VIK-1 модельная альтернатива программе VTOL X-Plane
Здраствуйте, не смотря на то, что у меня довольно много тем, в этом разделе еще не отмечался. Но данный проект вписывается. Это импеллераная модель самолетного типа, хотя и не совсем самолет.
Довольно долго я ничего модельного не строил, хотя очень это дело люблю. Последние полгода только рассматривал чужие работы и проекты. Мне нравятся всякие эксперименты, с неизвестным результатом.
Однажды наткнулся на это: Военные собираются создать летательный аппарат следующего поколения, включающий в себя все самое лучшее от самолета и вертолета
Курирует все действо не много, не мало, а Управление перспективных исследовательских программ Пентагона DARPA.
Для справки (вдруг кто не знает) что такое “VTOL” - выписка из вики :
Самолёт вертикального взлёта и посадки, общепринятое сокращение — СВВП или англ. VTOL — Vertical Take-Off and Landing — самолёт, способный взлетать и садиться при нулевой горизонтальной скорости, используя тягу двигателя, направленную вертикально.
Почему X-Plane? понятия не имею, говорят, симулятор такой был. Однако ясно, что аппарат использует еще и крыло (крылья).
С тех пор начал эту тему отслеживать и нахожу продолжение: Программа VTOL X-Plane пополнилась тремя новыми проектами беспилотных летательных аппаратов
Обратите внимание - “беспилотных”, значит известные фирмы будут строить управляемый с земли “самолет-вертолет”. Постепенно эта мысль переросла в навязчивую. Я конечно не могу соперничать с такими монстрами как Boeing и Sikorsky, но в модельном варианте - можно попробовать.
Большой пост получается, позже продолжу.
Далее.
Самым известным серийным VTOL на данный момент является V-22 Osprey. Штука очень дорогая в разработке и до сих пор еще не доведена до ума. Наврное поэтому Дарпа (DARPA) подталкивает к беспилотному варианту.
Рассмотрю варианты из предыдущего поста на мой скромный взгляд.
Проект компании Boeing, названным Phantom Swift -
Обычный квадрик. Вот только при горизонтальном полете придется закрывать ниши подъемных винтов в фюзеляже. Иначе потери будут нехилыми. Каналы подъемных винтов будут занимать место в фюзеляже. И таскать этих трутней в горизонтальном режиме придется, а это опять потери.
Что-то не впечатлил меня сей проект уважаемой компании. Может чего-то не знаю.
Следующий, компания Sikorsky
КБ, славящееся по всему миру своими вертолетами. Других картинок не нашел. Судя по виду, аппарат взлетает вертикально, находясь на стойках позади хвоста. Винты видимо имеют вертолетный автомат перекоса. После взлета аппарат переходит в горизонтальный полет и винты превращаются из подъемных в тянущие.
Для беспилотнока это нормально, но вот груз внутри придется капитально пришвартовывать. Он конечно и так привязывается, но вот, к примеру, что делать с живым грузом? С ранеными?
Но возить несколько Hellfire и видеоразведку вполне сможет.
Далее компания Karem Aircraft. Про этот проект ничего не нашел, кроме картинки.
Хотя тут и так все понятно, схема V-22 Osprey, но белый и пушистый.
Самый удачный вариант у Сикорского. Но нельзя возить грузы, запрещающие изменение положения с горизонтали на вертикаль и скорость будет ограничена большими вертолетными винтами.
Мне нравятся бикоптерные схемы, именно к ним относятся последние два аппарата и Оспрей тоже.
После длительных размышлений я пришел к выводу, что неплохо подойдет бикоптерный вариант, но с ТРД. Вот о нем дальше и пойдет речь.
Хотя он тоже с минусами, куда же без них.
С другими проектами я обычно открывал тему после того, как часть модели уже была построена. Сейчас решил, пусть постройка будет с нуля. Хотя подготовительные работы проведены. Все же модель обдумывается с начала зимы.
Первые прикидки модели. Размах около - 1,5м, вес - 2кг. Силовые установки импеллеры -70мм. Преходной режим висение-горизонтальный полет, будет осуществляться поворотом частей крыльев с турбинами. Удерживание по тангажу и курс в висении - с помощью УВТ. Управление в горизонте так же планируется с помощью УВТ. Так же будет добавлено управление на оперении - “V” хвост.
Это планируется, возможно что-то придется изменить по ходу дела.
Название проекта VIK-1, это первые буквы имени и номер моего Vtol. Звучит как “викодин”, 😃 кто смотрел “Доктор Хаус” тот поймет. Это и будет рабочим названием.
