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.

A plane is born.

Вообще-то в таком состоянии (температура 35,8) летать нельзя, но положительные эмоции сейчас очень кстати.
Самолет летит совершенно адекватно, без особенностей. Руление по земле хорошее, центровка сразу оказалась на месте, триммерами не пользовался. Ну может, потом сдвину назад.
Полетная масса - 423 г. У предыдущего было 410-415 г. Главная причина - потолочка ближе к 4 мм, чем к 3. Ну и за жесткость рулей и мощность серв нужно платить. Теперь будем мучить, стараться сломать в полете и пр.