Search in topic

Ер-2 Дальний бомбардировщик

Приветствую, коллеги!

Однозначно определившись с топологией конструкции модели , параллельно с проработкой конструкции начались экспериментальные работы по материалам и технологии изготовления каркаса.

Собственно, рассматривались следующие варианты:

1. Классические материалы. Сосна для лонжеронов и бальза для шпангоутов, нервюр и стрингеров. Минимальное использование фанеры для моторных шпангоутов и некоторых силовых элементов.

2. Комбинированная конструкция с деталями из пластика. Давно возникшая идея по использованию возможностей 3d печати для элементов каркаса требовала практической проверки. Детали сложной формы типа шпангоутов и нервюр со скошенными (малкованными) краями печатаются как тонкостенные детали с отбортовками и формированием мест сочленения со стрингерами типа подштамповок. Это достаточно полный аналог штампованных деталей из алюминия. А продольные силовые элементы типа лонжеронов и стрингеров делаются из сосны/бальзы. Возможен применения и углепластиковых профилей и труб различного сечения.
   Вариант цельнопечатного (с обшивкой) планера я вообще не рассматривал в принципе.

Были сделаны эксперименты по созданию элементов конструкции из пластика и вначале внушили определенный оптимизм в успехе.
Были изготовлены, испытаны и проанализированы по параметрам (весу, жесткости, времени проектирования, изготовления(печати) , технологичности сборки) :

1. Несколько вариантов шпангоутов и собрана пробная секция
2. Варианты конструкции полу нервюр носика из ABS и собраны пробные секции.
   

3. Варианты силового лонжерона консоли по цельнопечатной технологии из пластика PETG. Комбинированная конструкция лонжерона из пластика и сосны.
   Испытан под нагрузкой силовой лонжерон из пластика PETG.
   

4. Элементы сложного пространственного сопряжения полок лонжерона и узлы навески консолей из пластика PETG.
   

5. Элементы крепления шасси , стоек и др. элементов из пластика PETG (правда делались в проекте другого бомбардировщика)

Есть преимущества и недостатки технологии 3d печати.

Преимущества:

1. За счет анизотропности свойств пластика возможно создание тонкостенных деталей (аналогов штампованных) с высечками, подштамповками под стрингера, малковками контура , что может обеспечить высокую степень подобия прототипу.
2. Явное преимущество перед лазерной или ЧПУ-резкой из фанеры за счет малковки края по 3d модели. Фанера режется ортогонально с последующей ручной обработкой каркаса (если есть малковка)
3. Высокая степень точности при сборке, при условии изготовления всех сопрягаемых деталей из пластика или промежуточных кондукторов.
4. Вполне удовлетворительная прочность деталей при весе, соизмеримом с фанерными деталями тех же размеров. При этом, за счет анизотропности, есть преимущество перед фанерой, которая имеет критичность при определенном направлении слоев.
   5.Повторяемость одинаковых деталей или при создании нескольких моделей, или ремонте.
5. Для силовых элементов, типа кронштейнов, навески шасси, стоек, коков, и др. из пластика PETG однозначно есть смысл конкуренции с алюминием, как деталей сложной формы получаемых сразу по 3d модели при вполне удовлетворительной прочности и меньшем весе.

Недостатки:

1. Однозначный проигрыш в весе деталей типа шпангоутов, нервюр по сравнению с бальзовыми, примерно в 1.5 раза. При этом жесткость бальзовой детали выше.
2. Для сборки изделия требуется высокая точность взаимного позиционирования, что требует в свою очередь наличия всех элементов по аналогичной технологии, либо печатных кондукторов, либо высокоточного пространственного стапеля.
3. Большие затраты времени на проектирование деталей. При большом количестве деталей и дополнительных кондукторов для сборки, время проектирования уже становится неприлично большим.
4. Большие затраты времени на печать, при условии изготовления большого процента деталей из пластика.