У меня довольно не важно с художественной фантазией, поэтому долго сидел и рисовал. Не получалось что-то путевое. Плюнул и начал изучать 3D редактор. Решил, что во-первых так будет нагляднее, во-вторых давно пора изучить его изучить.
Выбрал Компас 3D, не потому, что он лучше, просто мне он показался понятнее.
Сначала решил встроить турбины в само крыло, два варианта с разными крыльями:
Подумал, что возникнет проблема крепления поворотной балки к турбине.
Было еще два варианта: турбины над крылом и турбины под крылом, остановился на турбинах под крылом.
Появился новый вариант:
Вообще вариантов было много, с разными хвостами и формами крыльев. Большая часть уже удалена. По текущиму варианту, если надо, выложу любой ракурс.
На закуску вариант в висении:
По внешнему виду принимается критика и варианты изменения внешнего вида.
А вот с компоновкой не больно разгуляешься, далее объясню.
По внешнему виду принимается критика и варианты изменения внешнего вида.
А вот тут картинки не грузятся=(
А вот тут картинки не грузятся=(
Не понял, в 3 посте не видно картинок?
Не понял, в 3 посте не видно картинок?
Да.
Прошу прощения, опять у меня проблемы с облачным сервисом. Выкладываю снова в том же порядке, что и в 3 посте.
Если это 2-химпелерная модель то както хвост массивно выглядет,проситься туда чтото…
По внешнему виду принимается критика и варианты изменения внешнего вида.
А вот с компоновкой не больно разгуляешься, далее объясню.
Вопрос скорее по компоновке, хотя она связана с внешним видом. Почему хвостовая часть фюзеляжа просто обрезана, а не сводится “на нет”?
Если в фюзеляже не планируется установка маршевых двигателей, то обрез ухудшает несущие свойства фюзеляжа.
Вас понял, посмотрю, что можно сделать.
Удивительно, что вы вообще увидели картинки, потому что облачный сервис их просто потерял… 😦
просто потерял
мда какой то трабл…это иноплантное сдерживание прогресса
Виктор по корекции тангажа на взлете -а не будет ли проблемой махание сразу такой массой(часть крыла с импелером) ?может всёже добавить управляемую плоскость за соплом ? на примере тех картинок что раньше обсуждали?
Удивительно, что вы вообще увидели картинки
Они были, а сейчас опять пропали. а хвостовую часть фюзеляжа можно свести “на нет”. Тогда в сечении получится какой-никакой профиль, фюзеляж будет неплохо нести и разгрузит крыло.
по корекции тангажа на взлете -а не будет ли проблемой махание сразу такой массой(часть крыла с импелером) ?
Так автор писал, что будет УВТ, т.е. поворотное всеракурсное сопло.
P.S. Неплохая книга по СВВП.
Так автор писал, что будет УВТ, т.е. поворотное всеракурсное сопло.
Да, но не всеракурсное, а только по тангажу.
Изменил вид хвостовой части фюзеляжа, приподнял крыло.
Тоже самое, но в режиме висения. Будет еще промежуточный вариант, где турбины будут располагаться под углом к горизонту 45 градусов. Но прорисовывать его не буду.
Теперь фюзеляж будет создавать подъёмную силу.
А хвостовое оперение цельноповоротное или просто рули не нарисованы?
Да, но не всеракурсное, а только по тангажу.
А почему такое не поставить?
Импеллеры уже есть? Если нет, есть из недорогих с противоположным вращением: 1, 2. Они же с моторами: для аккумулятора 6S и 4S. Крыльчатки запасные нормального и обратного вращения.
А хвостовое оперение цельноповоротное или просто рули не нарисованы?
Рули не прорисованы.
Железо почти все закуплено. Когда все придет - покажу полностью.
Два импеллера Такой и эдакий
УВТ не буду делать полноценный, т.к. крен в висении можно держать оборотами, опыт уже имеется. Это будет возложено на полетный контроллер.
Теперь надо решить одну пробему. Дело в том, что у меня два центра тяжести. В висении у аппарата ЦТ должен приходится на поворотную балку. А в горизонтальном полете на (примерно) 1/3 хорды крыла. Т.е. модель должна уметь садится в двух вариантах: как вертолет и как самолет (к примеру, в случает отказа силовых установок).
Предварительно произвел расчет ЦТ в программе W_Laengs4. Получил вот такой результат:
Для совпадения ЦТ балку придется устанавливать на самый передний край крыла. Что крайне неудобно и некрасиво. Поэтому турбины были перенесены под крыло, что в дальнейшем даст возможность автоматически сдвигать ЦТ в разных режимах.
