Свободный полет (модель самолета)

Свободный полет — это сегмент модельной авиации , в котором участвуют летательные аппараты без активного внешнего управления после запуска. Свободный полет — это оригинальная форма хобби-авиомоделирования, целью конкурса которой является создание и запуск самоуправляемого самолета, который будет последовательно достигать наибольшей продолжительности полета в течение нескольких раундов соревнований в рамках различных параметров класса.

Описание

Суть свободного полета заключается в том, что самолету не требуется внешнее управление, например, по радио. Самолеты этого типа эксплуатируются уже более двух столетий. Они спроектированы так, чтобы быть устойчивыми в полете; если их потревожит порыв ветра или тепловой поток, они автоматически вернутся в устойчивый полет. Их устойчивость достигается сочетанием конструкции и дифферента, - соотношением центра тяжести, наклоном крыла и хвостового оперения и постановкой рулей направления.

Из-за гораздо меньшей нагрузки на крыло с двигателем свободно летающие самолеты летают гораздо медленнее, чем радиоуправляемые самолеты , о которых многие люди впервые думают, когда упоминают «модели самолетов». Большинство из них скользят со скоростью немногим больше скорости ходьбы, и лишь немногие весят более 500 граммов.

Обычно единственной целью соревнований по свободному полету является продолжительность полета , и одним из увлечений и задач этого вида спорта является создание наиболее эффективного самолета в различных пределах соревнований по таким параметрам, как минимальный вес, максимальная площадь крыла и движущая сила.

Типы

Модели свободного полета можно условно разделить на четыре категории: ^[1]

Планеры (буксирный и ручной запуск)
Резиновое питание (чистая продолжительность и масштабирование в зависимости от продолжительности)
Мощность (CO ₂ , метаноле работающий на тлеющий двигатель, , или электрический)
В помещении (чистая продолжительность и масштабирование в зависимости от продолжительности)

При выполнении полетов на соревнованиях обычно целью является максимальная продолжительность полета. В случае моделей, летающих на открытом воздухе, модельер пытается запустить модель в возникающий столб воздуха, термик . Эти модели для свободного полета на открытом воздухе, как правило, предназначены для двух совершенно разных режимов полета: быстрого подъема на тяге или буксировке и медленного планирования при движении по кругу с минимальной скоростью падения. Основная задача при проектировании и полете этих моделей заключается в поддержании аэродинамической устойчивости в обоих режимах и плавном переходе между ними. В современных моделях используются механические или электронные таймеры для перемещения управляющих поверхностей в заданное время. Обнаружение термического потока, в котором будет осуществляться запуск, имеет жизненно важное значение и может включать в себя несколько методов: от измерений температуры с помощью радиотелеметрии и скорости ветра, нанесенных на самописец, до майларовых стримеров или мыльных пузырей для визуализации поднимающегося воздуха.

Соревнования обычно включают до семи раундов в течение дня, каждый из которых проводится с максимальным временем полета, которого трудно достичь без термической помощи. Автоматический бортовой переключатель времени нарушает балансировку самолета при достижении «максимума», чтобы безопасно и быстро сбить самолет. Обнаружение и возвращение самолета для дальнейших полетов является важной частью свободного полета. Многие самолеты оснащены радиомаяками, а летчики будут использовать GPS, бинокль, компас и чувствительный к направлению приемник радиослежения, чтобы помочь им. Дневной полет и поиск могут занять около 20 миль (32 км) пешком или на велосипеде, в зависимости от силы ветра.

Модели, летающие в помещении, не зависят от восходящих воздушных потоков, но они должны быть спроектированы для максимальной эффективности полета из-за ограниченной энергии, запасенной в резиновом или электрическом источнике.

Внутри каждой категории есть разные классы. Как правило, существует класс чемпионата мира Международной авиационной федерации (FAI), так называемый мини- класс, открытый класс и, возможно, любое количество национальных или неофициальных классов, для которых могут проводиться региональные или национальные соревнования. В классификационных кодах соревнований, указанных FAI, авиамоделирование в свободном полете получает общий код F1, где «F» обозначает летающие модели самолетов в целом, а «1» обозначает конкретно модели свободного полета.

Планеры

Планеры не имеют бортовой движущей силы. Единственными энергозатратами являются запуск и восходящий поток воздуха, встречающийся во время полета. Во время запуска многие планеры выдерживают нагрузку 60G и более (гораздо больше, чем нагрузка на любой самолет с экипажем) и имеют скорость запуска иногда более 140 км/ч, где эта энергия преобразуется в высоту; это стало возможным только с появлением композитных материалов, таких как углерод (графит), стекловолокно и кевлар, которые широко используются во многих их конструкциях.