Резюме:
В результате экспериментов с 3d печатью деталей каркаса , я пришел к тому, что это очень перспективное направление, при условии появления в будущем пластиков меньшего веса и большей жесткости.
Однозначно применение этой технологии выигрышно для силовых элементов из пластика PETG и ряда других элементов, типа коков, сложных небольших обтекателей, патрубков, вооружения и пр. мелкой но сложной деталировки.
Временные затраты на проектирование и изготовление деталей из пластика приемлемы при определенных условиях (типа самоизоляции))).

В итоге, я пока вполне удовлетворен проведенными экспериментами и считаю их хорошим заделом на будущее, возможно для копий в более крупном масштабе.

А в данном проекте модели копии бомбардировщика Ер-2 решил использовать все же классические материалы для каркаса и 3D печать для отдельных деталей и узлов.

А чем клеить комбинированные конструкции, ПЭТ, дерево и пр.

Андрей, всегда с удовольствием наблюдаю за вашими проектами, мне близки ваша культура веса, подход к проектированию, культура работы. Всегда приятно поражает ваша колоссальная производительность, множество одновременных сложных неординарных проектов, где вы доказываете, что можно их реализовывать с помощью классических технологий. Отдельных слов заслуживает открытость мышления, готовность к экспериментам и использованию новых решений, оборудования, принципов работы. Уверен, ваш пример заставляет многих иначе посмотреть на свою деятельность и способствует собственному развитию, росту мастерства. Спасибо!

Приветствую, коллеги! Спасибо за интерес к теме!

А чем клеить

PETG великолепно клеится циакрином между собой и к дереву - отламывается со слоями дерева!
ABS растворяется ацетоном, так что эмалитом отлично между собой и к дереву.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ каркаса модели самолета Ер-2.
Пару слов о самом процессе проектирования конструкции.
Изготовление деталей каркаса планера началось на ранних этапах рабочего проектирования мат-модели. Надо сказать, что процесс проектирования 3d модели у меня много-итерационный. Какие-то детали и узлы “замораживаются” и превращаются в чертежи шаблонов и плазов для сборки, а какие-то пере проектируются по нескольку раз, пока не достигается нужный результат.

По фюзеляжу подготавливается общий плаз двух видов сверху и сбоку и шаблоны всех 37-ми шпангоутов

Параметризация построений контуров позволяет вносить изменения на любом этапе проектирования, при этом перестраивается вся мат-модель в области влияния изменений. Механизм сборок и подсборок в SW и продуманность дерева построения позволят очень гибко работать с 3d моделью.

Бывают ситуации, что спроектированные и изготовленные узлы, уточняются по месту или изменяется их конструкция, так как при живой конструкции изменяется взгляд на решение, по сравнению с виртуальным проектированием. В этом случае, изменения вносятся уже в мат-модель, чтобы оставлять ее актуальной.

Многие места в конструкции на первых этапах проектирования, обозначаются на уровне деталей без детальной проработки, но с габаритными привязками. Потом идет их уточнение. Возможно появление потом вместо детали - подсборки с уже с точными размерами.

Например весь узел шасси. Сначала это просто деталь с грубой эскизной проработкой, но геометрически уже точная к чертежам прототипа и точками крепления к каркасу. Потом это уже подсборка с кинематическими связями и всеми деталями, входящими в кинематический механизм. Детали пока без детальной проработки. И на последнем этапе детали полностью прорабатываются и подготавливаются для печати.
​
Решения по элементам каркаса.
Центроплан.
Полки переднего лонжерона - сосна 10х5мм
полки заднего лонжерона - сосна 8х5мм
стенки лонжеронов - сосновая ферма из стержней 10х3/8х3мм
соединительные элементы полок в местах излома крыла - печать из пластика PETG + циакрин и кевларовая нить для сопряжения с полками.
Стыковые узлы консолей - печать из пластика PETG
Фермы центральной части центроплана - сосновые со стержнями 5х3 мм
полудужки нервюр толщ. 3мм и стрингера 5 х3мм в центральной зоне между лонжеронами - из бальзы
Лобик и хвостовик центроплана - весь каркас из бальзы

