Search in topic

Як-42 гулливеровский масштаб

Хочу представить на суд коллег по увлечению свои потуги, выраженные в полукопии (о копийности пока не заикаюсь) Як-42. Масштаб гулливеровский, если кто помнит сказку - 1:12. Лилипуты и все такое.
Прототип достаточно уникальный, о чем писать правда не буду, однако же, как выяснилось имеющий пару подводных камней, которые пока не удалось полноценно обойти.

Итого мы имеем:
Масштаб - 1:12
Размах – 2910 мм
Длина – 3030 мм
Высота – 820 мм
из примочек шасси, закрылки, возможно БАНО
Полетный вес 12-15 кг (в зависимости от конфигурации 2-3 двигателя)

Уверенности по началу не было, потянут ли модель два китайских фена (это со времен, когда бюджет еще планировался скромный, менее 1000 баксов), а мотогондолы почти готовы и заточены именно под китайскую пабрикушку, поэтому разброс по весу остается. Еще не известно позитивный прогноз веса получится или негативный. На предыдущей самолетке оказался позитивный, на 2 кг меньше задуманного, тут даже не берусь предположить

Ввиду того, что сей самолет является полноценным долгостроем, сразу пообещаю - слайд шоу процесса изготовления не получится, да и вообще с фотоаппаратом как-то не очень (хотя конечно фотки кой какие буду выкладывать)

По ходу изложения буду стараться оправдть свой ник и выкладывать логику проектирования больших моделей. Сразу скажу, что модели размером менее 2 метра можно либо не считать вообще, либо считать очень приближенно. Надеюсь, что новичкам эта тема поможет с азами сопромата. Ну и последнее, на корректные вопросы отвечать постараюсь корректно, и без претензий на последнюю инстанцию, т.к. за плечами всего 9 лет авиационного образования и всего пяток проектов самолетов, планеров.

На сегодняшний день трудозатраты по проекту вплотную приблизились к 500 часам, однако показывать особо еще нечего. Частично готовы МГ, оперение и каркас фюзеляжа. Частично провел испытания фенов (не удовлетворен). Но всему свое время, начнем помолясь…

Чтобы моделька не развалилась на первом крутом вираже, в особенности если она обошлась в кругленькую сумму (покупные не в счет, т.к. там все же ответственность за конструкцию несет производитель) иногда очень даже хотелось бы знать что в нее вкладывать по части всевозможных усилений, лонжеронов, шасси и пр. Для этого придется ее посчитать. А чтобы посчитать любой самолет на прочность, как в задаче по физике нам необходим пункт “Дано:” В большой авиации это называется ТТТ тактико-технические требования к самолету, в которые КБ обязаны уложиться, если хотят и дальше продолжать мазать икру на свои бутерброды, у нас же все несколько проще. Тем не менее некоторые требования для решения задачи нужно для себя определить.

Итак, первое, что нам нужно это то, что называют эксплуатационной перегрузкой. Чтобы заложить в свой проект енту цифру имеется два пути:

1. Легкий путь. Взять данную цифирь из аналогичных проектов (если что непонятно, пинайте сразу, т.к. сильно уж заморочен на примерах из больших самолетов, к моделям необходимо такую логику подгонять). Для пилотажек это минимум 10g (10-кратная перегрузка=10 кратный вес агрегатов), для тренеров, паркфлаеров и прочее я лично закладываю 5g. По спортивным планерам и отдельным экземплярам моделей цифры могут сильно отличаться. В любом случае не стоит закладывать прочность самолета на перегрузку менее 3g.
2. Садомазо путь. Посчитать всю аэродинамику (благо есть мотокальк версии 8), определить исходя из этого максимальную и непревышаемую скорость, определить максимальную подъемную силу крыла на этой скорости и поделить на полетный вес модели. Нол это для гурманов, цифры получаются более менее те же. Собственно опять повторюсь прочность это удел больших самолетов, т.к. при увеличении габаритов в двое, сопоставимая прочность падает вдвое (ну скажем если скинуть муравья и слона с 9 этажа последствия для обоих очевидны)

Взять данную цифирь из аналогичных проектов

Я думаю, надо сначала посчитать крыло, на все возможные варианты сваливания, как на предельных скоростях, так и на средних. Важно найти максимальное увеличение подъемной силы перед сваливанием. Тем самым мы получим картину, какая максимальная подъемная сила будет реализована и эту цифру брать за расчетную. Скорее всего она окажется от 4 до 6. Относительно этой цифры закладывать прочность лонжеронов. Прочность крыла к скоростному напору, я думаю, вы посчитаете и конструкцию придумаете.