Класс планера FAI — F1A, также известный как A/2 или планер Nordic. Модель должна иметь проекционную площадь (крыло и стабилизатор) 32-34 дм. ²и минимальный вес 410 г. Запуск осуществляется вручную с использованием буксирного троса длиной 50 м, аналогично буксировке воздушного змея. На этапе буксировки планером можно управлять, позволяя ему скользить по узким кругам с последующей буксировкой против ветра. После принятия решения о запуске модели спортсмен бежит, чтобы модель набрала скорость. Когда модель движется над головой на максимальной скорости, буксирный трос освобождается, и механизм освобождает буксирный трос от модели, который затем запускает заранее запрограммированный шаблон для преобразования скорости в высоту. Современные планеры F1A могут иногда набирать до 80 метров дополнительной высоты. Класс мини-планера — A/1 (F1H). Планеры А/1 должны иметь ширину менее 18 дм. ² общей площади и весить не менее 220 г. Открытые соревнования по планерам проводятся редко, и большинство участников таких соревнований используют планеры F1A. Другие классы планеров включают планеры с магнитным управлением (F1E) - по сути класс парящего по склону свободного полета, а также планеры с ручным запуском (обычно сокращенно HLG, а также широко известные как просто планеры с патроном). HLG — это небольшие модели, которые запускаются с ровной поверхности простым броском. Это одна из самых спортивных дисциплин свободного полета.

Резиновый привод

Модели с резиновым приводом работают за счет накопленной энергии скрученного эластичного материала. Они варьируются от простых игрушек с резиновым приводом, доступных во многих магазинах игрушек, до открытого класса резины, в примерах которых в «моторе» часто используется 200 г резины. Резина не обеспечивает постоянную выходную мощность; при полном заводе резиновый двигатель развивает максимальный крутящий момент, но сначала он быстро падает, а затем выходит на плато, а затем снова снижается, после чего гребной винт останавливается. Эффективное использование этого первоначального импульса жизненно важно, и здесь помогают автоматические винты изменяемого шага, а также управляемые таймером изменения наклона крыла и хвостового оперения, а также настройки руля направления. В конце разгона лопасти складываются вдоль фюзеляжа, чтобы минимизировать сопротивление во время планирования.

Класс резины FAI — F1B, также известный как Wakefield. Чарльз Деннис Рашинг написал историю Кубка Уэйкфилда. ^[2] Модели F1B могут иметь максимум 30 г резинового двигателя, а вес пустого планера должен составлять не менее 200 г. Максимальная общая площадь модели должна быть менее 19 дм. ².Класс мини-резины — Coupe d’Hiver (также известный как F1G). Модели «купе» не имеют ограничений по площади. Максимально допустимый вес резины — 10 г, минимальный вес пустого планера — 70 г. .Открытая резина — популярное мероприятие, на котором участвуют большие модели, в которые забито огромное количество резины. У открытых моделей часто 50% летного веса состоит из резины.

F1D (см. #Indoor ниже) — это класс хрупких, легких, медленно летающих, продолжительных (более 30 минут) самолетов с резиновым двигателем, предназначенных для полетов в больших закрытых помещениях.

П-30 – обычное соревнование для новичков. На P-30 должен использоваться немодифицированный имеющийся в продаже пластиковый винт. P-30 имеет максимальный размах крыльев и общую длину 30 дюймов (76,2 см) и использует максимум 10 г резины. Пустой планер должен весить не менее 40 г.

Большой популярностью также пользуется конкурс Wright Stuff в рамках олимпиады по науке. Правила и ограничения по размерам меняются каждый год, но многие известные летчики, такие как Бретт Сэнборн, начинали участвовать в научной олимпиаде. Самолеты для этих соревнований обычно состоят из бальзового каркаса с крылом, обтянутым майларом, и имеющимся в продаже винтом фиксированного шага. Резиновый двигатель обычно наматывается намоткой 15:1.

Наиболее известными моделями с резиновым приводом для начинающих являются AMA Cub (также известный в США как «AMA Delta Dart»), Denny Dart, Canarsie Canarie и Squirrel. Их обычно используют на семинарах или для начинающих, чтобы научиться строить и летать.

Белку, созданную Дарси Уайтом, построить проще всего. Бесплатные планы доступны для скачивания для Squirrel.

