Самодельный самолет

Самодельные самолеты , также известные как самолеты любительской постройки или комплектные самолеты , строятся людьми, для которых это не является профессиональной деятельностью. Эти самолеты могут быть построены «с нуля», по чертежам или из сборочных комплектов. [ 1 ] [ 2 ]
Обзор
[ редактировать ]В США , Бразилии , Австралии , Новой Зеландии и Южной Африке самодельные самолеты могут иметь экспериментальную лицензию в соответствии с FAA или аналогичными местными правилами. С некоторыми ограничениями, производитель(и) самолета должен был сделать это для собственного образования и отдыха, а не для получения прибыли. [ 3 ] В США основной производитель также может подать заявку на получение сертификата ремонтника для этого планера. [ 4 ] [ 5 ] Сертификат ремонтника позволяет владельцу самостоятельно выполнять и подписывать большую часть работ по техническому обслуживанию, ремонту и проверкам. [ 1 ] [ 2 ]
Альберто Сантос-Дюмон был первым, кто предложил бесплатные планы строительства, опубликовав чертежи своей «Демуазель» в июньском выпуске журнала «Популярная механика» 1910 года. [ 6 ] Первым самолетом, выставленным на продажу в виде чертежей, а не готового планера, был Baby Ace в конце 1920-х годов. [ 7 ]

Самодельные самолеты приобрели популярность в США в 1924 году с началом национальных воздушных гонок , проходивших в Дейтоне , штат Огайо . Для этих гонок требовались самолеты с полезной нагрузкой 150 фунтов (68 кг) и двигателями объемом 80 кубических дюймов или меньше, и из-за классовых ограничений большинство из них было построено любительами. Годы после трансатлантического перелета Чарльза Линдберга принесли пик интереса между 1929 и 1933 годами. В этот период многие авиаконструкторы, строители и пилоты были самоучками, а высокий уровень аварийности вызвал общественное осуждение и ужесточение регулирования любительского строительства. Принятые в результате федеральные стандарты проектирования, проектирования, анализа напряжений, использования оборудования авиационного качества и испытаний самолетов положили конец любительскому строительству, за исключением некоторых специализированных областей, таких как гонки. В 1946 году компания Goodyear возобновила национальные воздушные гонки, включая класс самолетов с двигателями объемом 200 кубических дюймов и меньше. Класс сверхмалых гонщиков распространился по всей стране в США, и это привело к призывам к принятию приемлемых стандартов, позволяющих использовать самолеты любительской постройки в развлекательных целях. К середине 1950-х годов и США, и Канада снова разрешили самолетам любительской постройки соответствовать установленным стандартам и ограничениям. [ 2 ]
Самодельные самолеты, как правило, представляют собой небольшие одно- или четырехместные спортивные самолеты, в конструкции которых используются простые методы конструкции. Обтянутые тканью деревянные или металлические каркасы и фанера широко распространены в конструкции самолетов, но все чаще стекловолокно и другие композиты используются , а также полностью алюминиевые конструкции, методы, впервые предложенные Хьюго Юнкерсом еще в конце Первой мировой войны. . Двигатели чаще всего такие же или похожие на двигатели, используемые в сертифицированных самолетах (таких как Lycoming , Continental , Rotax и Jabiru ). Меньшая часть самодельных автомобилей использует переоборудованные автомобильные двигатели, причем двигатели Volkswagen с воздушным охлаждением оппозитные четырехцилиндровые , двигатели Subaru с жидкостным охлаждением, Mazda Wankel и шестицилиндровые двигатели наиболее распространенными являются Chevrolet Corvair. Использование автомобильных двигателей помогает снизить затраты, но многие строители предпочитают специальные авиационные двигатели , которые считаются более производительными и надежными. Другие используемые двигатели включают двигатели бензопил и мотоциклов . [ 1 ] [ 2 ]
Сочетание затрат и судебных разбирательств , особенно в середине 1980-х годов, отпугнуло производителей авиации общего назначения от внедрения новых конструкций и привело к тому, что продажи самодельных самолетов превысили продажи заводских самолетов в пять раз.
