Полёт мысли в стиле "Стэлс" - 4

в начало

Дорога в облака

Путь этот был долог и тернист, но, пожалуй, это и есть тот самый волнующий и захватывающий процесс который может дать авиамоделизм – испытания и облёт совершенно новой модели, не собранной по готовым чертежам, не купленной в магазине, а придуманной своей головой и построенной своими руками. Вот оно чудо! Материализация мысли! Переход психической энергии в материальную форму! Не было ничего, лишь пара плоских досок и жажда творчества, и вот уже появляется нечто новое, рождённое, сотворённое и выстраданное, и сейчас оно полетит! Или не полетит… Или полетит, но не так как хотелось бы… Или вернётся в свою первоначальную форму - кучку бесформенных обломков. Как же не терпится это поскорее узнать!

В первом полёте важно было принципиально понять: летит мой самолёт, или годится лишь на растопку самовара. Поэтому решено было испытать модель в облегчённом варианте с толкающим пропеллером 4х3, установленным прямо на вал двигателя:

Тяга получилась около 400 гр, вес модели 590 гр. Замеры производились детскими весами с точностью 10 гр, так что все цифры весьма приблизительны. В общем, собственный вес не поднимает, но ощутимо рвёт из рук.

Некоторые сомнения вызвал ток 2,5А без нагрузки и 25А с пропеллером при том, что максимально допустимый для Mini Ac 1215/12 ток - 19А. Эту неприятность я списал на пропеллер, всё-таки мой двигатель не рассчитан на работу без редуктора, и в полёте, надо надеяться, двигатель разгрузится и ток уменьшится до своих 20А… На скорую руку я согнул из тонкого дюралюминия мотораму, зарядил две батареи аккумуляторов и отправился в поле, несмотря на порывистый ветер и регулярно набегающий холодный осенний дождик - не откладывать же испытания из-за таких пустяков! 😃

Проверил центровку, дал газ, разбежался, бросил, и под стук сердца 160 ударов в минуту и визг пропеллера, похожий на писк комара, усиленный в сотню тысяч раз, ЭКО Джет ушёл в небо против ветра, слегка задирая нос.

Пока работал триммерами, самолёт оказался на грани зоны видимости, пора возвращаться. Реакция на элероны не слишком активная, но вполне достаточная для разворота, после которого ЭКО, потеряв десяток метров высоты, пронёсся над головой и оказался далеко позади в опасной близости высоковольтных проводов. Сброс газа вызвал немедленное сваливание на хвост: центровка сильно задняя. Во избежание штопора, газ я больше не трогал. Сердце замерло: слишком быстро всё происходит, совершенно другие скорости, незнакомая динамика, порой непредсказуемая реакция на рули, и самое страшное - задняя центровка. Вернуть модель с подветренной стороны оказалось гораздо сложнее. Далее полёт продолжать небезопасно, да и бессмысленно. Причина ясна, и теперь надо как-то привести модель хотя бы в полосу травы между проводами и садами шириной около 100 метров и как-то плюхнуть на землю. Посадка, как и следовало ожидать, была довольно жёсткой, и в результате неё аккумулятор пробил передний шпангоут (бальза 5мм!), переместился вперёд, и центровка встала на своё место! Мне даже не пришлось ничего делать, самолёт сам исправил свой недостаток! В остальном модель осталась невредима, а дома я культурно оформил все внутренности и оклеил их толстым слоем упаковочного поролона.

Второй взлёт был безупречен. Вот она та самая динамика, те скорости и тот адреналин, которого мне не хватало! Держать модель приходится достаточно высоко, из-за сильного ветра и огромных пока для меня скоростей. Прямолинейный полёт едва удаётся выполнить - модель в доли секунды оказывается на другой стороне поля. Приходится крутить петли или нарезать круги и восьмёрки над головой на достаточно большой высоте, модель нещадно бросает ветром вверх-вниз, как сажать - непонятно. При выполнении бочки можно помогать элеронам дифференциальным отклонением ЦПГО. Тогда бочки получаются более активные и практически без потерь высоты. Реакция на руль высоты абсолютно адекватная - ни много ни мало. Однако перебор по ручкам, особенно при выходе из пике может приводить к сваливанию - самолёт на большой скорости начинает рыскать по всем трём осям, после чего мгновенно переворачивается на спину и беспорядочно падает какое-то время. Затем приходится снова пикировать чтобы набрать скорость, и уже более аккуратно выводить модель в горизонталь у самой земли. Порции адреналина на грани передозировки!

