F3K планер Wave
Приветствую участников форума! Видимо настало время рассказывать, хотя я и не очень к этому готов. Пока надергал разных фото, ведь лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.
Буду добавлять их в тему по мере готовности. Окончательный вариант балласта и установки серв будет чуть позже. Сейчас сервы стоят влотную , поперек фюза, а-ля аури, вортекс и т.п. и достаточно сильно греются, места в фюзе много, вероятно будут вдоль.
Александр, а про сердечник можно поподробней, как он вообще делается?
Заранее извиняюсь. Эффективный менеджер уволен, за него остался я, так что революций сегодня не будет, как и супер пупер графиков аэродинамического качества. Ибо, как бы не были они красивы, но ни один f3k планер реально за качество 20 еще не вылетел…
Будем смотреть правде в глаза, разбираясь, что получилось, что нет и как это исправлять. А кому нужны результаты - смотрите их в протоколах.
Что вообще за проект и как это началось.
Началось все осенью 20 года, на тот момент я уже делал самолет с тоненьким крылом из пены и ходой 200мм, по времени было неплохо, но управление и особенно в турбулент отсутствовало как факт. Вроде и возврат был и все, но болтает как пакет. Отсюда вырасло понимание, что в таких условиях важна нагрузка на крыло и полетная скорость, ведь чем больше скорость, тем меньше шансов, что порыв догонит в хвост. Максимальное аэродиномическое качество, штука конечно полезная, но когда планер с этим своим качеством летит хвостом вперед, мало помогает. (классическая школьная задача, где лодка плывет против течения)
Начал изучать рынок. Что имелось, имелось большое количество моделей с узким крылом на профилях синерджи 2 или очень близких. Но было 2 но. Очень больших но. Как знает любой владелец 2 флица, если его перегрузить, модель превращается в кирпичик. Все эти модели требуют делать их очень легкими, что с прочностью на таких узких крыльях несовместимо. Что я и узнал, например про коллибри, где каждый второй жалуется на флаттер… Итого: -Нужно пересчитывать профили и делать их более несущими. -Нужно как-то избавиться от флаттера. -Чем меньше хорда, тем меньше радиуса становятся на профиле, а это нехорошо для ламинарного обтекания, а значит относительная толщина должна уменьшится…
Засел в xflr, все это дело считать. Были простичтаны крылья от 90 до 150мм. Выводом было, что все должно лететь, тем более в свободном лете это вполне рабочие хорды.
Но как обеспечить прочность и отсутствие флаттера, оставалось загадкой. Тут на помощь мне пришел интернет. В фейсбуке давно ходил планер, наверное, f3b, с сердечником похожим на синусоиду. (рис 1) Я заинтересовался, начал этот вопрос изучать. Еще на эту тему вылезло КАИ с фотками оторванными от реальности, но очень интересными. Я попробовал повторить, но мне не понравилось, что сердечник уже изогнут и прочности на сжатие заведомо не будет. А на точках склейки большие зазоры, а это масса. Я сделал его прямыми линиями, а количество волн увеличил, чтобы были меньше пролеты обшивки и конструкция лучше держала строительную высоту и нагрузки на кручение, ведь обшивка имеет свойство играть. (рис 2)
Отфрезеровал матрицу, кусочек крыла 300мм. В начале хотелось отложить, прочности не было просто никакой, а потом до меня дошло. А что если добавить складки в еще одном направлении, ведь что металлический забор, что любой материал для крыш, он профилированный, а не плоский. Выбор пал на синусоиду. Сердечник стал иметь еще одну пространственную составляющую. (рис 3)
Долго ли, коротко ли, а в результате 7 месяцев экспериментов получился уже вполне применимый сердечник.
Для мининамильного понимания, о чем идет речь, накалякал рисуночек.
Имея сердечник, который:
-Имеет высокие характеристики на растяжение, ведь обычно от пены идет отслоение обшивки вверх. Здесь же можно изогнуть крыло на 30 градусов и все будет хорошо (на нем я впервые в жизни на крыле увидел порванный уголь на растяжение, а не потерю устойчивости)
-Не подвержен флаттеру, ведь центр жесткости находится в зоне максимальных сечений, а не за ним, поскольку пена играет, а замыкается она качественно только по петлям и кромкам. Да и положение центра жесткости можно легко регулировать положив больше материала в вперед или назад.
-Имеет высокую жесткость на кручение , в том числе элеронов, благодаря “треугольной” конструкции.
Я начал делать крыло. А это уже другое сообщение будет)
P.S. Материалами были испробованы уголь 0х90, уголь 45х45, уголь 20х20 (вдоль), стекло. Лучшие механические характаристики на кручение 45х45, на изгиб 0х90, но не сильно оотличается от 45х45.
Да, много чего еще будет, но нужно собрать мысли в кучу)
А как по весу получилось такое крыло по сравнению с крылом с пенопластовым сердечником?
Это только начало рассказа. Терпение, все будет, но по порядку)
Нашел образцы сердечников с начала экспериментов.