Также поэтому фюзеляж сделан несущим и сделано большое оперение, чтобы максимально сдвинуть аэродинамический ЦТ назад.
Если ошибаюсь - поправьте.
Пока же собираюсь сделать контурный планирующий макет модели в натуральную величину, чтобы в реальности посмотреть аэродинамический ЦТ. И от него уже отталкиваться для расположения поворотной балки для СУ.
Теперь надо решить одну пробему. Дело в том, что у меня два центра тяжести. В висении у аппарата ЦТ должен приходится на поворотную балку. А в горизонтальном полете на (примерно) 1/3 хорды крыла. Т.е. модель должна уметь садится в двух вариантах: как вертолет и как самолет (к примеру, в случает отказа силовых установок). Предварительно произвел расчет ЦТ в программе W_Laengs4. Получил вот такой результат: Для совпадения ЦТ балку придется устанавливать на самый передний край крыла. Что крайне неудобно и некрасиво. Поэтому турбины были перенесены под крыло, что в дальнейшем даст возможность автоматически сдвигать ЦТ в разных режимах. Также поэтому фюзеляж сделан несущим и сделано большое оперение, чтобы максимально сдвинуть аэродинамический ЦТ назад. Если ошибаюсь - поправьте. Пока же собираюсь сделать контурный планирующий макет модели в натуральную величину, чтобы в реальности посмотреть аэродинамический ЦТ. И от него уже отталкиваться для расположения поворотной балки для СУ.
Виктор, добрый день! Вот заметил тему на форуме, буду следить, что получится!
По крайнему сообщению:
ЦТ должен быть один, просто надо чтобы моторы в вертикальном положении проходили через него - это задача разработки компоновочного решения, вот тут обычно самое интересное для меня))).
Аэродинамический Ц.Т. - это что? Если центр тяжести, то это неправильно. Мне кажется тут идёт речь о центре давления, он же аэродинамический фокус.
Контурный планер - это хорошее решение, сам так делаю и многие так делают и обычно это помогает кое в чём.
На модели какие могзи планируются? Только коптерные? Только самолётные? То и то? Или вообще никаких?)))
На двух импеллерах такого относительного диаметра режим висения будет катастрофически затратным на мой взгляд.
Я в области VTOL, после некоторых экспериментов с моделями с поворотными ВМГ и Доминатором (в режиме висения на хвосте), решил пойти по пути винтокрылой схемы. На данный момент летает такая модель у меня:
Сергей, очень рад, что вы заглянули. Нравится ваш Доминатор. Когда старался выбрать внешний вид для будущей модели, фотки Доминатора тоже были в комплекте.
ЦТ должен быть один, просто надо чтобы моторы в вертикальном положении проходили через него - это задача разработки компоновочного решения, вот тут обычно самое интересное для меня))).
Абсолютно согласен.
Аэродинамический Ц.Т. - это что? Если центр тяжести, то это неправильно. Мне кажется тут идёт речь о центре давления, он же аэродинамический фокус.
Возможно путаюсь в терминах. Имелось в виду, что в горизонтальном варианте модель должна иметь планирующий эффект.
На модели какие могзи планируются? Только коптерные? Только самолётные? То и то? Или вообще никаких?)))
Это еще один трудный для решения момент. Долго с ним возился, весь собственный мозг сломал, но в теории решил.
Хотел посвятить отдельный пост, но раз уж зашла речь:
Конечно, в режиме коптера, да еще с двумя СУ без контроллера не обойтись. Кто думает, что у него хватит реакции, тот глубоко заблуждается.
Изначально планировалась установка КК2 с прошивкой OpenAeroVTOL
Но затем посетила другая мысль.
На модели будет стоять мой любимый MultiWii со стандартной прошивкой для бикоптера. Да, прошивка коптерная. Она же будет использоваться и в самолетном режиме.
-
Управление в режиме коптера:
Курс - разницей УВТ на турбинах.
Крен - оборотами на турбинах.
Тангаж - совместной работой УВТ относительно верхнего ЦТ модели. По принципу удержания вертикальной палки на пальце. -
На переходном режиме, когда турбины будут находится под углом 45 градусов к горизонту (время перехода турбин в это положение 2 секунды):
Управление то же, что и в режиме коптера.
Это позволит набрать некоторую горизонтальную скорость, для последующего перехода в горизонтальный полет, чтобы была возможность положить модель на крыло. -
Горизонтальный полет. (время изменения из переходного режима - 2секунды).