Итак, если не считать проломленного шпангоута, лётные испытания прошли вполне успешно. Каких-либо фатальных недостатков аэродинамической схемы, патологической неустойчивости, плохой управляемости, паразитного взаимовлияния крыла с оперением не отмечено. Падения – скорей результат ошибок пилотирования, чем недостатков модели. Самолёт потребовал центровки 5-6% САХ, это говорит о том, что плоскодонная носовая часть вместе с наплывами создаёт весьма значительную подъёмную силу и существенно влияет на положение фокуса самолёта. Модель достаточно, и даже слишком устойчива по рысканию, развернуть горизонтально по ветру бывает не просто, стоит как флюгер. А общем, довольно своенравный и капризный самолёт. Каким, впрочем, и полагается быть модели подобной схемы, размеров и веса.

Ещё пару выходов в поле пришлось проделать в испытательной конфигурации с пропеллером чтобы хорошенько освоить пилотирование, особенно посадку. Самое опасное - это разворот перед глиссадой. Выполнять его приходится на большом удалении и малой высоте, иначе не удаётся погасить скорость и придётся бежать за моделью на другой край поля. Опасность срыва в штопор, плохая видимость и помехи аппаратуры, а безветренная погода поздней осенью - это вообще большая удача - вот в таких условиях приходится сажать модель.

Установка батареи 3S LiPo дала совершенно потрясающий результат: тяговооружённость около единицы при весе 680 грамм. Головокружительные вертикали и пике, полный контроль модели! С земли видно как крыло выгибается в дугу под тяжестью перегрузок. Двигатель хорошо обдувается и, несмотря на значительную перегрузку по току, после посадки едва тёплый. Аккумуляторы также в пределах допустимого нагрева.

Ещё после нескольких тренировок пришло время смонтировать импеллер. Тяга и напор струи меня порадовали, сразу стало понятно, чем мой “импеллер на коленках” отличается от настоящего импеллера. Однако снова я был неприятно удивлён когда измерил ток: 27А от 2S Lipo и более 40А от 3S! Мягко говоря, перебор. Эту неприятность списывать было уже не на что. Вывод неутешительный: Mini AC1215/12 для 65-го импеллера годится с большой натяжкой. С пропеллером ещё ничего, а мой импеллер для него тяжеловат.

Тем не менее лететь всё равно как-то надо. Зарядил аккумуляторы и пошёл в поле. Поляна моя за МКАДом напротив 16 мкр Орехово-Борисово, конечно не лучшее место для испытаний, однако 10 - минутная шаговая доступность от дома - её неоспоримое преимущество. Выпал мягкий снежок, облака разошлись, показалось сонное осеннее солнышко, ветер практически стих. Дал газ и сразу почувствовал: из рук не рвёт… Можно сказать, самолёт вообще не хочет из них выходить. Разбежался, бросил слегка вверх. “ЭКО Джет”, пролетев метров 10, потерял скорость, опустил нос и воткнулся в первый снег. Грусть-тоска посетила меня в этот момент. Снова дал газ, бросил немного носом вниз. Модель снизилась до полуметра и полетела, едва не цепляя крылом торчащую из-под снега траву, набрала скорость и медленно поползла вверх. Действительно похоже на расчётные 15-16 градусов в наборе высоты. Кругов за 10 на грани срыва удалость поднять самолёт метров на тридцать и немного расслабиться. Высокое расположение импеллера вызывает сильный пикирующий момент. Выкос импеллера соплом вверх при установке оказался недостаточен для балансировки, пришлось посадить модель и включить в передатчике микшер канала газа (3) на руль высоты (2). В полёте отрегулировал степень микширования на уровне 8%. Теперь при работе газом руль высоты отклоняется на 3-5 градусов верх. Всё удачно получилось, правда при резком увеличении газа самолёт всё равно сначала немного клюёт носом, потом выходит в горизонтальный разгон, а при резком сбросе сначала как бы подскакивает вверх, затем переходит в планирование. Если осторожно работать газом, то ничего такого не наблюдается.

Плавно покачивая крыльями, завывая импеллером и рыская носом по сторонам, ЭКО Джет медленно парил над полем большими кругами. Скоро мне это надоело, я выполнил мягкую посадку и в раздумьях поплёлся домой.