История
[ редактировать ]Историю самолетов любительской постройки можно проследить до зарождения авиации. Даже если братья Райт , Клеман Адер и их преемники преследовали коммерческие цели, первые самолеты были построены страстными энтузиастами, целью которых были полеты. [ нужна ссылка ]
Ранние годы
[ редактировать ]Авиация сделала шаг вперед вместе с индустриализацией, которая сопровождала Первую мировую войну . В послевоенный период производителям потребовалось найти новые рынки сбыта и представили модели, предназначенные для туризма. Однако эти машины были доступны только очень богатым людям.
Многие американские самолеты, спроектированные и зарегистрированные в 1920-х годах, считались (тогдашним) CAA «экспериментальными» - той же регистрацией, под которой современным самодельным самолетам выдаются специальные сертификаты летной годности . Многие из них были прототипами, но такие конструкции, как первая конструкция Бернара Питенполя 1923 года, были одними из первых самолетов, построенных в домашних условиях. В 1928 году Анри Минье опубликовал планы своего HM-8 Pou-du-Ciel , как и Пьетенполь — своего Air Camper . Позже Питенполь построил завод, а в 1933 году начал производить и продавать частично построенные комплекты самолетов. [ 2 ]
В 1936 году во Франции была создана ассоциация любителей авиации. Стали появляться многие типы любительских самолетов, и в 1938 году в законодательство были внесены поправки, предусматривающие выдачу Certificat de navigabilité restreint d'aéronef ( CNRA , « сертификат ограниченной эксплуатации самолетов »). В 1946 году родилась Ассоциация сверхлегких самолетов, которая в 1952 году стала Популярной летной ассоциацией в Соединенном Королевстве , а в 1953 году - Ассоциация экспериментальных самолетов (EAA) в Соединенных Штатах и Ассоциация спортивных самолетов в Австралии .
Термин «домостроение» стал популярным в середине 1950-х годов, когда основатель EAA Пол Поберезный написал серию статей для журнала Mechanix Illustrated , в которых объяснил, как человек может купить набор чертежей и построить собственный самолет дома. В 1955 году Поберезный вместе с Робертом Д. Блэкером стал соучредителем первой молодежной программы EAA Project Schoolflight , которая привнесла «домостроительство» в классы промышленного искусства в средних школах по всей территории США. Статьи Поберезного в Mechanix Illustrated получили всемирное признание, и концепция домостроения самолетов получила распространение. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
Технологии и инновации
[ редактировать ]До конца 1950-х годов строители в основном придерживались конструкции из дерева и ткани и стальных труб и ткани. Без нормативных ограничений, с которыми сталкиваются производители серийных самолетов, домостроители внедрили инновационные конструкции и технологии строительства. Берт Рутан представил «утка» в мире домостроения конструкцию и стал пионером в использовании композитных конструкций. Металлическая конструкция китпланов была поднята на новый уровень Ричардом ВанГрунсвеном в его серии RV . По мере совершенствования комплектов такие компоненты, как автопилоты и более совершенные навигационные инструменты, стали обычным явлением. [ 1 ] [ 2 ]
Судебные разбирательства в 1970-х и 1980-х годах вызвали стагнацию на рынке малых самолетов, вынудив выжившие компании сохранять старые, проверенные конструкции. В последние годы менее строгие правила для жилищного строительства позволили ряду производителей разрабатывать новые и инновационные конструкции; многие из них могут превзойти сертифицированные серийные самолеты в своем классе.
