Реактивный самолёт своими руками: «Два дебила — это сила» / Хабр

Модели танков и бронемашин

Разбивка на плазе обводов лекал матрицы

1 – шергень-линия; 2 – развертка листа выпуклого транца; ‘3— размер, который следует отложить наружу от обвода теоретического шпангоута (толщина листовой зашивки матрицы плюс толщина реек); 4 – лекало; 5 – основная линия.

Начинать установку лекал лучше всего с мидель-шпангоута. Убедившись в том, что это лекало поставлено вертикально и перпендикулярно ДП, закрепите его надежно к брусьям основания, поставьте раскосы с тем, чтобы использовать его в качестве базового для установки лекал других шпангоутов.

Для этой цели используют рейки толщиной 12—15 мм и шириной 50 мм. Для днища могут оказаться более удобными рейки шириной до 100 мм. Длина реек должна превышать длину корпуса на 100—150 мм для удобства подгонки. Сначала устанавливают по две рейки по скуле — одну пускают по борту, а вторую по днищу.

Затем ставят рейки по верхней кромке борта. Лишние концы реек выпускают за корму корпуса — их используют при монтаже транца. Если транец имеет погибь, то нужно установить один или несколько шаблонов, расположенных поперек транца и закрепленных к стойке в ДП.

Затем поверхность будущего транца обшивается вертикальными рейками. Обычно нет необходимости крепить бортовые и транцевые рейки вместе — достаточно поставить накладки из фанеры снаружи близ места их стыковки, чтобы получить плавное сопряжение поверхностей.

Не лишне будет проверить правильность обвода транца, приложив к нему изнутри матрицы шаблон, вырезанный из картона по теоретическому чертежу. При другом способе можно собрать матрицу транца в виде отдельного узла и вмонтировать затем ее на свое место.

Одновременно с обшивкой транца рейками приступают к постановке реек на борта и днище матрицы. Чтобы не получилось перекоса матрицы и скручивания корпуса, рейки нужно ставить попеременно с одного и другого бортов, забивая гвозди в кромки лекал. Когда все рейки поставлены, с наружной стороны на них ставят поперечные полосы фанеры толщиной 10—12 мм, которые обеспечивают связь между всеми рейками и плавность обводов в промежутках между лекалами.

Одна часть полос располагается от скулы до киля, а другая — от скулы до верхней кромки борта. Рейки крепят к этим полосам при помощи гвоздей, которые забивают через каждую рейку. При этом один человек забивает гвозди, а второй поддерживает снаружи фанерную планку массивной болванкой, чтобы обеспечить плотное соединение рейки с накладкой.

Конструкция стрингеров при однослойной обшивке: а — оформитель (может быть сделан из одного или нескольких брусков пенопласта в зависимости от размеров поперечного сечения стрингера); б — типичное поперечное сечение стрингера в виде трапеции; в — шельф палубы (внутренний привальный брус); г — балка фундамента под двигатель.

1 — пенопластовый оформитель; 2 — обклейка из слоев стеклоткани; 3 — наружная обшивка; 4 — фальшборт; 5 — “мокрый угольник”; 6 — приформовка шельфа к обшивке борта; 7 — угольник фундамента; 8 — металлическая втулка, предотвращающая смятие пенопласта под болтом; 9 — болт;

10 — резиновая прокладка.Убедившись в плавности обводов, обозначенных рейками, можно приступать к внутренней зашивке поверхности матрицы поверх реек листовым материалом — трех-четырехмиллиметровой фанерой, оргалитом и т. п. Листовой материал нужно приклеить к рейкам любым клеем, например, бустилатом и постараться использовать как можно меньше гвоздей.

Их головки оставляют след на поверхности корпуса, снятого с матрицы, и их шпаклевание требует немало усилий. Листы зашивки следует ставить последовательно, небольшими участками. Подогнав один лист по месту, покрывают прилегающие к нему поверхности реек клеем, затем укладывают лист на место и прижимают его при помощи мешков с песком, кирпичей и т. п.