Очевидно что надо поднимать напряжение до 11,1В, что выведет двигатель далеко из режима оптимальной работы, и велика вероятность его просто сжечь. Конечно же выбор Mini Ac1215/12 для работы с импеллером Vasa Fan 65G, был ошибочным, а этот импеллер требует двигателя мощностью не менее 350-400 ватт. Отсюда вывод: если аэродинамика модели позволяет применить более мощный двигатель, то нельзя пренебрегать такой возможностью. Скупой платит дважды.

К моему утешению как раз в тот момент в продаже появился ещё один объект моего давнего вожделения – чешский инранер Mega 1615/3. Достаточно просто взять его в руки чтобы понять: это мотор! Выпускать из рук его уже больше не хочется, да и ни к чему. 6-ти полюсный 3-витковый двигатель Kv=3000, диаметром 28 мм и весом 76 грамм скрывает в себе огромную для своих размеров и веса мощность - 450 ватт, и это только в рамках паспортных данных! Реально можно разогнать ещё процентов на 30. Установка его на “Эко джет”, как и следовало ожидать, дала совершенно другой самолёт. Даже при том, что двигатель требует батареи 4S LiPo весом 180 гр и для правильной балансировки пришлось всё же загрузить полости в носовой части свинцовой дробью, вес не выскочил за расчётный предел и достиг 780 гр. Ток в статике не более 30А не принципиально отличается от расчётных 27А, да и результаты прикидок, казавшиеся фантастическими, при испытаниях в полёте оказались совсем недалеки от правды. Что значит совершенно адекватный мотор, отвечающий заявленным характеристикам! Тяговооружённость в статике почти единица, и самолёт превратился в ракету!

Однако не без побочного эффекта: недопустимо сильные помехи на управление, которые появляются только в полёте, чуть было не привели к серьёзной аварии. Это потребовало принятия самых решительных мер помехозащиты. Самодельный параметрический BEC пришлось заменить на серийный импульсный UBEC от HobbyWing:

Все силовые провода укоротить до предела и установить дроссели на провода от сервомашинок, а также на входе и на выходе BEC.

Приёмник Miltiplex pico5/6 поменять на “родной” моему передатчику Futaba R136F поместить его в экран из фольги, ламинированной скотчем.

Кроме того предусмотреть возможность использования вообще отдельного аккумулятора борта чтобы полностью развязать силовые и сигнальные цепи. Для этого была собрана элементарная схема оптронной развязки регулятора оборотов, которая заработала сразу же и без проблем.

Отсек оборудования оказался битком набит хитроумными девайсами. Красота - глаз не оторвать! 😋

Проблема помех полностью разрешилась, правда благодаря каким конкретно из перечисленных мер – это загадка…

И в этом месте начинается кайф! Полная свобода в небе, абсолютный контроль над полётом, сумасшедший пилотаж и бешеная скорость! Но недолгим было счастье. Заполучив в руки небывалую мощь, я не замедлил воспользоваться ей непременно на всю катушку и разогнать модель до запредельной скорости. Загнал «ЭКО Джет» под самые облака, дал полный газ и направил в землю. Доли секунды, и самолёт с диким свистом был уже в опасной близости планеты. Стал выводить в горизонталь чтобы насладиться результатом манёвра, и в этот момент одна из половинок ЦПГО развернулась поперёк потока – сорвало редуктор сервомашинки. Далее последовало беспорядочное вращение модели со страшной скоростью, и монолитное бальзовое крыло сложилось пополам ещё в воздухе. При ударе о землю, как назло на утоптанной тропинке, которая пересекает поле, фюзеляж развалился на три части! Однако это было весьма эффектно! Здесь проявился ещё один мой очевидный промах: ость поворота ЦПГО расположенная по средней линии хорд делает рули перебалансированными. Это и привело к поломке редуктора в полёте на огромной скорости. В процессе ремонта этот недостаток был устранён, ось перемещена вперёд примерно на треть хорды. Нагрузки, возникшие в том полёте можно себе лишь с ужасом представить…

Кадры, леденящие кровь… Впрочем, мне приходилось восстанавливать и не такие разгрохи. У меня ещё в школе был планер F-1-A, каждая консоль крыла которого была переломана и склеена в четырёх местах, причём в некоторых неоднократно, а корневая часть одной из них, куда входят штыри крепления, вообще собрана заново. Этот планер всегда лежал в моём полётном ящике как запасной и неоднократно выручал на соревнованиях. Так что, придя домой, я развёл побольше эпоксидки, и в вечеру следующего дня уже ничто не напоминало о страшной катастрофе:

«ЭКО Джет» продемонстрировал свою ремонтопригодность, был успешно испытан, и снова занял своё прежнее достойное место в моей эскадрилье:

Ну и пора наверно собрать мысли в кучу и подвести кое-какие

Итоги проекта.