Уже произвел настройку пульта. В этом режиме курс и тангаж меняются на стиках местами. Турнига с прошивкой ER9X позволяет это сделать с помощью программировния микшеров.
Курс - разнотягом турбин
Крен - разницей УВТ
Тангаж - совместной работой УВТ
также в запасе “V” -образный киль с рулями.
Все это позволяет использовать стандартную коптерную прошивку.
На двух импеллерах такого относительного диаметра режим висения будет катастрофически затратным на мой взгляд.
Бесспорно, но в данном случае задача - не создать максимально ээфективную модель, а построить модельный прототип “реактивного” бикоптера VTOL.
Есть палубные варианты вертикально взлетающих истребителей, но они не умеют планировать. При отключении двигателей самолеты впадают в плосский штопор и летчики катапультуруются. Данный проект позволяет посадить машину в самолетном режиме и уменьшает затраты топлива, перекладывая нагрузку на крыло.
И еще, Сергей, у вас хорошая фантазия. Буду рад, если добавите или измените что-нибудь во внешннем виде моей модели для понтов. Ну чтобы выглядела пердставительнее. Может детали какие добавить, типа оружия или систем наведения.
Все необходимые материалы (3D модель, любой ракурс из нее) предоставлю вам по первой же вашей просьбе. Можно просто карандашные подрисовки. У меня с этим - проблемы. О раскрасе же даже думать боюсь.
Пока же в горизонтальном режиме она ближе к Пешке (Пе-2), чем к современному рактивному самолету. 😃
Не касаясь планера, несколько замечаний по ВМУ. На эскизе турбина помещена на срез обечайки воздухопровода и не имеет входного насадка. Выходной насадок (сопло) при этом, находится на значительном удалении от выхода потока из статора, и имеет перед собой цилиндрическую (?) проставку, сильно снижающую эффективность ВМУ. Предполагаемый к использованию EDF 70 имеет лемнискатный насадок, который, в общем, эффективен для работы только в статическом режиме. При наклонах/заклонах импеллер будет испытывать недостаток рабочего тела. Очевидно необходимо поискать разумный баланс, установив входной насадок длины примерно 1.5 и входным диаметром примерно 1.2 диаметра EDF на лемнискатный насадок. При этом, оснастив ВМУ конической проставкой и коротким цилиндрическим соплом для изменения вектора тяги. Скорее всего понадобится стенд для натурных испытаний двигательной установки в динамическом режиме.
Есть сомнения по способу питания мотора электрической турбины, которая находится на законцовке крыла, то есть на значительном удалении от источника питания и контроллера. То есть, кабли питания немалого сечения придётся тянуть через крыло и шарнир. Со всеми неминуемыми потерями мощности в моторе, весом + моментами инерции по оси крена и дополнительной силой упругости в шарнире. Тем не менее, тема интересная, успехов, Виктор. Кстати, рекомендую, все-таки, провести более серьёзный информационный (патентный) поиск. У того же Sikorsky есть несколько патентов с очень интересными схемными решениями.
Не касаясь планера, несколько замечаний по ВМУ.
Стыдно, но не понял и половины сказанного. У меня небольшой опыт в работе с импеллерами. Расскажу как планируется.
Общая длина турбины 290мм плюс УВТ 50мм.
Импеллер будет установлен прямо на входной срез турбины, дабы использовать родную губу импеллера. Внутренняя труба турбины из пластиковой бутылки, обтянутой на болване.
Поворотное крыло и турбина будут смонированы на углепластиковой трубе, в которой и будут проложены провода. Контроллер импеллера будет расположен в фюзеляже, длина проводов от импеллера до контроллера - около 50см.
Скоростной полет в динамике не планируется. Это больше связано со мной, боюсь скоростных моделей.
Извини, за язык, но другого нет… Надо хотя бы в общих чертах знать предмет. В случае EDF имеется вполне доступная эмпирическая прикладная теория. Эффективность работы электротурбины зависит от некоторого числа параметров, которые надо знать и уметь применять. В частности, разделять режимы работы на статический (например разбег и подьём аппарата) и динамический - полет на разных режимах и углах. По сценарию применения аппарата - расчитывается схема движетеля.