Примером высококачественного самодельного дизайна является компания Lancair , которая разработала ряд высокопроизводительных комплектов. Самым мощным является Lancair Propjet , четырехместный комплект с наддувом кабины и турбовинтовым двигателем , развивающий крейсерскую высоту 24 000 футов (7300 м) и скорость 370 узлов (425 миль в час, 685 км/ч). Хотя такие самолеты по юридическим причинам считаются «самодельными», обычно они собираются на заводе с помощью покупателя. Это позволяет компании, продающей комплекты, избежать длительного и дорогостоящего процесса сертификации, поскольку они остаются изготовленными владельцем в соответствии с правилами. [ нужна ссылка ] Один из терминов, применяемых к этой концепции, обычно называют «Правилом 51%», которое требует, чтобы строители выполняли большую часть изготовления и сборки для получения сертификата летной годности самолета любительской постройки. [ 11 ]

С 1970-х годов было построено небольшое количество реактивных самолетов, в том числе крошечный Bede Aircraft BD-5J . [ 2 ]
Будущие тенденции
[ редактировать ]авиационных комплектов Van's самолетов и Ассоциации производителей Президенту (AKIA) Дику ВанГрунсвену в декабре 2012 года в обширном интервью журналу KitPlanes был задан вопрос о будущем авиастроительной промышленности:
Я не ожидаю кардинальных изменений в отрасли в течение следующих пяти лет. Десять лет; кто знает – она слишком зависит от цен на топливо, политики ФАУ и т. д. В целом, я думаю, наша отрасль будет продолжать развиваться, особенно потому, что AKIA успешно растет и оказывает положительное влияние на профессионализм своих представителей отрасли и строителей. пилоты своей продукции. Учитывая обеспокоенность по поводу цен на топливо, мы можем увидеть тенденцию к использованию самолетов с меньшей мощностью, предназначенных больше для чисто спортивных полетов, а не к самолетам повышенной проходимости, что было нормой в течение последних 30 лет. Я ожидаю, что к концу этого периода могут появиться некоторые проекты по созданию самолетов с электрическим двигателем, но только в том случае, если технология аккумуляторов значительно улучшится. Мы можем увидеть больше домов, построенных по типу мотопланеров, что связано как с высокими ценами на топливо, так и с появлением технологий электродвижения.
То, что мы делаем в Van's, может отражать некоторые из вышеизложенных мыслей. К сожалению, я не вижу того потенциала роста, который был в 1980-е и 1990-е годы. Похоже, что пилотная база, из которой можно привлечь людей для создания комплектов, сокращается. Кроме того, с учетом демографических изменений, возможно, снижается интерес или способность заниматься авиастроением как развлечением. Будем надеяться, что инициативы EAA и AOPA, направленные на то, чтобы заинтересовать больше людей обучением полетам, помогут создать более широкий рынок для наших самолетов.
Развивающиеся рынки, такие как Китай и Индия, также могут повысить спрос на нашу продукцию, но необходимо будет сформировать целую инфраструктуру, прежде чем такие мелкие игроки, как мы, смогут получить выгоду. [ 12 ]
Строительные материалы
[ редактировать ]Самодельный самолет можно построить из любого материала, достаточно легкого и прочного для полета. Ниже подробно описаны некоторые распространенные методы строительства.
Дерево и ткань
[ редактировать ]Это самая старая конструкция, использовавшаяся в первом самолете, и, следовательно, самая известная. По этой причине ассоциации любительской авиации будут иметь больше специалистов для этого типа самолетов, чем для других видов. [ 1 ] [ 2 ]
Наиболее часто используемыми породами древесины являются ель Ситка и пихта Дугласа , которые обладают отличным соотношением прочности и веса. Деревянные элементы конструкции соединяются клеем, обычно эпоксидным . В отличие от технологий изготовления деревянных конструкций, используемых в других целях, практически все деревянные соединения в самолетах представляют собой простые стыковые соединения с фанерными косынками . Суставы спроектированы так, чтобы быть прочнее, чем члены. После того, как конструкция завершена, самолет покрывают авиационной тканью (обычно авиационного полиэстера ). Преимущество этого типа конструкции в том, что для нее не требуются сложные инструменты и оборудование, вместо этого используются обычные предметы, такие как пила, строгальный станок, напильник, наждачная бумага и струбцины. [ 1 ] [ 2 ]
Примеры самодельных конструкций из дерева и ткани включают в себя:
- Классический Pietenpol Air Camper , самодельный кемпер, построенный с 1920-х годов.
