Куб-тренер с применением аддитивных технологий.
От эскиза стаба в AutoCAD, в моделях нервюр в SW до печати на 3Д принтере - неделя. Собственно, конструкция стабилизатора повторяет крыло. Набор нервюр, законцовки и центроплан из PLA. Лонжеронная балка - сосновая рейка - диам. 5 мм. Второй шпангоут - угольная рейка 2 х 1 мм2. Кромки - бальса. Обтяжка -ткань nylon с пропиткой (полиуретановый лак). Конструкция киля будет аналогичной. Боковины и днище фюза (депрон) были зашиты стеклотканью. В основном из соображений экспуатационной поверхностной прочности. На фото.
На этот раз та же операция по изменению конструкции киля заняла всего пару часов. От получаса на проектирование и 1.5 часа на изготовление. После анализа первой конструкции хвостового оперения решил оставить без изменений технологию производства киля. То есть, плоская печать ферменной конструкции киля и РН с шарнирами. С последующей сборкой шарниров и обтяжкой поверхностей нейлоном и с/т. Только увеличилась высота киля. В пропорции с увеличением размаха стаба. На фото: сборка панели стаба и киль с РН после выхода из 3Д принтера.
Отрастающий хвост: сборка структуры стаба на циакрине. Центроплан был напечатан из 4 деталей и склеен. Конструктивно это сборка из “Т”- профиля на основание которого в пазы вставляется киль и фиксируется циакрином с последующей проклейкой акриловой пастой до образования приливов. В вертикальной стойке профиля два открытых отверстия для фиксации обоих лонжеронов на хвостовой балке. Т.е. центроплан надевается сверху и замыкает их. Две направляющих служат как для установки х.о. на балку фюза, так и для крепления (клеевого) корневых нервюр панелей стаба. Снизу к ним приклеивается костыль. Киль устанавливается на ц.п. после обтяжки. Вес голой структуры - 70 г. Пока этот вариант х.о. выигрывает у предыдущего как по весу так и по площади и размаху. При абсолютном выигрыше в вертикальной жёсткости: сосновая цилиндрическая балка-лонжерон вместе с угольным прутком создают вполне надёжную связку. На фото:
Последняя деталь стаба - законцовка. Напечатана и собрана наживую. После доработки кромок будет вклеена по концевой нервюре. Вес структуры стаба - 34 г. Размах 600 мм.
Работа над структурой стаба близится к завершению. Посажены на циакрин законцовки. Прошлифованы кромки (убывающая трапеция в плане), добавлены бобышки на ласточкин хвост задней кромки РВ. Это нужно для обтяжки тканью (аналогично крылу). Также две бобышки-распорки вклеены между первой и второй нервюрами каждой панели стаба. На них лягут бальсовые пластины усиления центроплана. Чтобы замкнуть структуру для крутильных нагрузок. Ну и установлены петли РВ. О них чуть подробнее: сами петли сделаны из армированного scotch (SICA) с вставкой бобышек из сосновой рейки. В лонжеронах стаба и РВ выполнены щелевые пропилы 1х13 мм (Dremel+ diam. disc). Рядом наклеены упоры из той же рейки 2х2 х10 мм. На ответной стороне лонжерона РВ сделаны такие же пропилы и цилиндрические ложементы для бобышек. При натяжке лент шарниров, бобышки самоцентрируются в ложементе и образуют ось вращения шарнира. Положение натяга фиксируется замком из круглой сосновой рейки 3х20 мм, с пропилом 1 мм. Замок фиксируется корнцангом и проливается циакрином. Через несколько минут шарнир готов к эксплуатации. Конструкция лёгкая, надёжная и дешёвая. В принципе можно использовать и не армированный scotch, или сделать армирование кевларовой или иной нитью между лентами с. После отверждения циакрина излишки ленты срезаются кутером.
Хвостовое оперение после обтяжки стаба и киля нейлоном. Центроплан и киль пока не посажены на клей. Сначала нужно установить кабанчик РВ. На РН он уже стоит.
Хвостовое оперение - финальная фаза. Приливы на киле к стабу выполнены акриловой пастой (El Pulpito) которая применяется для склейки депрона и прочих поропластов. Передние кромки стаба из бальсовой рейки сошлифованной по нужному сечению. Кабанчики из стеклотестолита. Хвостовая балка - труба PVC 16х0.5 мм. Окончательная фиксация балки после полной сборки и определения Cg. Осталось установить сервы РН и РВ, тяги и изготовить колёса, для полной конфигурации планера модели. Колёса планируется изготовить по гибридной технологии, используя 3D print для ступиц и пористый полистирен для ободов. Диаметр - 80-90 мм.