Мотогондолы
Ферма моторамы и отсека под АКБ - сосновая 5х5мм с бальзовыми стойками 5х3мм. Передний шпангоут и полушпангоуты под узлы навески шасси - фанера 4мм.
Формообразующая обстройка мотогондолы - полушпангоутыи стрингера из бальзы 3мм.
Переднее кольцо - 3d печать из пластика ABS
Узлы элементов шасси - в основном из пластика PETG.
Фюзеляж
Все шпангоуты - бальза 3/2,5 мм клееные из сегментов с “правильным” направлением слоев. Правильная ориентация слоя в детали - это критически чрезвычайно важная политика, так как именно пор
Силовые лонжероны - бальза 10 х5мм
Стрингера - бальза 5х2мм
Согласно мат-модели, такой каркасный цельнобальзовый фюзеляж , длиной 2м и диаметром в миделе около 220мм может весить в районе 200гр. всего!!!

Основной метод постройки классический плазово-шаблонный-стапельный с принтерной печатью плазов/шаблонов по 3d модели.

Изготовление всех деревянных деталей - ручное (распиловка/ лобзик/нож/наждачка)
3D печать ряда деталей из пластика.
_______________________________________________________________
Однако теоретические рассуждения и виртуальные изыскания несколько затянулись, пора пожалуй переходить к чему-то более материальномуB-)

Передний и задний силовые лонжероны склеиваются с деталями из пластика PETG, что позволяет создать сложную пространственную форму. Между полками в дальнейшем будет ферма.
Еще ряд деталей для центроплана.

Шпангоуты из 3мм бальзы выклеиваются на плазах. При этом крайне важно направление слоев!, что определяет их прочность, соответсвенно ЧПУ резка здесь вряд ли применима.

Собранные по плазам фермы мотогондол.

Параллельно делается стапель 1-й очереди для сборки центроплана с мотогондолами и части фюзеляжа. Без него никак!

Лонжероны усиливаются обмоткой кевларовой нитью мест стыковки пластика с деревом.

Все готово для начала сборки силовой части Ер-2

Итак, все выставляем, меряем, смотрим, опять выставляем, смотрим на мат-модель, на плаз, уточняем размеры, опять выставляем и наконец склеиваем все вместе. Точность сборки вполне устраивает. Получается в итоге где-то 0,5мм на 500 мм длины в среднем, судя по проверяемым размерам. Для ручной сборки это вполне удовлетворительный результат.

Можно заняться промежуточными полу-шпангоутами. Все из 3мм бальзы шаблонным способом, вручную. Очень важны правильные слои для жесткости конструкции!

Форма начинает проявляться.

Ставим стрингера верхнего гаргрота. Точность позиционирования пазов вполне удовлетворительная получилась. В среднем на один стрингер приходится править несколько пазов по месту на величину до 0,5мм, чтобы получить при взгляде спереди вдоль стрингера отсутствие вихляний. Глаз - все же самый точный мерительный инструмент!😃

Интересная тема. Андрей, а в какой полетный вес рассчитываете уложиться?

Андрей, очень интересный проект. Вопрос-предложение - лонжероны центроплана образуют практически параллелограмм - не жесткую фигуру. Может есть смысл поставить диагональную перемычку? Или они будут обшиваться полками?

По центроплану.

На прототипе силовая ферма центроплана выглядит так. Это сварная конструкция из хромонсилевых труб. Диагональные крестообразные стержни обеспечивают жесткость в продольном направлении (вдоль оси фюзеляжа), а фермы лонжеронов - по направлению размаха крыла. Так как толщина профиля относительно большая, то образовывается исключительно жесткая пространственная ферма. Плюс боковые фермы моторамы и корневой нервюры.