1. Проект состоялся. Построена модель самолёта для активных экстремальных полётов. С ноября 2006 по май 2007 года ЭКО Джет налетал уже более 30 часов, четыре сборки новых полимеров “Пилотаж” 2100 4S практически выработали свой ресурс и вскоре ждут полной замены. Пиломатериалы использованы полностью и по назначению, достигнуты желаемые порции адреналина пилота и восторги зрителей. Простая технология изготовления прочных и надёжных моделей из массива бальзы доказала своё право на жизнь. Модель вполне доступна для повторения, предоставляет моделисту простор для фантазии и не требует никакой специальной оснастки для постройки.

2. Лётные данные модели впечатляют. Самолёт выполняет любые мыслимые и немыслимые фигуры пилотажа, возможные с толкающей тягой, включая всевозможные кувырки и кручение на месте, падение хвостом вниз, полёт в режиме удержания на срыве потока и тд, тд, тд, насколько хватает фантазии и смелости пилота. Большое удлинение крыла позволяет достаточно уверенно летать на малых скоростях и неплохо планировать, а при передней центровке завалить модель в штопор вообще довольно сложно, что позволяет использовать её тем, кто только решил попробовать импеллер.

3. Пополнена теоретическая база, разработаны полезные программы для программируемого калькулятора (RDcalk для Pocket PC), позволяющие быстро рассчитать параметры модели и прикинуть ожидаемые лётные качества.

4. Получилось как бы два самолёта в одном: с двигателем MiniAc и пропеллером 4х3 более лёгкий и маневренный, но не очень быстрый, с двигателем Mega и импеллером – менее поворотливый, более капризный, но и более скоростной. В поле первый легко превращается во второй, в зависимости от используемых аккумуляторов и настроения пилота.

5. Таким образом, модель послужила своего рода летающей лабораторией. По результатам сравнения двух эквивалентных (обеспечивающих единичную тяговооружённость с оптимизированным набором аккумуляторов) мотоустановок на одной модели, с большим отрывом выигрывает классический пропеллер. Импеллерная установка получается значительно более тяжёлой и прожорливой (330 гр, 450 ватт), чем винтовая (230 гр, 300 ватт), что приводит к неизбежному увеличению нагрузки на крыло и ухудшению лётных качеств. С пропеллером летные качества модели несравнимо лучше, пилотирование проще, комфортней и безопасней. Тем не менее, летать почему-то хочется именно с импеллером. Это совершенно отдельное чувство, когда модель со свистом пулей проносится мимо на малой высоте, затем ракетой устремляется в облака… 😃

6. И всё же, резюме: применение импеллера на моделях оправдано лишь требованиями копийности или большим желанием на грани фанатизма попробовать, что это за зверь.

7. Строить модель самолёта самому, даже такую простую, как мой «ЭКО Джет», значительно сложнее, дольше и дороже, чем покупать готовую в магазине. Но если пилотирование модели, к которой не приложил своей руки и головы не представляет интереса, то это единственно возможный путь.

8. Возможно кто-то скажет что это рассказ о том, как не надо строить летающие модели самолётов, и будет по-своему прав. О моих методах можно спорить, тем не менее результат остаётся очевиден, и оправдывает любые средства. В любом случае относиться ко всему содеянному, как и к хобби вообще, надо наверно немного с иронией, всё-таки это развлечение, и не более того. Каждый сам решает, что есть для него моделизм, и какую часть своей души он готов потратить на это дело, а какую оставить на весь остальной мир. 😒

В работе использованы:
1 В.Е.Мерзликин “Радиоуправляемые модели планеров” изд. “ДОСААФ” 1982г;
2 Пышнов В.С., “Из истории летательных аппаратов”, 1968 г;
3 Материалы сайта www.stroimsamolet.ru
4 Николаев Л. Ф. Издательство: Транспорт. Основы аэродинамики и динамики полета самолетов;

Anatol Brand, Москва. 2007