Сервы РН и РВ наклеены на боковые стенки фюза в подцентропланном обьёме. Тяги карбоновые, из двух частей каждая. Муфты из термоусадки. Направляющая опора тяг напечатана из PLA. Остаётся изготовить ступицы и шины колёс шасси, крышку переднего отсека фюза, установить мотор и элементы RC.
Муфты из термоусадки.
Не “хлипковато” будет, если тяги не смотаны нитью?
Не “хлипковато” будет, если тяги не смотаны нитью?
Это на этапе настроек. Не написал, что посадка на циакрин, конечно. Хотя обычно потом подматываю кевларовой нитью.
Подходит к концу постройка cub-trainer. Пока “учил правила”, закончил установку двигателя (1050 kv,180W) и компоновку RC элементов. ESC 40 HK, батарея Zippy, 3S, 1800 mAh (или 4S, 2200 mAh).Prop Airscrew Master 3 blades, 8/4.5". Тяга стат. - 1000-1200 г. Вес аппарата получился - 1000 г. В общем и целом удалось не превысить заданный вес (1 кг). Хотя, скорее всего cub-trainer будет использоваться в группе FPV для тренировочных полётов после зимнего мёртвого сезона. Поэтому будет установлена курсовая камера с управлением по азимуту и передатчик. Но это не сильно увеличит проектную нагрузку. Однако нужно будет скорректировать конструкцию крышки капота.
Были изготовленны колеса шасси. Каждое к. состоит из ступицы, реборды и шины, напечатанных из PLA + металлических деталей: втулки, шайб и осей. Шины разделены по главной плоскости для упрощения условий печати и склеены циакрином. Сборка колеса производится после покраски всех элементов, склейки шин и установки металлических деталей. Шина надевается на ступицу и фиксируется ребордой по клеевому шву. Колесо устанавливается на ось стойки шасси и фиксируется двумя гайками.
Модель пока не балансировалась окончательно, но потребуется слегка сдвинуть хвостовую балку назад, поскольку центровка пока слишком передняя. Но именно такая регулировка предусмотрена конструкцией аппарата. Нужно только разьединить тяги и потом заново соединить их термоусадкой на циакрине и кевларовой нити.
Как продолжение проекта был спроектирован и распечатан макет фюзеляжа мотопланера на имеющееся крыло 1600 мм. Вес фюза (ПЛА) с хвостовой балкой на 1100 мм - 180 г . Использовалась печать из двух слоёв, разделённых 5% infill. После была сделана корректировка конструкции с переводом на однослойную печать с wafer type усилением стенок. Это позволило уменьшить на 40% вес фюзеляжа без снижения прочностных характеристик, Конструкция фюза - монококк, состоящий из 10 отдельно печатаемых сегментов, склееных циакрином. Хвостовая балка - труба PVC 16 мм, стенка -0.5 мм.
Чем ближе к завершению, тем больше мелких деталей, на которые порой тратится больше времени, чем на производство больших, но понятных частей самоля. Закончил шасси установкой колёс на оси. Осталось сбалансировать планер и выставить длину тяг, чтобы зафиксировать хвостовую балку. Но для этого не хватает теперь сканера полётной камеры для FPV тренировок. Дизайн её имеется и хорошо облётан на другом аппарате, но для данной модели нужно его актуализировать на формы, размеры и комплектующие. Основа сканера - серва с зубчатой передачей на камеру. Все детали изготавливаются на 3D printer. Также продолжается работа по фюзу мотопланера, который следует за cub-trainer. Изготовлен следующий вариант фюза в монослое с весом в 100 г. Пока это лучший результат. Далее будет спроектировано оперение.
Некоторые фото для иллюстрации процесса.