Кошмар, это замучаешься формовать такой сердечник )))
Итак, имея набор экспериментальных сердечников я начал задумываться, а какую же толщину получится реализовать? И нужно ли ее реализовывать? Зависимость была следующая. Сердечник с толщиной как у стандартого крыла был слишком неустойчивым на сжатие и имел большие пролеты, что не давало никакого выигрыша на сжатие по сравнению с пеной. А вот с тонким профилем эти самые пролеты уменьшались и крыло получало отличные характеристики. Мало того, что пролеты получаются короткие и жесткие, обшивка крыла и клеевой шов добавляют устойчивости пролетам сердечника.
Таким образом получается, что на объемных конструкциях выиграет пена, а вот на тонком и узком, выгоднее вот такой сердечник. Где начинается выигрыш одного и начало другого, зависит от многих переменных. В металочных крыльях, думаю в районе 140мм хорды это произойдет.
Немного напуганный товарищами по цеху, что не полетит, было принято решение сделать хорду 130 и хорошо несущие профили. Ведь нагрузка то огого. Площадь тоже в районе 15дм была, максимальная высота 6,9 мм. Были изучены все профили свободников, ничего естественно не подошло. Начертил свои с большой кривизной, по металочным меркам, с третьей попытки сделал такое крыло в матрицах из мдф и пошел испытывать. Дубина получилась знатная 140 грамм…
Первое впечатление, оно летит! Как я ошибался, что нужны сильно несущие профиля. На старте пришлось передрать флаппероны выше рассчетного значения. Но все начало бросаться, не сильно хорошо, конечно, оно было тяжелое, а хорошо несущие профили и сопротивление давали. Старт получился примерно как у классического самолета. Но оно очень хорошо уходило с потоком и в турбуленте и в нем стояло, а механические характеристики по износостойкости были на порядок выше всего, что у меня было. (уже у другого хозяина это крыло в таране отрубило половину крючка на чужом самолете , в результате чего вырвало нештатные закладные из фюза, под него приспособленного, но само крыло отделалось царапиной по лаку 😆)
Вот здесь то самое, первое крыло.
Практически сразу стало понятно, нужно делать более скоростные профили, но не перестараться.
Так родилось то крыло, что видно в шапке темы.
Задачи ставились следующие:
-Получить адекватную массу. Получилось, но не до конца, сейчас разборное весит 122грамма. Резервы есть, работа идет, особенно по уменьшению момента инерции, но еще далеко до идеала. Грамм 10 на навой партии уже уйдет.
-Еще увеличить полетную скорость, старт и возврат.
Получилось, но углы и режимы изменились исть противоречие со следующим путктом.
-Иметь возможность сильно загнуть крыло в узком потоке, не проиграть в комфорте управления. Для этого заданы отрицательные геометрические крутки, которые обеспечивают устойчивость на срывных режимах. Получилось, можно загнуться до 10мм и оно еще летит. Но крутки дают сопротивление, а это портит взлет. Я сделал выбор в сторону небольшой потери во взлете, но сохранении комфорта управления. (думаю, это 2-3 метра)
-Не проиграть в штиль в слабых потоках. Для этого задана нелинейность режимов и проигрывая на большинстве положений флаппов, на флаппах на 4мм и больших углах атаки, самолет очень близок, но немного проигрывает к классическим коллегам по скорости снижения при условии больших нагрузок и скоростей. Но лишние метры на старте перекрывают этот недостаток. (да, эти проигрышные режимы это или полет на дальность или спириль в потоке, где больше нагрузка на крыло из-за центробежной силы и меньше горизонтальная проекция площади, они оптимальнее там, для ускорения набора высоты в потоке, например)
-Сделать профили такие, чтобы фюзеляж всегда был по потоку, что на взлете, что в полете. А то что это за дело, когда самолет летит сильно хвостом вниз, а должен вверх… Получилось.
-!!! Не считать сферического коня в вакууме и понять, что все части крыла в турбуленте обтекаются под разными углами. Из-за чего узкорежимный самолет сыпет в таких условиях из-за сильно растущего сопротивления. Получилось или нет, требует экспериментальной проверки в трубе, но на практике летит хорошо в таких условиях.
Профили распрямились, особенно по нижней поверхноти, толщина увеличилась до 7,1 (кстати она немного зависит от количества материала), крыло стало ближе к эллипсу.
Были сделаны уже алюминиевые матрицы на крыло и готовился лететь на этом крыле и фюзеляже от 1 флица на чр 2021, но не суждено. Фюз флица держался на штатном крыле, а новое тоненькое не давало такой нагрузки и фюзеляж приказал долго жить, забрав с собой и крыло. Но уже показав мне, что первая попытка разборного крыла провалилась с треском. Все закладные из хлопка лопнули, а крыло на 4 винтах упорно расползалось от фюза. За исключением закладных все уцелело, но я расстроившись его списал и делал уже новое.
Так и долетал сезон 21 на старом крыле, и надо сказать, весьма успешно.