- Bowers Fly Baby — моноплан с низкорасположенным крылом, популярный с 1960-х годов.
- Изон миниМАКС
Смесь древесины и композита
[ редактировать ]Последняя тенденция связана с созданием самолетов из древесно-композитных материалов. Основным несущим материалом по-прежнему является древесина, но она сочетается с пеной (например, для повышения сопротивления продольному изгибу несущих слоев фанеры) и другими синтетическими материалами, такими как стекловолокно и углеродное волокно (для локального увеличения модуля упругости несущих конструкций, таких как лонжеронные колпаки). [ 1 ] [ 2 ]
Примеры конструкций из древесно-композитных материалов включают в себя:
- Проект экспериментального самолета Ibis , разработанный Роджером Джункуа.
- Серия самодельных домов KR, разработанная Кеном Рэндом
- ПИК-26 конструкции Кая Меллена.

Металл
[ редактировать ]
В самолетах, построенных из металла, используются те же методы, что и в более традиционных самолетах заводской постройки. потребуется резка, обработка металла и клепка Их может быть сложнее построить: при строительстве по чертежам . Доступны комплекты «быстрой сборки», в которых в основном выполняются резка, формование и сверление отверстий, требующие только отделочной обработки и сборки. Подобные комплекты имеются и для других типов авиастроения, особенно композитных. [ 1 ] [ 2 ]
Существует три основных типа металлических конструкций: листовой алюминий , алюминиевая труба и сварная стальная труба. Трубчатые конструкции покрыты авиационной тканью , как деревянные самолеты.
Примеры любительских самолетов на металлической основе включают:
- Murphy Moose , Rebel , Super Rebel и Maverick , производства Murphy Aircraft.
- Vans RV-4 , RV-8 , RV-10 и другие модели, производимые Van's Aircraft , являются самыми популярными металлическими самодельными самолетами.
- Криса Хайнца Zenith CH601 Zodiac и Zenith STOL CH701. семейство двухместных комплектных самолетов
- БРЭМ Супер2 имеет обычные крылья, фюзеляж и хвостовое оперение, но кабина представляет собой монокок «Супрал». из суперпластического сплава
Композитный
[ редактировать ]


Конструкции из композитных материалов изготавливаются из ткани с высокой прочностью на разрыв (обычно стекловолокно или углеродное волокно , иногда кевлар ) в сочетании с конструкционным пластиком (обычно эпоксидной смолой , хотя винилэстер в некоторых самолетах используется ). Ткань пропитана конструкционным пластиком в жидком виде; когда пластик затвердеет и затвердеет, деталь будет держать форму, сохраняя при этом прочностные характеристики ткани. [ 1 ] [ 2 ]
Двумя основными типами композитных самолетов являются формованные композитные, когда основные конструкции, такие как обшивка крыла и половины фюзеляжа, готовятся и отверждаются в формах, и безформенные, когда формы вырезаются из пенопласта, а затем покрываются стекловолокном или углеродным волокном. [ 1 ] [ 2 ]
Преимущества конструкции этого типа включают гладкие поверхности (без сопротивления заклепок), возможность построения сложных кривых и возможность размещать стекловолокно или углеродное волокно в оптимальных положениях, ориентации и количествах. К недостаткам можно отнести необходимость работы с химическими продуктами, а также низкую прочность в направлениях, перпендикулярных волокну. Композиты обеспечивают превосходную прочность при своем весе. Жесткость материала, зависящая от направления (в отличие от одинаковой во всех направлениях, как у металлов), позволяет обеспечить расширенную «эластичную подгонку» композитных деталей. [ 1 ] [ 2 ]
К примерам самодеятельных поделок из композиционных материалов относятся:
- Конструкции Canard , такие как VariEze и Long EZ, разработанные Бертом Рутаном.
