Search in topic

Биплан по мотивам Christen Eagle

Был у меня бипланчик Christen Eagle чешской фирмы Potenski. Летал великолепно, так что потом взял еще один, и дорабатывал его (роговые компенсаторы оперения, 2 сервы на элероны и т.п.). Обе модели вылетали ресурс полностью, материал уже крошился, но чувствовалось, что самолет может больше, чем пилот.

Для себя со временем сформулировал признаки хорошего фана:

1. Крыло малого удлинения и профиль с тупым носком - отодвигает срыв потока, делает сваливание не таким резким. (На бальзовом “Реактор Байп” острая кромка лучше подходит для классического пилотажа, на харриере наблюдается раскачка с крыла на крыло из-за неодновременного срыва).
2. Развитые роговые компенсаторы РВ и РН, приближающие оперение к цельноповоротному. Очень способствует всяким “водопадам” и т.п.
3. 2 сервы на элероны - обязательный режим флаперонов.
4. Шершавая поверхность крыла - на таких скоростях и числах Рейнольдса лучше турбулентное обтекание, отодвигающее срыв потока.
5. Сосредоточение масс ближе к ц.м.
6. По возможности сведение к минимуму трения у тяг управления - делал боудены внешними и прямыми.
7. Жесткое крыло с минимумом деформаций (для четкого управления).

После “Игла” взял чешский Shark от VM Models (Potenski пропал в магазинах), но тот не произвел впечатления: плоское крыло в эксплуатации норовило деформироваться, большой мидель фюзеляжа делал модель “тупым валенком”. Однако как самолет для обучения новичков тот проявил себя неплохо.

Наконец я дозрел до постройки третьего “Игла”, и долго выбирал конструкцию. Бальза хороша, но крыло с жесткой обшивкой нереально - толщина была бы менее 1 мм, потребовалось бы много нервюр, а применение термоклеющейся пленки повело бы крыло. Делать частично пленочную обшивку, как на многих фанах, не хотел: строился фан для полета на пустырях с посадкой в бурьян, с перевозкой в багажнике, и пленка быстро стала бы в заплатках. Ну и требование шершавости не выполняется.
Оригинальный дизайн - EPP из-под пенорезки, но хотелось увеличить жесткость и не связываться с пенорезкой. Своей нет, да и нужно здорово набить руку для качественного изготовления.
Остановился на комбинированном варианте - потолочка+бальза+уголь (где нужно).
Первым пунктом (критическим) шло изготовление крыла. Не мудрствуя лукаво, спер профиль у Potenski.

Предполагал переднюю и заднюю кромки из бальзы, обшивку из потолочки, лонжерон из угля 3х0,5. Однако оказалось, что потолочка довольно тяжелая, и без лонжерона масса консоли превысит массу оригинала из EPP. Почесав затылок, решил делать консоли по безлонжеронной схеме. Тем и хорош биплан, что изгибающие нагрузки в разы меньше, чем у моноплана. (На “Шарке” плоские неподкрепленные панели из EPP, и ничего, летает).

Первый вариант - передняя кромка в виде квадрата на угле, входит в вырез нервюры. Нервюры из потолочки, кроме корневой и в районе стойки - те из бальзы 1,5. При сборке допустил ошибки: сначала приклеил только один лист обшивки, не изогнув его заранее. Лист погнул нервюры, а передняя кромка вышла слишком массивной.
Второй вариант - склейка передней кромки с нервюрами по плоской грани. Прокатал листы, собрал крыло все вместе. Получилось вполне, но тощина вышла на 2 мм больше - оказалось, толщина потолочки выше предполагаемых 3 мм.
На третий раз все получилось. Технология такая: сначала изготавливаем шаблоны, и по ним в пакете делаем нервюры. Заготавливаем также шаблон для обработки носовой части профиля.

Всю подготовительную прорисовку выполнял в SolidWorks. Поскольку все консоли имеют одинаковый 10% симметричный профиль без крутки, строить 3D-модель было очень легко. Сначала делаем генеральный эскиз, опирающийся на теорию профиля, потом несколько вспомогательных, из которых “вытягиваем” верхний и нижний листы и все кромки. Почти вся модель была построена в “Солиде”.

Каркас консоли - самый примитивный, он нужен только для формирования профиля. Передняя и задняя технологический кромки - бальза 8х1,5 мм, в пазы в них и вклеиваются нервюры.

Первым пунктом (критическим) шло изготовление крыла. Не мудрствуя лукаво, спер профиль у Potenski.