Стало понятно, что нужен свой фюзеляж, который будет держать такие издевательства, а крыло было отложено.
Так родился фюзеляж. Особенности:
-уже почти классическая балка под квадрат, как на флице или аури.
-съемный киль
-колпак и радиопрозрачный носик из базальта, который хорошо гасит удары и снижает нагрузку на балку.
-балластная камера, в которой можно без ответок поменять центровку и снять груз Пластина делит фюз на 2 половины, тем самым сверху идут тяги, а снизу лежит балласт.
-Учтен скос потока до и за крылом
-Много места под сервы
Что не получилось? Квадрат не самая оптимальная форма для матриц, да и сам фюз можно сделать жестче. Сейчас он дорабатывается увеличением количества продольных волокон, а новый будет уже другой геометрии. Не всегда идеально продавливается, но это косметика и на прочность никак не влияет.
Опрение.
Изначально было с пространственно складчатым сердечником, но это достаточно трудоемкое занятие и я отказался с штатной версии от него, рохаселя или аирекса вполне достаточно для его задач, а ценник потребителю ниже.
Стабилизатор получился сразу, а вот киль много времени забрал. Первая попытка была сделать киль большого удлинения. По геометрии и площади очень похож был на стабилизатор, но с несимметричными профилями. Была надежда, что киль большого удлинения будет резче работать по углам на старте, а скольжение уменьшится.
Но практика показала, что все наоборот) Самолет плохо стартовал, а еще его сильно тянуло влево (внутрь круга). Для избавления от увода в круг на забросе пришлось спустить киль вниз относительно оси самолета. Тогда он выровнялся и стартовал ровно, но скольжение осталось, особенно в неопытных руках.
По результатам была сделана достаточно классической формы “лопата” , смещенная вниз и обеспечивающая старт при плохой технике броска.
Вот здесь хорошо видны изгибы крыла, скольжение с еще старым килем и т.д. Но даже при этом после 2 дней стартов Ваня Кузнецов забросил на 79, а я на скромненькие 68 метров…
Изгибы крыла уже в процессе вылечивания, в сердечник в районе центроплана добавлено высокомодульное усиление.
Самые внимательные могут заметить, когда держат в руках крыло, а может быть и на видео, что при изгибе законцовки уходят на отрицательные углы атаки, противодействуя поломке, флаттеру и приближая праспределение по крылу к оптимальному.
Как итог.
Вот это последнее крыло, как раз то самое, желтое с видео, фюзеляж и оперение отлично отработали сезон очень жесткой эксплуатации. Я остался очень доволен баллансом полета и конструктива. Получился такой автомат калашникова, который работает в большинстве погодных условий и прочен. Весь этот сезон я ездил на старты с одним самолетом, осечек не произошло.
Но как и любой универсальный предмет он имеет и свои минусы, не забывайте про них:
-Если это самолет для новичка, который бросает ниже 40м, то он должен быть легким. Не более 240 грамм в слабый ветер. При большей массе будет тяжело уходить с малых высот. В остальном, почему бы и нет. Больше высоты, сильнее грузим. На каких-то стартах уверенно летал с полетной массой 390г и хотелось положить еще. А самая ходовая с 60м старта в термичную погоду, порядка 300 грамм.
-Никогда, никогда не летите на нем подстраиваясь под толпу. У модели больше полетная скорость в потоке, замедлять ее до скорости других не лучшая идея. С переходом на более узкую технику и массовым переходом на тактику поиска это будет делать проще.
-Чтобы переучиться с классики уйдет месяца 2 и нужно действительно учиться новому. У меня ушло 2 сезона чтобы до конца разобраться в самолете, ведь я не знал, как должно быть, но по результатам не пожалеете.
Что еще можно увидеть в самолете?
Больная тема каждого метальщика, это крюк. Проблема расслоения решена раз и навсегда при помощи межслойной прошивки кевларом, что делает крюк неубиваемым, никогда не прийдется его выдирать из крыла.
Крюк значительно сильнее облегает пальцы, по началу это очень непривычно, самолет передерживается в руке, но это снижает количество мозолей и снижает нагрузку на мышцы, а значит, пилот уйдет с поля с более довольным выражением лица)
Вот теперь, наверное, готов отвечать на вопросы)
Еще фотки , для разнообразия.
Саша здравствуйте.Хотелось бы узнать пробовали ли вы варианты приводов рулей ХО-тросики или тяги?Что по вашему мнению оптимальнее по весу,по развесовке?Можно ли фото расположения РМ и вообще компановки отсека?
Здравствуйте!
Я приверженец торсионов и гибких тяг на всех своих моделях. Мало того, что они немножечко легче, так они ещё и выбирают люфты, например, на руле высоты это очень важно.
Развесовка, думаю эта разница ± грамм в носу, не более того. Не думаю, что это как-то влияет.
Я умышленно удержал фото компоновки, в ближайшие дни буду собирать новый фюз и сфотографирую уже в немного переосмысленном виде 😀