С доставкой первая лажа вышла. Стыковой шпангоут ожиданий не оправдал и был удален за неспортивное поведение, придется теперь фюзель не по частям возить, а одной такой здоровенной трубой (хотя до того очкосжатого момента первого вылета еще пылить и пылить). Но признаться гигантомания с детства, не привыкать (было дело построил планерок в детстве в 2 раза больше себя ростом, таки запустить не смог… сил не хватило).
Вот, собственно сама труба, почти в разрезе

Продолжаем разговор. Методом мотокалька определена максимальная скорость 25 м/с. Это то, на что способны два китайских вертушка. Накидываем туды 20% (цифирь не совсем с потолка, однако же взятая из FAR-23, это для сверхлегких летательных аппаратов, не настолько правда сверхлегких как наш, но бог с ним, пусть будет такой коэффициент, как у больших пацанов). Итого 30 м/с. Эта цифра нам будет очень нужна для расчета агрегатов и пр.
Изыскиваем следующую цифирь - скоростной напор (аки в песне поется ветер в харю, а я шпарю - как раз о скоростном напоре пелось). Вычисляется элементарно, гугл, например выдает ответ нараз. Итак замешиваем непревышаемую скорость в квадорат, делим пополам и множим на плотность воздуха (тут будьте внимательнее, есть подстава, авиаторы не любят систему СИ, поэтому плотность воздуха у них 0,125 в кгс×с2/м4, называют ее массовой). Калькулятор подсказал, что скоростной напор у нас будет 56 кг/кв.м. Вот это и есть тот самый “ветер в харю”, который и определяет нагружение всех выступающих деталей.

Первое, ну и самое легкое посчитаем (безо всяких эпюр и прочего) стабилизатор. Про моему масштабу получилось площадь стабилизатора 19,8 кв.дм., ну или 0,198 кв.м. По нормам прочности коэффициент подъемной силы на стабильник принимают равным 2,0 (хотя реально там и полутора нет, но агрегат ответственный, лучше переупрочнить). Кстати коэффициент подъемной силы (Су) любого профиля вы можете найти… правильно спросить у гугла или порыть в проге “profili2”, там и числа Рейнольдса можно посчитать и прочее, пока это не принципиально. Итак 0,198 кв.м. множим на СУ и множим на скоростной напор получаем 22 кг - это та нагрузка на мой стабилизатор, которая не должна его сломать.

Далее находим центр приложения сил на стабилизатор, и считай уже знаем какой толщины доску туда ставить.
Первое - 22 кг это сила, с которой стабилизатор будет отрывать от самолета (в данном случае от киля, тк. оперение Т-образное). Болтики, которые крепят наш стабильник должны выдерживать сию нагрузку на разрыв, щас схемку нарисую.

Сию силу условно разделил на две составляющие и приложил их примерно там, где им и место (реально нагрузка распределяется равномерно по всему стабилизатору, но для простоты сконцентрируем эту размазанную по обшивк силушку для удобства в двух местах), ну и соответственно, если переложить руль на кабрирование, стрелочки возникнут снизу и будут отрывать наш стабильник…

Как посчитать болтики объяснять пока не буду, т.к. это частный случай, да и справятся тут болтяры на М2 и толще. А вот почему расположил приложение нагрузки именно там, сейчас расскажу

Чтобы опять же не заморачиваться и не строить эпюры, графики и так далее, условимся, что вся нагрузка на половину стабилизатора концентрируется где-то посередине консоли (ну а точнее в центре тяжести геометрической фигуры, которой мы обводим в автокаде наш стабильник, ну как-то так). Автокад подсказывает, что эта точка находится в 20 сантиметрах от плоскости симметрии, т.е. мы имеем рычаг 20 см и силу 11 кг на каждую половину стабилизатора. Множим их и получаем 220. А что бывает, если перемножить сантиметры на килограммы… фигня какая-то. 220 кг*см. Совсем не фигня, настоящие прочнисты (не то, что я) называют это моментом, в данном случае изгибающим, тк. он старается изогнуть наш стабильник, а сила, с которой момент пытается его изогнуть равна 220 кг на рычаге 1 см или 22 кг на рычаге 10 см или 11 кг на рычаге 20 см. Вот этой дюжей силе и должен противостоять наш лонжерон.
Есть конечно, как обычно, второй путь - для гурманов, с эпюрами, графиками и прочей билибердой, однако по опыту проектирования скажу, что цифры там более менее такие же (а если честно они несколько меньше, но нас это устраивает). фуф. запарился что-то сочинять. Вечером допишу как изгибающий момент превратить в сечение лонжерона.

получаем 22 кг - это та нагрузка на мой стабилизатор, которая не должна его сломать.