Из завершающих “мелочей” самым важным оказалась определить, наконец, способ фиксации крыла к фюзеляжу. Изначально спроектированный узел с винтовым креплением показался противоречащим концепту всей конструкции: модульность, надёжность, прощение ошибок пилота, особенно при посадке. Поэтому окончательный выбор был сделан в пользу амортизаторного крепления (резиновым жгутом). Для этого в пластиковые детали фюза были вклеены опоры в виде сосновых реек 5 мм, а в задней кромке крыла сделаны выборки под жгут. Напомню, что в опорном шпангоуте фюза, куда ложится передняя кромка крыла, сделан козырёк-упор, определяющий положение центроплана. После этого был окончательно зашит бальсовым шпоном 1 мм центроплан и наклеены бальсовые рейки-направляющие для резины. Также была закончена крышка RC отсека. Выполнена из 10 мм депрона, оклеенного стеклотканью. Задняя кромка крышки упирается в упор с козырьком на силовом шпангоуте, а передняя фиксируется винтом через вклеенную вставку. Вставка на задней части к. обрамляет вентиляционное отверстие для охлаждения внутреннего обьёма отсека. При этом забор воздуха производится через отверстия в мотораме. Все элементы RC внутри отсека установлены на двухсторонний скотч 3М. Стенки и полик отсека в местах установки ESC 40A и батареи 3S1800 оклеены алюминиевым скотчем для отсечки радиационного тепла. Радиоаппаратура предполагаемая для пилотирования - Taranis, а пока для наземных отработок используется комплект HK. Предварительная центровка модели сделана на 20% САХ с возможностью оптимизации по результатам испытаний. Возможны установка складного винта (в разработке) собственной конструкции и пропов других характеристик.
Вчера выдался первый по-весеннему тёплый день да ещё без ветра. Смог вынести законченный аппарат в сад и попробовать на свободное планирование и рулёжку. Планирует неплохо, без сваливания. При рулёжке обнаружился ожидаемый конфликт между пропом-пушером и изначальным стандартным выкосом мотора. Пушер ведь вращается в противоположную сторону (в сторону выкоса). Придётся поставить 2-х лопастной из имеющихся 9-10" пропов. Из последних деталей конструкции: крепление крыла резиновым амортизатором через шпильки в фюзе. Рессора из угольной балочки для усиления стоек шасси. Пока с шасси большепроблем, чем возможностей. Взлетать на наших площадках, заросших местной колючкой можно только с рук или с платформ. Либо ехать в местный аэроклуб где есть, конечно оборудованная взлётка. Но это всегда привязка к месту и времени, которые редко совпадают. Но, в общем и целом тема закрыта. В ходе её реализации были опробованы несколько новых технологий, которые уже начали работать в других разработках. Например изготовление монококк фюзеляжей в технике 3D печати, обтяжка поверхностей тканью на полиуретановом лаке и др. Скорее всего следующим проектом, использующим гибридные технологии может стать мотопланер “по мотивам” известного планера “Guppy”, который сейчас успешно продвигается параллельным ходом. Но это уже другая история и другой раздел.
Вы серьезно конструктором работаете?
Извиняюсь, не смог удержаться от вопроса.
Вы серьезно конструктором работаете?
Он же написал что изготовителем и испытателем.
А ещё мне вот интересно:
Зачем нужно “ядро” и угольный пруток если есть полки?
Почему не использовалось преимущество трёхмерной печати для создания профилированного стабилизатора?
Почему сечение лонжеронов стабилизатора выбрано квадратным, не лучше ли приплюснутое или двутавровое?
При испытании на прочность плечо действия равно половине длины балки, а не всей длине. Ещё одна опечатка? На какую перегрузку считали самолёт?
Во взлётный вес 800 граммов влезли?
Но, в общем и целом тема закрыта.
Тема закрыта. Делился своим опытом для тех, кому интересны детали этой возможной техники. Все подобные вопросы в общем и целом уже обсуждались ниже по тексту. Вы о каком варианте стаба спрашиваете? Окончательный вариант не имеет полок. Сборочная балка лонжерон круглого сечения усиленный углем. Балка РВ и кромка - бальса. Обтяжка -нейлон. Нервюры - PLA. Киль, кстати имеет профиль (трапеция-трапеция), удобный для печати. Профилированное (monocoque) х.оперение было изготовлено в однослойной печати (есть ниже) но оказалось слишком тяжёлым. Для меня однозначно - гибридные технологии. Про испытания: был сделан квалификативный тест на прочность без постановки расчётной задачи. Это ведь любительская модель. Расчётный взлётный вес брался между 800 -1000 г. С батареей 3S 1800 ровно 1 кг. Тяга - 1000 г с пропом 10". Нагрузка на крыло -31 г/дм2.Так что есть хороший запас для установки запланированной камеры FPV. По результатам технологических внедрений сейчас изготавливается мотопланер -1700 мм. И в нём (Т- оперение) используется гибридная технология в рефорсации структуры уже в пустотелых в нужных местах оболочках под лонжероны. А монококк фюз 550 mm весом в 130 г уже готов. Отвечаю, поскольку надеюсь, что Вы себя не позиционируете в ещё одного “ревизора”.