Аналогичная по логике силовых связей конструкция будет и у меня.
Сейчас уже есть диагональные стержни и фермы моторамы. Лонжероны еще не имеют ферм, которые появятся чуть позже. Но уже сейчас жесткость центроплана впечатляет. А будут еще верхняя и нижняя зона дужек полунервюр со стрингерным набором. Лобик центроплана и хвостовик центроплана со стрингерным набором также внесут свою долю в обеспечение жесткости.

_________________________________________________

По весовой сводке 1-го приближения.

Предварительные виртуальные прикидки по мат-модели, показывают реальность достижения приведенных цифр по планеру Ер-2
Рассчитываю готовый 2.7 - метровый планер Ер-2 получить в районе 3 - 3,5 кг.
По оборудованию вопрос еще открытый, здесь приведен какой-то вариант, который может уточниться.
По нагрузке на несущую площадь, надеюсь, не выйти за 55 - 60г/дм2
Хочу реализовать концепцию “легкий самолет - мощная ДУ”

Вот здесь коллега строит по оригинальной технологии. Стрингерами похоже вообще не пользуется не в крыле не в фюзеляже.http:/…/781248-Thomas-Maier-Boeing-777-200-im-Maßs… интересная технология:)

Что-то не открывается…

Прошу извинить, что не в тему
Но я, вот что, хочу сказать или спросить…Вместе с появлением первых шопов т.е. магазинов про продаже всего забугорного , стало очень попппулярным и слово - “ОРИГИНАЛ”.
Лично для меня, да и согласно словарям Ожегова и Даля слова ОРИГИНАЛ, ОРИГИНАЛЬНЫЙ двузначные. И что самое интересное - эти два значения практически абсолютно противоположные.

1. первое значение- от слова ОРИГИНАЛ ,т.е. подлинник и означает - подлинный, настоящий, неподдельный . Это в основном о картинах, скульптурах рукописях и т.п. И в этом значении слово ОРИГИНАЛ, как-то редко применялось, в основном в обиходе раньше было слово ПОДЛИННИК

2. второе значение (не понятно от куда берущее корни)- необычный, не похожий на других, своеобразный, чудаковатый. И в этом значении, особенно если о человеке, оно именно так чаще всего и применялось

И надо сказать, что для большинства людей того времени слово оригинальный в основном воспринималось как чудаковатый.
И когда всякие там манагеры (менеджеры или как их там еще- дилеры и пр. … торгаши ), говорили, например, что граната (ШРУС- шарнир равных угловых скоростей) оригинальный (потому что в прайсе так и написано - ориджнл) я всегда переспрашивал: - " То есть, подлинный или чудаковатый". Надо было видеть их морды в этот момент. А сейчас, в основном уже нас приучили, что оригинальный - значит подлинный. И так как ссылка не открылась, вопрос- что именно имеется ввиду.
Нет, я конечно, понял, что без стрингеров - значит чудаковатый, Но прочитав в первом предложении слово- оригинальный- сразу представил именно подлинник. Хотя раньше бы именно про чудаковатый подумал бы.

Нет, я конечно, понял, что без стрингеров - значит чудаковатый, Но прочитав в первом предложении слово- оригинальный- сразу представил именно подлинник. Хотя раньше бы именно про чудаковатый подумал бы.

ОРИГИНАЛЬНО ! (второе значение) 😃

Добрый день ! Попробуйте так : rc-network.de/…/781248-Thomas-Maier-Boeing-777-200…

Насколько только это практично !?

Спасибо за ссылку! Чрезвычайно интересный проект. Особенно подход к весу. Очень близко мне по духу!