Картинки посмотреть бы вместо квадратиков.

Вот черт, вставил ссылки на файлообменник DropBox - у меня все показывает. Разберемся.

Разберемся.

Расширенный режим - вложения (скрепка) - добавить файлы - выберите файл - загрузить - готово.

У меня давно израсходован лимит.

Пришлось пробовать другой фотохостинг (у DropBox нормально работает только платный вариант).
3D-модель:


Профиль крыла:

Схема консоли:

Шаблоны и нервюры:


Каркас консоли:

Главная тонкость при сборке консолей - заранее изогнуть листы обшивки в соответствии с профилем, используя какую-либо трубку. Чем ближе к теории, тем меньше потолочка тянет каркас, и тем меньше отклонения от профиля.

С этой же целью не стоит усердствовать при склейке, притягивая в передней части обшивку к кромке - можно получить “волны”. Даже если будут зазоры, их потом закроет основная передняя кромка, а запас по толщине позволит обработать панели по шаблону.

После предварительной сборки, обработав передний торец вертикально, приклеиваем основную бальзовую кромку (заготовка сечением примерно 5х10) к технологической. Потом обрабатываем перед по шаблону, а заднюю часть - вертикально.

Всю сборку вел на циакрине для пены. От “Титана” отказался из-за массы (не было спирта развести).

После обработки передней кромки можно обрезать консоль в размер.

Сначала хотел оформить законцовки, как на оригинале. Для этого нужно сделать вставку с торца. Но наметилось превышение массы - основная проблема проекта. Полое крыло из потолочки весит больше, чем сплошное из EPP: средняя масса консоли с элеронами 25 г, а у Potenski верхнее крыло - 38 г.
Поэтому упростил задачу, и сделал так:

Получилось вполне цивильно.

Консоли верхнего крыла практически идентичны, только добавлен бальзовый сухарь (в него вклеим расчалки и стойки), а бальзовые нервюры немного развернуты (есть небольшая стреловидность крыла). Благодаря 3D-модели подогнал положение нервюр для приклейки к ним межкрыльевых стоек.

Недостаток элеронов из EPP - кручение под нагрузкой. Бальзовый элерон, даже полый, не проходит по массе. Делать композит для пенолета - слишком большая роскошь. Ограничился усилением нижнего элерона (кабанчик на нем). Заготовка собрана из трех слоев потолочки + усиливающий слой бальзы 1,5. Пакет склеен на циакрине для пены и ошкурен до нужной формы. От бальзы оставлен слой 1 мм.
Главная проблема - клеевой слой. Его твердость намного выше потолочки, поэтому нельзя налегать на брусок со шкуркой, стремясь сделать работу быстрее: плоскость “уйдет”. Это самый неприятный этап изготовления (много времени и пыли), но даже в худшем случае займет не больше пары вечеров на деталь. (Не забудьте подложить лист потолочки при обработке).
С верхними элеронами проще, они целиком из потолочки. Для уменьшения крутки кабанчики межэлеронных тяг вклеены на середине размаха.
Навеска элеронов - на заводские пластиковые петли. От скотча отказался: в эксплуатации порой нужно подклеивать, на морозе сервы с трудом ворочают элероны.
Межкрыльевые стойки - потолочка с парой угольных прутков 1 мм. Будут клеиться прутками на бальзовые нервюры.

Верхние консоли склеиваем. Если угол не тот, клеим бальзовую проставку и обрабатываем ее “на ус”.
Готовые консоли отложим до покраски, пора браться за фюзеляж.

“В наследство” остались фонарь и стойки шасси, отсюда выбрана ширина фюзеляжа -36 мм. Тик в тик, чтобы сервы встали друг против друга.
Носовая часть наборная. Мотошпангоут - переклейка двух слоев фанеры 0,8 мм, остальные шпангоуты фанера 0,8. (изготавливаем, наклеив распечатку на бумаге, потом ее сошкурим). Предварительная сборка на одной боковине, бальзовые стрингеры 3х5 мм - не по всему периметру. Их “замкнем” после вклейки шасси.

Две полки из бальзы 1,5 образуют кессон- отсек регулятора хода. Они же - дно отсека аккумулятора и частичная опора для шасси. Заранее вклеиваем и подгоняем бальзовые сухари для установки серв.

Для стоек шасси в боковинах пришлось делать вырезы - их потом заделаем вставками. Клеим площадку шасси и усиливаем “стопором”.