- Cirrus Толкающий винт VK-30 конструкции Джеффа Викена и братьев Клапмайер.
- Семейство Europa XS британских двухместных монопланов конструкции Ивана Шоу.
- Glasair I , II и III, разработанные Томом Гамильтоном. Серии высокопроизводительных самодельных домов
Безопасность
[ редактировать ]Показатели безопасности самодельных самолетов не так хороши, как у сертифицированных самолетов авиации общего назначения . В Соединенных Штатах в 2003 году на самолетах любительской постройки частота происшествий составляла 21,6 на 100 000 летных часов; Общий уровень аварийности в авиации общего назначения в этом году составил 6,75 на 100 000 летных часов. [ 13 ]
Уровень аварийности самодельных самолетов в США уже давно вызывает обеспокоенность Федерального управления гражданской авиации . На выставке Sun 'n Fun 2010 администратор ФАУ Рэнди Бэббит заявил, что на самодельные автомобили «на долю приходится 10 процентов парка автомобилей GA, но 27 процентов несчастных случаев. Это не строители [попадают в аварии], а вторые владельцы. Нам нужна лучшая подготовка к переходному периоду». ." [ 14 ] В США летное обучение , включая начальную летную подготовку, можно получить на самодельном самолете владельца у любого инструктора, желающего провести такое обучение. [ 15 ]
Исследование, опубликованное в 2012 году Национальным советом по безопасности на транспорте США , пришло к выводу, что уровень аварийности самодельных самолетов в США в 3–4 раза выше, чем у остального парка авиации общего назначения . Почти 10% происшествий с самолетами самодельной сборки произошли во время первого полета. Еще 9% происшествий произошли во время их первого полета после продажи из-за незнания нового владельца о самолете. Исследование также показало, что количество отказов силовой установки и происшествий с потерей управления в полете было намного выше, чем аналогичные показатели для сертифицированных самолетов. [ 16 ] [ 17 ]
Авиационные правила большинства стран требуют, чтобы самолеты любительской постройки были физически маркированы как таковые (например, в Великобритании должно быть указано «Предупреждение пассажирам: этот самолет... любительской постройки». [ 18 ] ) обычно требуются дополнительные летные испытания не являются пилотами ), и перед перевозкой пассажиров (которые сами .
Культура
[ редактировать ]Крупнейшим авиашоу в мире является , проводимое Ассоциацией экспериментальной авиации ежегодное авиашоу EAA AirVenture Oshkosh в Ошкоше, штат Висконсин , которое проходит в конце июля и начале августа. Другими ежегодными мероприятиями являются полет Sun N' Fun Fly-In, который проводится ранней весной в Лейкленде, штат Флорида , и полет Northwest EAA в Арлингтоне, штат Вашингтон . Эти мероприятия называются прилетами, поскольку многие люди прилетают на своих самодельных и других самолетах в аэропорт, где проходит шоу, часто разбивая там палатки на время. Оба мероприятия длятся неделю. Взлеты и приземления на этих шоу обычно исчисляются тысячами. [ 19 ]
См. также
[ редактировать ]- Указатель авиационных статей
- Процесс проектирования самолета
- Сверхлегкий
- Специальный сертификат летной годности
- Комплект автомобиля
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к Армстронг, Кеннет: Выбирая самодельный самолет — тот, который вы закончите и полетите! Второе издание , стр. 39–52. Баттерфилд Пресс, 1993. ISBN 0-932579-26-4
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н Питер М. Бауэрс: Путеводитель по самодельным устройствам - девятое издание . TAB Books, Саммит Блю-Ридж, Пенсильвания, 1984. ISBN 0-8306-2364-7
- ^ «Экспериментальная категория, эксплуатирующая самолеты любительской, сборной или легкие спортивные самолеты» . Архивировано из оригинала 11 февраля 2012 года . Проверено 19 марта 2012 г.