Грубая выжимка из написанного ниже: твой импеллер будет работать в неоптимальных условиях питания рабочим телом (воздухом) и создания тяги. Как в статическом, так и динамическом режимах. Необходимо рассчитать и отмакетировать геометрию насадков и воздухопровода турбины, а также рассчитать прокладку и тип используемых каблей питания мотора от бортовых батарей, учитывая токи, напряжения и динамический диапазон работы EDF. Скажем, выполняя вертикальный take off, турбины будут работать в максимуме потребления тока, нагреваясь и теряя эффективность. В движении нагрузка снижется и становится минимальной при достижении скорости устойчивого полёта. Ну и так далее.
Собственно, твой аппарат сначала будет (надеемся, что будет:)) работать в режиме hover craft (в мире есть масса прототипов и прикладная теория), поднимая себя посредством параллельной тяги двух тоненьких реактивных струй. Поэтому лучше всего отработать этот подьём на простейшем макете, заготовив обечайку трурбины со сменными насадками, замеряя тягу, достигая баланса и оптимизируя управление. Когда схема заработает в статике (lifting only), тогда можно будет добавить кинематику узлов шарниров и попытаться (на подвесе) переходить из висения в горизонтальный шаг. “Многа букофф”, но короче не умею.
В частности, разделять режимы работы на статический (например разбег и подьём аппарата) и динамический - полет на разных режимах и углах.
Спасибо за подробности, в общих чертах понял. Но так далеко я не полезу. Я уже говорил, что дотошная эффективность в этом проекте не важна. Задача стоит проверить саму идею. Тяга импеллеров указана обычно именно в статике. Максимальная тяга моих импеллеров, указанных в документации 1,6 кг, два вместе 3,2кг.
Планируемый взлетный вес модели 2-2,5 кг. Даже если китайские братья наврали, у меня все равно есть запас в висении. В горизонте режим еще легче.
Больше всего меня пугает переходный режим. Когда турбины уже под углом к земле, а модель еще не имеет горизонтальной скорости. Тяга турбин будет раскладываться на вертикальную и горизонтальную. Значит вертикальная составляющая резко упадет. В этом случае модель резко просядет, что придется компенсировать увеличением тяги. И с углами турбин и временем разворота в переходном режиме явно придется эксперементировать.
Сделал из потолочки контурный планер. Прицепил к нему в качестве веса мелкие тиски. Покидал, настроил, ЦТ нарисовал на фюзеляже. Нисколько меня это не радует, придется перерисовывать ось поворота и сдигать ее ближе к носу.
ЦТ нарисовал на фюзеляже. Нисколько меня это не радует, придется перерисовывать ось поворота и сдигать ее ближе к носу.
У Вас ось импеллеров в вертикальном положении должна совпадать с ц.т. А их ось находится ниже оси вращения, т.е. ось импеллеров при переводе в вертикальное положение будет находиться впереди ос вращения.
Если ось импеллеров не совпадает с ц.т., то это можно отрегулировать, закрепив импеллеры на пилонах, а не вплотную к крылу. Тогда и ось вращения не надо переносить.
Проще всего вырезать из картона или потолочки боковую проекцию импеллера, нарисовать на ней ось симметрии, а сверху оставить запас, имитирующий пилон. На другом куске потолочки нарисовать сечение крыла с осью вращения и центром тяжести. Через ц.т. провести вертикаль. А потом подобрать на макете импеллера по высоте точку вращения таким образом, чтобы при повороте на 90 градусов ось импеллера совпадала с вертикалью, проведённой через ц.т.
Найдёте высоту пилона.
Когда-то Глушко сказал Королёву: “Да если к моему движку водокачку прицепить, то и она полетит…”. Королев по-преданию обиделся. Но истина в той фразе есть. Ты не с того начинаешь. Какие тисочки? Тебе нужно расположить 2 батареи вот такого типа (например): hobbyking.com/…/__19154__Turnigy_nano_tech_5000mah…
каждая весом почти 600 г + 2 ESC 80А + 6 каблей х 50 см сечения 2.5 мм2 каждый. Про приёмник, сервы, тяги, шарниры я пока не говорю. EDF 70 может дать в крейсерском режиме ( 3/4 газа) где-то 1000-1200 г тяги. При длине каблей 10-12 см. Вот на это и нужно рассчитывать. Ты все-равно идешь своим путём (и это правильно), но все-таки раз выставился, то уж не обессудь за комментарии. Кстати, лучшим материалом для макетирования является упаковочный картон, из которого с термоклеем можно собирать в натуральную величину силовые структуры. Если ты начнёшь с такого макета и установишь всю двигательную установку (например с верткальной или наклонной осью EDF) и силовые элементы (батареи+ESC), то сразу получишь необходимые исходники для конструкции планера. Может и совсем другое наклюнется.