Не, я не ревизор, я всего-лишь собрал свой пенолётик с деревянным лонжероном и тоже могу поделиться опытом)
Мой пенолётик был нагружен на +3g. Это около 2кг при размахе 1340мм и расчётном весе 800г. Лонжерон - рейка 10х6, прочность взял со старой таблицы, для сосны 350кг/кв.см сжатие и 800кг/кв.см растяжение. Прогиб крыла был как у аэробуса, но оно осталось упругим, выдержало бы свои расчётные 4,5g. По весу и центровке попал точно в расчётные значения, прочность тоже достаточная, расчёт на устойчивость и касательные напряжения не выполнялся.
Надеюсь доказал что могу такое посчитать. А теперь немного мелких замечаний для улучшения Вашего проекта.
Думаю печать плоско-выпуклого стаба не сильно отличается от плоского. Впрочем стабилизатор это не нагруженная деталь и его вовсе можно не печатать, а из потолочки вырезать. Да, это не эстетично, зато дёшево надёжно и практично.
Прочность Вы всё-таки не считали, как и большинство моделистов.
Смысл “ядра” я могу понять только если разъёмное крыло и это “ядро” - труба. А вот пруток между полками вообще не понятно чем и как нагружен… Вы можете убедиться сколько он держит на изгиб даже без крыла, нагрузив его до равного с крылом прогиба. Кроме того бальзовая обшивка лобика тоже берёт на себя часть нагрузки и конструкция получается очень жёсткая. Более жёсткая чем пруток. Продольную нагрузку берёт на себя обшивка, опять-же пруток не у дел.
Технология и правда перспективная. Для изготовления нервюр и всяких мелочей самое то) Если исключите лишние детали, то вес может быть лучше чем при деревянной конструкции)
Давайте останемся при своих. Я Вас не поучаю и ничего не навязываю. И жду от других того же. В технике 3D печати я работаю с 2007 года, поэтому знаю из практики, что и как печатать. Вряд ли Вы мне можете рассказывать про вкус устриц… Ядро лонжерона это его центральная балка. А полками л. обвязывается сверху и снизу для получения тавровых сечений. В технике существует закон подобия. По которому большинство похожих разработок проектируются по подобию выбранного аналога. И заниматься расчётами подобных конструкций необязательно (мягко). Цель моего эксперимента была замещение традиционных материалов и ручных технологий в проектировании и конструкции малого летательного аппарата. Печать сейчас замещает многие классики, но в некоторых случаях несовершенство изотропной печатной детали приходится компенсировать либо большими сечениями и обьёмной печатью (оболочки с заполнителем), либо как в данном случае использованием деталей с анизотропными свойствами в необходимых местах. Всё. Извините, за отсутствием времени дискуссию прекращаю. Оставим их форумным опинологам за все. А Вам успехов в Вашем творчестве. И делайте его так как Вам кажется правильным и не оглядывайтесь на окрики. На то оно и экспериментальное это творчество.
Ядро лонжерона это его центральная балка. А полками л. обвязывается сверху и снизу для получения тавровых сечений.
Вы точно конструктор? Простите, вырвалось…
Вы точно конструктор? Простите, вырвалось…
Все может быть. Особенно сильна онструкторская идея ступенчатого лонжерона!
rcopen.com/files/000000000000000000000000
Вы точно конструктор?
Особое восхищение - привод элеронов и накладные петли.
В технике существует закон подобия. По которому большинство похожих разработок проектируются по подобию выбранного аналога. И заниматься расчётами подобных конструкций необязательно (мягко).
Да, есть такое дело. Вот только считать иногда полезно, дабы самому понимать что происходит в материале. Вот например размер лонжерона я всегда выбираю максимально большой. Чем дальше разнесены полки тем более жёсткая и лёгкая конструкция. Использование рейки 10х6 - вынужденная мера из-за тонкого крыла и пенопластовой обшивки. С бальзовой обшивкой в 3мм я бы вовсе отказался от сосновой рейки и заменил бы её слоем пенопласта. У Вас бальзовая обшивка, прочность её можно принять равной сосне на единицу веса, пересчитать не сложно. Между полками можно хоть бумагу проложить. А “ядро” в этом случае играет роль того-же лонжерона с расположенными очень близко полками. Для рейки 10х6 я считал расстояние между полками равным 5мм. При этом силы внутри тоненькой реечки достигают сотен килограмм на квадратный сантиметр.
А Вам успехов в Вашем творчестве. И делайте его так как Вам кажется правильным и не оглядывайтесь на окрики.
Спасибо за пожелание) Я и не оглядываюсь, вот только за некоторые решения обещали дисквалифицировать на соревнованиях, приходится лишних грамулек накидывать для прочности. Очень уж люблю делать самолёты предельно лёгкими.