPV Racing). Это высококонкурентное занятие, предполагающее умственное напряжение и крупные денежные призы.

Основная статья: Гонки дронов

Аэродинамика модели

Бумажный планер, победивший в конкурсе

См. Также: Динамика полета.

Поведение самолета в полете зависит от масштаба его конструкции, плотности воздуха и скорости полета.

На дозвуковых скоростях связь между ними выражается числом Рейнольдса . Если две модели разного масштаба летают с одинаковым числом Рейнольдса, воздушный поток будет одинаковым. Если числа Рейнольдса различаются, например, небольшая модель летит с меньшей скоростью, чем полноразмерный корабль, характеристики воздушного потока могут значительно отличаться. Это может сделать модель в точном масштабе непригодной для полета, и ее придется каким-то образом модифицировать. Например, при низких числах Рейнольдса для летающей масштабной модели обычно требуется пропеллер большего размера.

Маневренность зависит от масштаба, при этом стабильность также становится все более важной. Управляющий крутящий момент пропорционален длине плеча рычага, а угловая инерция пропорциональна квадрату плеча рычага, поэтому, чем меньше масштаб, тем быстрее поворачивается самолет или другое транспортное средство в ответ на управляющие воздействия или внешние силы.

Одним из последствий этого является то, что модели в целом требуют дополнительной продольной и направленной устойчивости , чтобы противостоять внезапным изменениям тангажа и рыскания. Хотя пилот может отреагировать достаточно быстро, чтобы управлять нестабильным самолетом, масштабная модель того же самолета с радиоуправлением будет пригодна для полета только с конструктивными изменениями, такими как увеличение поверхности хвостового оперения и двугранности крыла для обеспечения устойчивости, или с авионикой, обеспечивающей искусственную стабильность. Модели свободного полета должны обладать как статической, так и динамической устойчивостью. Статическая устойчивость - это уже описанное сопротивление внезапным изменениям тангажа и рыскания, которое обычно обеспечивается горизонтальным и вертикальным оперением соответственно, а также передним центром тяжести. Динамическая устойчивость — это способность вернуться к прямолинейному и горизонтальному полету без какого-либо управления. Тремя режимами динамической нестабильности являются продольные ( фугоидные ) колебания, спираль и голландский крен . Самолет со слишком большим горизонтальным оперением на слишком коротком фюзеляже может иметь фугоидную неустойчивость при увеличении набора высоты и пикирования. В случае моделей со свободным полетом это обычно приводит к срыву или петле в конце начального набора высоты. Недостаточный двугранное движение или стреловидность назад обычно приводит к увеличению витка спирали. Слишком большой двугранный угол или стреловидность обычно вызывают голландский перекат. Все это зависит от масштаба, а также деталей формы и распределения веса. Например, показанный здесь бумажный планер является победителем конкурса, если он сделан из небольшого листа бумаги, но перемещается из стороны в сторону в голландском рулоне даже при небольшом увеличении.

См. также

• Линия управления, также называемая U-Control
  • Полет вокруг полюса
• Модель двигателя
• Модельное здание
  • Модель двигателя Кокса
  • Громовой Тигр
  • ОС-движки
• Литая игрушка
• Свободный полет (модель самолета)
• История авиации
• Международный клуб миниатюрного пилотажа
• Международное общество производителей пластиковых моделей (IPMS)
• Список производителей авиамоделей
• Список авиамоделей в США
• Список производителей комплектов масштабных моделей
• Микро-воздушный транспорт
• Новости моделей самолетов
• Модель аэропорта
• Модель корабля
• Бумажный самолетик
• Радиоуправляемый самолет
• Радиоуправляемая модель
• Простой дизайн пластикового самолета
• Прогулочные горки

Ссылки

• Проектирование модели самолета RCadvisor стало проще , Карлос Рейес, RCadvisor.com, Альбукерке, Нью-Мексико, 2009 г. ISBN   9780982261323 ОСЛК   361461928
• Книга «Великий международный бумажный самолетик» Джерри Мандера, Джорджа Диппеля и Говарда Госсейджа, Саймон и Шустер, Нью-Йорк, 1967. ISBN   0671289918 ОСЛК   437094
• Аэродинамика моделей самолетов , Мартин Саймонс, Суонли: Особые интересы Nexus, 1999. 4-е изд. ISBN   1854861905 ОСЛК   43634314
• «Как проектировать и строить летающие модели самолетов» , Кейт Лаумер, Харпер, Нью-Йорк, 1960. 2-е изд., 1970. ОСЛК   95315
• Средневековье двигателя внутреннего сгорания , Хорст О. Харденберг, SAE, 1999. ISBN   0768003911 ОСЛК   40632327
• Модель самолета и теория полета , Чарльз Хэмпсон Грант, Jay Publishing Corporation, Нью-Йорк, 1941 год. ОСЛК   1336984
• Оттягивая облака , Майк Келли, Издательство Центра писателей Лимерика, Ирландия, 2020. ISBN   9781916065383