Это возможно только для цилиндрических поверхностей. Арочные конструкции изначально могут иметь напряженное состояние с отрицателной составляющей от внутренних сили. И при нагружении можно получить нулевые усилия в самой констркуции.Что часто и используется. Наглядный пример тому все древние постройки храмов, крепостей и т.п. где небыло обычных плоских перекрытий (тогда еще не придумали ж/б плиты-пустотки), а везде стены преходящие в сводчатые “потолки.” В детстве все, наверное, играли с кубиками или доненошками, пытаясь из нах как в цирке делать что вроде арок и все знают как доменошки выскальзываю вверх из-за этих отрицателных составвляющих. Так что возможно как-то это можно исползовать вот только как быть со знакопеременными перегрузками?

Приветствую, коллеги!

Наращивается стапель до полной длины фюзеляжа для сборки хвостовой части.
Были мысли сделать разъем в районе турели, так как фюзеляж 2-х метровый, но взвесив все аргументы, решил отказаться от разъема. В “Зафиру” Фюзеляж легко помещается по центру салона под потолок. Так что неразъемный фюзеляж значительно упрощает сборку на полетах и экономим вес.

Собирается на плазу ферма верхних лонжеронов и “ключевые” шпангоуты

Устанавливаем собранную часть Ер-2 опять на стапель, проверяем все тщательно и наращиваем хвостовую часть по лонжеронам

Ставим полушпангоуты верхнего гаргрота:

На этом этапе идет установка обечайки под турель верхнего стрелка. Временно бальзовая обечайка закрепляется на технологических пенопластовых шпангоутах.

Теперь можно уложить стрингера хвостовой части

Технологический пенопласт убирается и обечайка срезается и обрабатывается по обводу верхнего гаргрота.

Теперь уже можно снять фюзеляж со стапеля. Он получил уже значительную жесткость, которая многократно усилится после установки всех полу-шпангоутов нижнего гаргрота и боков. Вес каркаса на данной стадии около 650гр!

Можно приступать к нижнему гаргроту. Ставим полушпангоуты и укладываем стрингера. Здесь немного изменил тактику. Пазы под стрингера делались только на “ключевых” полных шпангоутах. А полушпангоуты прорезаются по месту. Получается быстрее и точнее!

Можно сделать получистовую обработку нижнего гаргрота (малковку стрингеров) Чистовая обработка будет уже всего собранного фюзеляжа.

Вклеивается мощная балка бомбоотсека, который впечатляет своим размером!

Задний нижний гаргрот практически готов

А место стыковки центроплана и фюзеляжа, или можно, если не очень корректно но нагляднее, так сказать- выхода крыла из фюзеляжа, со своими всего лишь четырьмя “реечками” не слишком слабовато. Как оно там живъем по фоткам не скажешь, а по фоткам как-то бросается в глаза своей “пустотой.”

Впечатляет! Спасибо, Андрей, за подробное освещение проектов! Есть чему учиться))

Да после таких тем, “жить не хочется !”😃

Работа впечатляет! 😒 Буду следить и дальше!

Умеешь ты удивлять, Андрей!
Очень интересный проект, описание, подача и постройка! Отлично!

Привет! При взгляде на фото набора фюзеляжа возник вопрос. Для чего такая высокая плотность стрингеров и шпангоутов в наборе? Модель прям “бальзовое расточительство”. И “легкий самолёт с мощной ду” получится “бабочка” с эффектом экрана(Центроплан с обратным V), к тому же. Не возникнут проблемы при посадке изделия?

со своими всего лишь четырьмя “реечками” не слишком слабовато

Это сосновые полки лонжеронов расчетного сечения х перегрузка х коэф.безопасности. 10х5 передний, 8х5 задний. Естественно будет ферма лонжерона и, возможно, бальзовая стенка. А потом и вся обстройка - нервюры, лобик, хвостовик, стрингера… но чуть попозже, как техпроцесс дойдет.

Для чего такая высокая плотность стрингеров и шпангоутов в наборе?

Я уже косвенно освещал этот вопрос. По логике силовых связей я стараюсь следовать конструкции прототипа, в том числе по кол.шпангоутов и стрингеров.