Самая маленькая модель самолета с резиновым приводом была построена в 1931 году учеником средней школы из Филадельфии под названием « Летающая блоха» . Ее длина составляла один с четвертью дюйма, и она могла оставаться в воздухе примерно одну минуту. ^[3]

Власть

Силовые модели – это модели со встроенным источником питания, который не представляет собой резиновый двигатель. Зачастую это двигатель внутреннего сгорания, и время работы двигателя ограничено, обычно всего пятью секундами. Разработка самолета, который поднимается как можно выше, с минимальным сопротивлением при низком коэффициенте подъемной силы, но затем должен превращаться в медленно летающий планер, является уникальной задачей в авиации. Однако в эту категорию также входят двигатели, работающие на сжатом газе, и электроэнергия. Класс мощности FAI — F1C . Модели F1C оснащены двигателем внутреннего сгорания объемом до 2,5 куб.см и должны весить не менее 300 г на 1 куб.см (т.е. минимальный вес модели с двигателем объемом 2,5 куб.см составляет 750 г). Эти двигатели обычно изготавливаются по индивидуальному заказу для достижения оптимальной выходной мощности и часто выдают 1 л.с. (0,75 кВт) при частоте вращения более 30 000 об/мин . Многие модели F1C оснащены складными крыльями, чтобы минимизировать аэродинамическое сопротивление на этапе набора высоты.

Другой тип моделей свободного полета с двигателем — CO ₂ ( категория FAI — F1K ). Эти модели летают с помощью небольшого двигателя, работающего на углекислом газе. Эти модели очень легкие. Количество CO ₂ ограничено 2 см. ³, чего достаточно примерно для 2 минуты полета.

Еще одним популярным классом свободного полета является категория FAI F1J , которая аналогична F1C, однако имеет двигатели объемом 1 куб.см или меньше. ^[4] В этих моделях используются двигатели типа «Профи», а также двигатели других специализированных производителей из России и Европы.

Спортивные летательные аппараты для свободного полета также все чаще используют небольшие двигатели внутреннего сгорания; Масштабные модели свободного полета с электродвигателем.

Крытый

Как следует из названия, модели для помещений предназначены для полетов в помещении. Эти модели, как правило, очень легкие по весу, поскольку им не приходится выдерживать внешние погодные условия.

Существует несколько классов крытых моделей свободного полета. Некоторые из них представляют собой масштабные копии, но другие созданы исключительно для того, чтобы летать как можно дольше. Эти модели отсчитываются с помощью секундомера.

FAI — международный орган , организующий все авиационные виды спорта во всем мире, включая авиамоделирование. ФАИ санкционирует проведение чемпионатов мира и Европы в классе высшей продолжительности соревнований в закрытых помещениях, получившем обозначение F1D. Модели F1D должны иметь минимальный вес 1,4 грамма и максимальный размах крыльев 55 см. Эти модели изготовлены из легких бальзовых листов и полос, борной нити, углеродного волокна и прозрачного покрытия из пластиковой пленки толщиной менее 0,5 микрометра. Модели питаются от 0,4 грамма резины в одной петле длиной около 9 дюймов, которую можно намотать примерно на 1500 витков. Средняя частота вращения винта во время полета составляет менее 50, и эти модели летают со скоростью, меньшей пешеходной. Модели F1D требуют большого пространства, такого как спортивный зал, ангар для самолетов или дирижаблей , при этом знаменитый атриум отеля West Baden Springs ранее использовался для соревнований по свободному полету в закрытых помещениях в Соединенных Штатах, а в США есть даже соляная шахта. Румыния на глубине 400 футов (120 м) под землей, где несколько раз проходили чемпионаты мира FAI F1D. Время одного полета приближается к сорока минутам.

Хотя большинство других моделей самолетов для помещений также имеют резиновый привод, планеры и самолеты, работающие на сжатом газе или электрических батареях, также летают в помещении. Некоторые занятия концентрируются на масштабных или полумасштабных копиях самолетов-переносчиков. Другие имеют необычные конфигурации полета, такие как орнитоптеры, вертолеты или автожиры.