От качества отделки поверхности матрицы зависит и качество наружной поверхности будущего корпуса. Поэтому поверхность фанеры нужно тщательно зашпаклевать, ошкурить, а затем окрасить двумя-тремя слоями пентафталевой краски или составами для подготовки болвана.

За день до формования наружной обшивки поверхность матрицы покрывают разделительным слоем, который предотвращает приклеивание ламината к матрице. В качестве этого слоя любители чаще всего применяют ваксу для полов, воск, вазелин, но лучше использовать профессиональный разделительный воск

Очень важно обеспечить хорошее качество декоративного (окрашенного) слоя (топкоута) связующего и первого слоя стеклоткани. Если корпус строится под навесом, приступать к их нанесению следует в теплую сухую погоду при температуре 20—25 °С и влажности не более 65 %.

Декоративный слой наносят кистью или пульверизатором, его толщина должна быть в пределах 0,4—0,6 мм. Если даже предполагается в дальнейшем окрашивать корпус краской, рекомендуется все равно нанести слой неокрашенной смолы — он придаст поверхности обшивки глянцевитость, сгладит текстуру стеклоткани, которая проявляется в стеклопластике.

Конструктивные узлы набора корпуса с трехслойной обшивкой: а — шельф палубы; б — соединение палубы, с бортом без фальшборта; в — установка панели палубы на шельф; г — приформовка палубы и фальшборта; д — сечение по скуле.

1 — деревянный заполнитель; 2 — оформитель шельфа из трех брусков пенопласта; 3 — обшивка корпуса; 4—наружный слой стеклопластика; 5—внутренний слой стеклопластика; 6 — “мокрый угольник” — приформовка палубы к борту; 7 — пенопластовый вкладыш; 8 — переход трехслойной обшивки борта в фальшборт;

9 -— ширина склейки внутреннего и наружного слоев стеклопластика трехслойной палубы; 10—скос кромки панели палубы под 45°; 11—приформовка шириной 100 мм; 12—обклейка фальшборта стеклотканью; 13 — “мокрый угольник” с полкой шириной 125 мм; 14—полиэфирная шпаклевка с наполнителем; 15 — заполнитель трехслойной палубы, бальза; 16 — матрица; 17 — усиливающие слои по скуле.

Лучше всего работы по формованию корпуса вести двум-трем человекам. При постройке катера длиной 10—15 м за один день рекомендуется наносить не более двух слоев ламината, чтобы избежать деформации матрицы или отслоения от нее стеклопластика. В качестве первого слоя укладывается тонкая стеклоткань, которая тщательно прикатывается валиками к поверхности матрицы.

Укладка двух слоев стекломатериала в день является своеобразной формой температурного контроля и обеспечивает высокое качество стеклопластика. Работая таким образом, два человека могут выклеить корпус 15-метрового катера за несколько дней.

Строительство

Существует множество различных материалов, используемых для создания рамы, крыльев и хвостового оперения RC самолётов/Дронов. Несмотря на то, что пилотируемые самолёты зачастую используют стекловолокно, алюминий и даже углеродное волокно, производители беспилотных летательных аппаратов пока не применяют таких материалов при изготовлении небольших судов. Ниже приведены наиболее распространенные материалы, которые вы найдёте в отрасли:

EPO (Expanded PolyOlefin/Расширенный полиолефин) – этот тип пены является лёгким, жёстким и более крепким, чем пенополистирол (EPS). При изготовлении форм позволяет добиться довольно гладкой поверхности. В случае аварии такая пена сжимается, а если усилие избыточно, разрушению будут подвержены самые слабые места. Как правило, детали исполненные из EPO остаются цельными, и если авария не серьёзная пострадавшие элементы можно впоследствии склеить.

EPP (Expanded PolyPropylene/Вспененный полипропилен) – этот тип пены является гибким и эластичным, и хотя он немного тяжелее EPO, он практически не поддается разрушению (для практических целей).