Интересный проект, буду следить, потому как сам очень интересуюсь моделями лайнеров.
По поводу нагрузок, поддержу Александра - посмотрите какие лонжероны на хвост ставят немцы! Масштаб там 1:16 - это тоже около 3м в длину.

Кстати коэффициент подъемной силы (Су) любого профиля вы можете найти… правильно спросить у гугла или порыть в проге “profili2”, там и числа Рейнольдса можно посчитать и прочее, пока это не принципиально. Итак 0,198 кв.м. множим на СУ и множим на скоростной напор получаем 22 кг - это та нагрузка на мой стабилизатор, которая не должна его сломать.

Однако тоже склоняюсь к тому, что “скоростной напор” на площадь крыла( в данном случае стаба) умножать не надоть. Уж больно страшные цифры получаются.
Однако желаю успеха.

почему авиамоделисты брезгуют этой областью знаний

Тут например www.cb-roter-baron.de/downloads.html есть экселевская таблица для рассчёта лонжеронов. Уже много лет много народу пользуется ей.

Мож скоростной напор на мидель (крыла, стабилизатора) умножать? если не прав, поправьте.

Для крыла думаю, стоит рассчитать или как-то прикинуть в программе, какую максимальную подъемную силу оно сможет создать при резком увеличении угла атаки без изменения скорости и траектории полета (это не посадочный режим). Найти угол сваливания от перегрузки при теоретическом прямолинейном движении. Выбрать 2-3 предполагаемые скорости и сделать расчет для каждой из них отдельно и все расчеты прочности делать исходя из наибольшего значения. Это на тот случай, если придется “дернуть” стиком при непредвиденных обстоятельствах, в разумных пределах, естественно.

Если кратко, то суть примерно такова: Если крыло будет обладать 10 кратным запасом прочности, но будет срываться гораздо раньше достижения такой подъемной силы, то в такой большой прочности нет никакого смысла.

По прочности. Основная величина, характеризующая прочностные св-ва - это “сигма-в”, предел долговременной прочности, как раз и характеризует максимальную нагрузку, после снятия которой образец возвращается в исходное состояние без остаточной деформации.
По коэффициенту безопасности. Его вводят как коэффициент “незнания” конструкции и схемы нагружения (туда заложены все упрощения, все, что слишком сложно учесть или подсчитать…).
По лонжерону. С целью снизить вес и упростить схему нагружения (наверно) лонжероны “серьезных” ЛА состоят из полок и стенок. Максимально разнесенные друг от друга (насколько это возможно конструктивно) полки работают на сжатие-растяжение. Стенки - на сдвиг. Наиболее критичным в этом случае будет напряжение сжатия полки. По сосне это где-то 350 - 400кг/см.кв.
И вообще по прочности. Посмотрите пожалуйста, если еще не читали раньше rcopen.com/forum/f82/topic158143/82 - там все очень доступно…

“сигма-в”, предел долговременной прочности

Звиняюсь, что поправляю, “сигма-в” предел временной прочности. Это максимальные напряжения, которые образец должен выдержать 3 секунды. То, что вы назвали пределом долговременной прочности - это предел усталости (зависит от длительности воздействия), а если образец после снятия нагрузки еще не имеет остаточных деформаций - это предел текучести.

Любой эффективный лонжерон ЛА состоит из полок и стенки, просто трубчатые лонжероны для моделизма удобнее, их можно как штыри использовать. Для малых габаритов принцип квадрата-куба действует на пользу моделистам. Это на большие ЛА приходится заморачиваться с весовой эффективностью на порядок-два больше чем моделистам.

По коэффициенту безопасности согласен, однако сам думаю, что этот термин морально устарел для больших Ла. Сейчас научились считать и моделировать достаточно точно, и по крайнй мере на боингах 787 и далее этот термин имеет уже другой смысл.

По лонжерону, всяк заходящий в эту тему (по крайней мере сложилось такое впечатление) ругал меня дескать большое нагружение насчитал на стабильник 220 кг*см (на крыло будет около 2000 - тоже видать всех запугаю). Однако две рейки сечением 5х5 мм, разнесенные на 2,5 см будут иметь нагружение 220/2,5=88кг сжатия или растяжения. Критичным действительно будет напряжение сжатия, справочно он для сосны 350 кг/кв.см. (хотя с практикой сильно разнится в сторону, как правило, уменьшения) Итого 88/350=0,25 кв.см, то есть 5х5 мм в самый раз. Думаю любой разумный моделист поставит минимум такую реечку на стабильник размахом под метр для недешевого своего творения. 3х3 яб и сам не поставил, думаю тут теория с практикой скорее сходятся, чем расходятся.