После высыхания можно клеить вторую боковину и недостающие стрингеры.

Перед зашивкой днища нужно пройтись шкуркой, выровняв плоскость перпендикулярно бортам - это будет базовая поверхность в дальнейшей сборке. Нужно оставить 5-7 мм стрингеров, выступающих за хвостовой шпангоут - это облегчит стыковку с хвостовой частью.

Хвостовая часть фюзеляжа - простая коробка из потолочки, четыре боковины, пара шпангоутов и полка для приемника.

Подгоняем стык и склеиваем с носовой частью. После обработки радиусов фюзеляж приобретает вполне авиационный вид (в зоне крыла пока скругления не шкурим).

К шпангоутам на расстоянии от днища, равном половине толщины профиля нижнего крыла, клеим штыри из угля 1,5 мм. Они передают нагрузку на шпангоуты и облегчат сборку (в консолях сделаем направляющие отверстия).

На оригинале Potenski оперение - из 5-мм депрона. У меня альтернативы потолочке не было, но хотелось повысить жесткость рулей. С этой целью в руль высоты врезаны полосы угля 3х0,5. По опыту, половина люфтов возникает из-за деформации материала в районе кабанчика, поэтому здесь он стоит на текстолитовой пластине, соединяющей половинки.Навеска тоже на заводских петлях.

Руль поворота - не такой нагруженный, но и здесь усиление не помешает. Кабанчик стоит на полосе угля, с обратной стороны - обрезок фанеры 0,8.

Отдельный разговор - об управляемом хвостовом колесе. Нужная вещь, особенно на взлете, и когда удираешь после посадки от какого-нибудь малыша, норовящего схватить игрушку. Эта “ахиллесова пята” сильно нагружена и часто ломалась и у Potenski, и у “Шарка”. На этот раз опробую новый вариант. На руле поворота - направляющая вилка. Сама хвостовая стойка изготовлена из обломка шасси какого-то мелколета, найденного на ВПП.

В фюзеляж вклеивается направляющая трубка из боудена. Маленький (1-2 мм) “подшипник” из того же боудена надевается на колено стойки. Чтобы она не выпала, ее удерживает подпятник из потолочки и фанеры 0,8.

Подгонку горизонтального оперения лучше сделать до окраски. Делаем пропил в хвосте, ставим фюзеляж на днище и проверяем горизонтальность. Если все нормально, можно подгонять секторный вырез для хода руля высоты. После вклейки (после покраски) клеим затычку из потолочки, и можно навешивать руль поворота.
По части окраски, таланты невелики. Как-то красил зальник, так на не слишком сложную схему ушло почти полторы недели. Для биплана остановился на простом варианте (близок к окраске Питтс S-1). Верхнее крыло - одноцветное, акриловая краска из аэрографа. Передняя кромка закрыта красным скотчем. Получилось на 4 - распыл узкий, и крыло чуток “пегое”. На ощупь - мелкая шкурка, что и требовалось.
Нижние консоли - только скотч. Тоже закрыл бальзовую переднюю кромку красным, а элероны - целиком желтым.

Верх фюзеляжа и верх стабилизатора - та же краска, полоски - цветной скотч.

Начинаем “фаршировать” фюзеляж.

И первое в списке - прокладка боуденов. Для новичков прокладка тяг управления - всегда камень преткновения. Сколько я видел и облетывал аппаратов, которыми и опытный пилот рулит с большим трудом из-за конструктивных дефектов! Стоит сказать еще разок.
Боуден не любит изгибов, в этом месте всегда трение. Есть трение - из-за люфта в серве руль никогда не вернется в исходное состояние, нужно подруливание. Тяга боудена не должна терять устойчивость - оболочку боудена нужно крепить с некоторым шагом. Если тяга теряет устойчивость при определенной нагрузке, эту нагрузку можно увеличить в 4 раза, сделав опорную точку на середине пролета.
Нежелательно изгибать проволочную тягу после выхода из оболочки - будет пружинение и дополнительный люфт.
Нельзя закреплять оболочку слишком близко к кабанчикам и качалкам - из-за изгиба проволоки будут потери мощности, трение и возможность отрыва боудена. Оставьте прямые “хвосты” 50-60 мм.
Сначала нужно подобрать хода и нужные отверстия на качалках серв и кабанчиках рулей. У меня самое большое отклонение - на руле высоты. Для фана нужен угол не менее 45-50 гр. Вставив тягу, получаем трассу боудена. Заготавливаем бобышки из потолочки такой высоты, чтобы боуден лежал на них.