- ^ «Удостоверение ремонтника самолетов любительской постройки» . Федеральное управление гражданской авиации . 18 августа 2020 г. Проверено 12 сентября 2020 г.
- ^ «Экспериментальный авиастроитель – Право на участие, привилегии и ограничения» . ЭКФР . 9 августа 1979 года . Проверено 12 сентября 2020 г.
- ^ Мисегедес, Кент (март 2013 г.). « Европейские конструкторы самодельных самолетов. Архивировано 25 июля 2015 г. в Wayback Machine » Информационный бюллетень EAA. Проверено 24 июля 2015 г.
- ↑ Кларк, Андерс (5 октября 2014 г.). « История экспериментального сертификата, заархивированная 7 февраля 2015 г. в Wayback Machine ». Ученики полета. Проверено 24 июля 2015 г.
- ^ Дэвид Густавсон (2012). «Как построить самолет» . Архивировано из оригинала 18 марта 2015 года . Проверено 24 февраля 2015 г.
- ^ Дэвид Густавсон (2012). «Три великих достижения Павла Поберезного» . Архивировано из оригинала 21 августа 2014 года . Проверено 24 февраля 2015 г.
- ^ «51 герой авиации» . Проверено 23 февраля 2015 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Самолет любительской постройки» . Федеральное управление гражданской авиации. Архивировано из оригинала 30 ноября 2010 года . Проверено 21 ноября 2010 г.
- ^ Бернард, Мэри и Сюзанна Б. Бопп: вопросы и ответы с президентом AKIA Диком ВанГрунсвеном , Kitplanes, том 29, номер 12, декабрь 2012 г., стр. 28–29. Публикации Бельвуара. ISSN 0891-1851
- ^ Национальный совет по безопасности на транспорте (2007 г.). «Авиация общего назначения США, 2003 календарный год» (PDF) . Ежегодный обзор данных об авиационных происшествиях . Архивировано (PDF) из оригинала 24 августа 2007 г. Проверено 1 июня 2008 г.
- ^ Грейди, Мэри (апрель 2010 г.). «Администратор ФАУ Бэббит наслаждается солнцем и весельем» . Архивировано из оригинала 11 июня 2011 года . Проверено 17 апреля 2010 г.
- ^ «Могу ли я пройти обучение на собственном самолете для получения сертификата спортивного пилота, если он зарегистрирован как экспериментальный самодельный самолет?» . Ассоциация экспериментальной авиации . Архивировано из оригинала 13 октября 2011 года . Проверено 13 февраля 2012 г.
- ^ Wanttaja, Рон: Исследование безопасности самолетов любительской постройки , Kitplanes, Том 29, номер 12, декабрь 2012 г., стр. 36–41. Публикации Бельвуара. ISSN 0891-1851
- ^ Грейди, Мэри (22 мая 2012 г.). «NTSB завершает исследование безопасности самодельных систем» . AVweb . Архивировано из оригинала 26 мая 2012 года . Проверено 24 мая 2012 г.
- ^ «CAP 659: Самолеты любительской постройки: Руководство по одобрению, постройке и эксплуатации самолетов любительской постройки» (PDF) . Управление гражданской авиации. Ноябрь 2005 г. Архивировано из оригинала (PDF) 16 мая 2004 г.
- ^ «AirVenture 2019: факты и цифры за рекордный год» . ЕААА . Проверено 7 февраля 2021 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Ассоциация экспериментальных самолетов (EAA)
- Ассоциация легкой авиации , представительный орган любительской авиации в Соединенном Королевстве.
- Консультативный циркуляр ФАУ 20-27G: Сертификация и эксплуатация самолетов любительской постройки