Моделирование в помещении насчитывает около ста лет. Историю внутренних моделей можно найти здесь. ^[5]

Старожилы

Так называемая модель свободного полета «Олд Таймер», санкционированная в Соединенных Штатах Обществом антикварных моделистов [1] и растущим числом отделений организации «SAM» по всему миру (а также аналогичными национальными клубами в некоторых странах). Самолеты, которые могут представлять собой планеры, модели с резиновым приводом или двигателем, представляют собой летные копии конструкций свободно летающих моделей самолетов, которые обычно создавались в любой точке мира, в любое время до начала участия США во Второй мировой войне в 1941-42 годах. Масштабирование размера (увеличение или уменьшение) этих конструкций разрешено для большинства типов соревнований в соревнованиях SAM, при этом существует несколько специализированных категорий для моделей воспроизведения, которые требуют, чтобы модели были построены только в их исходном размере.

В Соединенном Королевстве модели, построенные по чертежам или комплектам, опубликованным до января 1951 года, относятся к категории винтажных, а модели, выпущенные позже, но до 1960 года, относятся к категории классических. Джим Арнотт держит Winding Boy, классическую резиновую модель, разработанную Урланом Ваннопом.

Непринужденные и приятные соревнования для этих моделей, как правило, соответствуют современным форматам соревнований, со специальными категориями для этих моделей ранней разработки, которые воссоздают соревнования по авиамоделированию, которые фактически проводились до Второй мировой войны, и даже движение «старожилов» серьезно началось. охватить электрические версии конструкций, первоначально созданных для двухтактных бензиновых двигателей, использовавшихся в довоенном авиамоделировании свободного полета. Реальные винтажные бензиновые модели двигателей, работавшие до Второй мировой войны, или их достоверные рабочие копии даже используются в некоторых конструкциях с приводом от двигателя, и существует значительный интерес к так называемым старым моделям свободного полета «RC Assist». Организация SAM, которая взяла конструкции с двигателями той эпохи, снабдила их более современными двух- и четырехтактными пламенными двигателями или бесщеточными электродвигателями вместо этого и добавила руль направления, руль высоты и управление двигателем от передатчика радиоуправления, как это было бы сделано в обычном радиоуправляемом хобби.

Спецификации самолетов для свободного полета Old Timer, правила и инструкции соревнований доступны в онлайн-магазине организации SAM. [2]

Чешуйчатая резина

Резиновые модели копируют полномасштабные самолеты. Масштабная документация используется на конкурсах для проверки точности и соответствия модели моделируемому натурному самолету.

Большинство резиновых моделей имеют размах крыльев от 20 до 30 дюймов. Исключение составляют модели класса «Арахисовая чешуя» с максимальным размахом крыльев 13 дюймов и модели класса «Джамбо-масштаб» с размахом крыльев 36 дюймов или больше. Модели оснащены резиновыми петлями, подобранными в соответствии с весом модели, диаметром и шагом пропеллера. Длина петель часто превышает длину фюзеляжа модели в два раза. Продолжительность полета масштабной модели значительно увеличивается из-за количества витков, которые можно сделать на такой длинной резиновой петле с несколькими нитями. Используется механическая намотка, и резина растягивается в пять раз по первоначальной длине, чтобы обеспечить максимальную скорость вращения двигателя. В полете эти модели выглядят так же, как настоящие. Не хватает только шума двигателя оригинального самолета. Эксперты могут добиться впечатляющих полетов: от малоизвестных конструкций, таких как оригинал братьев Райт и самолет, пересекающий Ла-Манш Блерио, до единственных в своем роде самодельных самолетов времен Великой депрессии и современных экспериментальных самолетов.

Ссылки

^ «Кодекс авиамодельного спорта ФАИ» . Архивировано из оригинала 4 мая 2009 г. Проверено 11 мая 2009 г.
^ «Книга Уэйкфилда» . Архивировано из оригинала 9 августа 2003 года.
^ «Крошечная модель самолета летит за одну минуту», май 1931 г., «Популярная механика» внизу слева, страница 813.
^ Книга правил ФАИ.
^ «Крытый век» . Архивировано из оригинала 3 апреля 2013 г. Проверено 22 февраля 2013 г.

Внешние ссылки

[1] «Кодекс авиамодельного спорта ФАИ» . Архивировано из оригинала 4 мая 2009 г. Проверено 11 мая 2009 г.

[2] «Книга Уэйкфилда» . Архивировано из оригинала 9 августа 2003 года.

[3] «Крошечная модель самолета летит за одну минуту», май 1931 г., «Популярная механика» внизу слева, страница 813.

[4] Книга правил ФАИ.

[5] «Крытый век» . Архивировано из оригинала 3 апреля 2013 г. Проверено 22 февраля 2013 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]