Еще одна хитрость - можно поиграться высотой и положением опор, ближайших к оперению, так, чтобы тяга с Г-образным загибом поджималась к кабанчику.

Клеим опоры к фюзеляжу (где надо, срезав скотч), и прихватываем к ним сверху оболочку боудена. После высыхания поверх клеим накладки (пропилив паз), а потом шкуркой снимаем углы.

Поставил цифровые сервы Gening D90MG. Они немного избыточны, но с метал. редуктором - ранее не раз приходилось менять из-за среза шестерен, да и на морозе надежнее. Укоротил кабели серв и выиграл 3 г. Все-таки можно было и больше…

Стыковку нижних консолей с фюзеляжем лучше делать по очереди. Циакрин “для пены” сохнет дольше, лучше подождать часок. Проверяем горизонтальность стабилизатора, под “пузо” - кусок полиэтилена, чтобы не приклеиться к столу.
После сборки - самое время изготовить и подогнать тяги элеронов.

Сборка бипланной коробки - самый ответственный этап, и многи предпочитают не связываться с бипланами из-за этого.
Правильная технология сборки поможет. На оригинале Potenski верхнее крыло стоит на классической N-образной ферме, а монтаж выполняется с помощью шаблона. Заготовим стойки из угля 1,5 с припуском около 10 мм (в тело).

Четыре вертикальных стойки вклеим в верхнее крыло, а также межкрыльевые стойки. Вставим диагональные подкосы без клея (глубже на 10 мм), наколов отверстия.

Внимание! Я не уследил за вертикальностью, и при окончательной сборке межкрыльевые стойки слегка “пошли дугой”.
Поэтому либо строго следим во время сушки с угольником, либо вклеиваем их на последней стадии (но тогда больше мест нанесения клея и возможность потеков).
Общий принцип склейки: уголь в бальзу, бальзу - на потолочку. Нежелательно, чтобы прочность сопрягаемых деталей различалась на порядок. Кроме того, бальза - пористый материал, впитывает циакрин, что также повышает прочность.

Расстояние между стойками - 25 мм - выбрано так, чтобы они вошли в бальзовые стрингеры. До их вклейки нужно на фюзеляже сделать отметку по передней кромке (собрав оба крыла на “потолочных” стойках). После вклейки “угля” размечаем отверстия в фюзеляже. Можно собирать.

Наносим клей в отверстия на фюзеляже и на основания межкрыльевых стоек. Вставляем все стойки в свои отверстия (немножко попотев), и осаживаем крыло до шаблона. После схватывания циакрина, не снимая шаблон, можно еще пролить соединения. Выдвигаем диагональные подкосы, вставляем в фюзеляж и проливаем циакрином. Выждав не менее получаса, можем заняться расчалками (уголь 0,8-1 мм). В верхнее крыло втыкаем их в бальзовые сухари, дальние концы - в крыло с таким расчетом, чтобы они вошли в бальзовую нервюру максимально близко к переднему угольному прутку стойки.

Нижние концы расчалок (на стыке фюзеляжа и консолей)… Ну можно просто воткнуть их в корневую нервюру, но это не совсем верно. Борт фюзеляжа не подкреплен, и максимальной жесткости не получишь. Правильнее протащить расчалку через нижний стрингер фюзеляжа.

Осталось несколько деталей, настройка и полет.

Но сначала придется устранить косяки- мелочей в авиации нет.
Межэлеронные тяги - угольный пруток с проволочными концами, прихваченными термоусадкой. Сначала “осаживаем” один конец, фиксируем оба элерона в нейтральном положении, одеваем термоусадку и второй наконечник, и “осаживаем” вторую термоусадку. Обязательно по паре капель циакрина, в т.ч на трубки фиксации на кабанчиках.

Фиксация аккума - липучкой и вставкой-амортизатором из пенопласта.

Был выбран мотор Tiger AS2212-10, шел в наборе под пропсейвер. Регулятор - на 28 А (можно и поменьше, только чтобы влез в окно в мотошпангоуте), аккум 3S 800 mAh, 75 г. Первая же проба с винтом APC 9 x 3,8 (тяга по мануалу около 800 г) показала, что уже на половине газа винт улетает, придется поставить цангу с жестким креплением винта.
Во время сборки было несколько случаев отрыва петель элеронов (неважная адгезия с циакрином) - вылечим вставкой шпилек.