В итоге у меня вышло два стабильника, первый - перестраиваемый (отказался от этой идеи), второй попроще. Оба вполне способны на 11 кг нагружения, на 22 не рисковал, это всеж теория, а ломать жалко (в названии файлов вес конструкции)

По ТБ-1 Fed - профессионал, и его литературного таланта у меня нет, однако каждый гражданин имеет право выражать свои (удалено цензурой) мысли. В том числе и на форумах. Чем я тут, как и все остальные, занимаюсь. 98% времени конечно читаю, т.к. интересного почитать пока больше чем интересного написать. По мере сил, так сказать…

Картинки смотрятся уже неплохо, хотя 22кг такой стаб не выдержит 😉
Размах стаба значит около метра, а профиль, похоже, несимметричный. Почему выбрали такой?

Несколько раз уже тема поднималась о перевернутом профиле стабилизатора:

1. Копийно (при таком профиле меньше потери на балансировку, соответственно наже расход топлива для прототипа)
2. Для непилотажных моделей лучше по тем же причинам. При симметричном профиле потребовалось бы процентов двадцать накинуть площади ГО+РВ, либо еще увеличивать плечо ГО. Плюс закрылки еще могут добавить проблем

процентов двадцать

Вы уже пробовали в winlaengs посчитать? 20% кажется мне будет слишком много…

Желаю успехов в постройке

Сергей,вопрос к тебе.
Собрал крыло А330(консоль),хочу применить wing flex,лонжерон из потолочки и лишь в месте стыка с центропланом усилено недлинными полками.Подскажи,куда и как приложить нагрузку чтобы посмотреть изгиб крыла при перегрузке 1g?

а профиль, похоже, несимметричный

Он у оригинала такой гнутый;)
сверху впуклый!
И самое главное ему рулей по-жизни нехватает на взлёте и посадке, чудо винт, с руку толщиной поднимает и опускает весь стабильник!
Внимательно слежу за стройкой века.
Ну очень большой!
Одно знаю - всё равно полетит!
Т.к его дули и штопорили и всякое такое, а он летит!
Нелюбит выход на критику при взлёте, валится на планету, при завасе высотывыходит -легко!
С выключенными СУ, легко садился на полосу.
Аппарат годный, полетит!

Недавно открыл для себя SolidWorks, если честно, в шоке. Думал что автокад рулит. Теперь акад не то, чтобы курит нервно в сторонке, он похоже уже застрелился с горя. При некотором терпении в солиде можно профиль крыла сконфигурировать и ключевые показатели он сам считает и рисует (не говоря уже о прочности). Теперь жалею, что на як убил почти 300 часов в акаде… А выхлоп так себе…

Вот этот товарисч www.grumania.com/xtcommerce/index.php?cat=c2_Jet-m…
занялся парой китов гражданских самолетов. Так же, по неофициальным каналам 😉 стало известно что в планах сгородить КИТ Як-42, или какогонить западного одноклассника. Обычно к каждому такому киту в виде опции есть комплект ретрактов и копийных стоек. (знаю, ибо собираю его КИТ и ставлю его-же опциональные копийные ретракты). Думаю когда у Вас вопрос станет совсем актуальным - Грум уже чем-нить разродится (в плане ретрактов и стоек под гражданские)…

Вообще, прототип тот еще конечно. В этом плане очень удачный прототип (в плане постройки) - Як-40. Прямое крыло, простые стойки шасси, удобно ставить турбину или большой импеллер (из за S-образного воздухозаборника и размеров мотоотсека).
Ну, тут уж Вы хозяин-барин 😉
Удачи в постройке!

Я как бэ за В-95 в силу его большей твердости и хороших пружинных качеств. Т.е. если Д-16 довольно легко деформируется, то В-95 отпружинит, чтобы его согнуть, надо хорошо постараться.

Т.е. если Д-16 довольно легко деформируется, то В-95 отпружинит, чтобы его согнуть, надо хорошо постараться.

Не, он просто проломит крыло…

Самый большой недостаток В-95 - слишком большая чувствительность к концентраторам напряжений, плюс хрупкость, поэтому в большой авиации почти не применяется (быстро начинает трещать). Для моделистов все намного проще. В моделях как правило технологические размеры позволяют создать значительный запас прочности, поэтому разницы особо нет (если конечто это не деформируемый алюминиевый сплав из оби)

хотя 22кг такой стаб не выдержит

Стало самому любопытно, зашел сегодня в мастерскую и загрузил стабильник (первый вариант, его все равно не жалко). Не 22 кг конечно, но 20 навесил…