Удивительно, но получаемая сетка подкрепляющих элементов практически соответствует тем размерам, которые я бы применил для “стрингерного” фюзеляжа, даже не видя прототипа.
в среднем получается ячейка 40 х 15 мм с сечением бальзового стрингера 5 х 2.5мм. Такое сечение, на таком пролете (40мм), дает устойчивость стрингера и его “непрохлопываемость”.
“Густота” стрингеров (расстояние между ними в среднем 10 - 15мм) дает линейную апроксимацию криволинейной поверхности фюзеляжа со стрелой прогиба около 0,1 мм.
У меня практически не будет жесткой зашивки- только на поверхностях 2-го порядка, т.е. с двойной кривизой.

Логично вообще обсудить целесообразность такого подхода в сравнении с типичной бальзовой жесткой обшивкой с редкими стрингерами и шпангоутами.

1-й момент. ВЕС.
Виртуальные исследования на 3d модели я делал давно, для проекта Ан-10, но суть в следующем.

Для цилиндрического отсека фюзеляжа, диаметром 410мм и длиной 1м сравнивались две конструкции :

1. редкие шпангоуты и стрингера с жесткой бальзовой обшивкой толщ. 1,5 - 2мм.

2. Густая “копийная” сетка подкрепляющих элементов с ячейкой 40 х 12мм со стрингерами 5х2мм и ламинированными шпнгоутами сечением 5х3мм.
   Так вот, стрингерная конструкция выигрывает в весе по сравнению с жесткой бальзовой примерно в 1.5 раза!

2-й момент. Степень повторения поверхности прототипа.
Бальзовая обшивка при редких подкрепляющих элементах неизбежно “прохлопнется”, причем не одинаково на разных участках. Это свойства бальзы, из-за разной жесткости волокон даже в пределах одной пластины.
Это “прохлопывание” будет визуально видно, и его степень зависит от густоты подкрепляющей сетки шпангоутов и стрингеров.
С “прохлопываием” можно бороться, если обратиться к технологиям 50-60-ти летней давности ведущих отечественных моделистов. Бальзовые пластины основательно эмалитятся со стороны приклеивания и клеиться к каркасу на эмалите. Это дает подкрепляющий, жесткий слой эмалита на внутренней поверхности пластины, препятстующий “прохлопыванию”.

Второй вариант - применять “корабельную” зашивку из узких полос бальзы, с малковкой стыков. Это даст, как-бы, условные стрингера по месту склейки полос. Это оптимальный и, пожалуй, единственно надежный способ получить хорошее качество на поверхностях двойной кривизны.

3-й момент. Отделка поверхности.
Жесткая бальзовая обшивка требует операций по подготовке к покраске (закрытие пор шпаклевкой, эмалит или бумага, или стеклоткань с последующей шпаклевкой, щлифовкой, грунтовкой) , которые неизбежно увеличивают вес.

Так вот, резюмируя, вышеизложенное, я решил отказаться от жесткой зашивки на поверхностях одной кривизны.
Тем самым будет принципиальная экономия веса на самой обшивке и ее отделке.
Поверхности двойной кривизны будут делаться с “корабельной” зашивкой.

4-й момент. Копийность
На прототипе был силовой каркас шпангоутов и стингеров и дюралевая обшивка толш. 0,5 - 1мм. Это на 23 метровом самолете весом 12тонн.
т.е. если пересчитать в 8-й масштаб, то это меньше 0,1мм! А если пересчитать 2мм бальзовую обшивку? то это будет монстр с 16мм обшивкой!
Правда у английского “Москито” была трехслойная обшивка с бальзовой серединой, но все же не такой толщины!

По идеям обшивки позже подробно расскажу.
Пока идут эксперименты:

_________________________________________________________________

Вчера был закончен очередной этап по установке полушпангоутов и стрингеров боковин фюзеляжа:

Полы кабины летчика и штурмана.