EPS (Expanded PolyStyrene/Вспененный полистирол) – этот тип пены обычно используется в качестве упаковочного материала для телевизоров, электрических приборов, при изготовлении шлемов, внутри ящиков со льдом и для дорожного и домашнего строительства. EPS содержит около 95-98% воздуха.

Balsa Wood (Бальса, бальза, бальзовое дерево, охрома) – в прошлом большинство RC самолётов использовали бальcу в качестве основного материала. Является невероятно лёгкой, но при этом показательно жесткой и легко обрабатываемой древесиной, оптимально подходящей для создания рам, крыльев и хвостового оперения. Невероятная осторожность и время должны быть вложены во время строительства, и даже самые лёгкие удары могут нанести серьезный ущерб раме (более серьёзные краши приводят к полному разрушению).

Выдувной пластик – процесс выдувного формования пластика включает закрытую матрицу, в которую выдувается полурасплавленный пластик, а затем охлаждается, чтобы сохранить её форму. На выходе получается прочная полая оболочка. Выдувной пластик чаще всего используется для создания фюзеляжа (в отличие от крыльев), после изготовления пользователь должен сделать соответствующие вырезы. Выдувные конструкции/комплект деталей также могут включать в себя предварительно вырезанную бальсу в качестве усиления. Выдувной пластик может противостоять ударам небольшой силы и имеет тенденцию вдавливаться, а не разрушаться.

Вакуумный пластик (Vacuumed Plastic) – процесс вакуум-формования листов включает нагревание тонкого пластикового листа до такой степени, что он становится гибким, но не совсем расплавленным, и размещение его на охватываемой матрице; пока он остаётся гибким, воздух между матрицей и листом удаляется (то есть выкачивается), что заставляет лист принять её форму. Пластик остывает, и трехмерная форма вырезается из окружающего материала. Существует много различных типов пластмасс, которые могут быть сформированы в вакууме, и их свойства могут варьироваться. Поликарбонат является хорошим компромиссом между весом и ударопрочностью.

Гофрированный пластик (Corrugated Plastic) – несмотря на то, что немногие самолёты используют его для фюзеляжа или крыльев, зачастую материал используется для придания жёсткости дверям или там, где требуются плоские поверхности. Гофрированный пластик выглядит как гофрокартон, только исполнен из пластика. Он очень устойчив к авариям и ударам, с ним легко работать без каких-либо специальных инструментов и он очень гладкий (аэродинамика).

Какой материал лучше?

Так какой материал выбрать для самолёта? Подавляющее большинство FPV сообщества использует пену EPO так как:

• По сравнению с бальзой экспоненциально меньше времени затрачивается на сборку, и следовательно, быстрее поднимается в воздух.
• Относительно лёгкий по сравнению с другими материалами и прилично жесткий*, и при этом может быть легко модифицирован/разрезан.
• «Всепрощающий», в том смысле, что он способен противостоять авариям и ударам малой силы, а также может многократно переклеиваться; и снова в полёт.
• Хорошее качество; Модели из пены имеют довольно высокую цену, поскольку разработчику необходимо компенсировать стоимость конструкции, прототипов и пресс-формы, а стоимость рамы обычно пропорциональна её размеру.
• Не требует применения специальных инструментов, таких как ламинирующий утюг с подогревом.
• Большинство комплектных рам включают в себя основные необходимые компоненты (для моделей из бальзы часто требуется дополнительная покупка ламинирующей плёнки, большая часть аппаратного обеспечения и многое другое).

* Модели из пены редко бывают достаточно жесткими сами по себе, и чтобы выдерживать нагрузки действующие на крылья в полёте, последние требуют дополнительного усиления в виде «лонжеронов» (длинные и тонкие стержни, как правило, изготовленные из стекловолокна или углеродного волокна) для увеличения жёсткости. Эти лонжероны зачатую необходимо приклеивать в различных стратегических местах, как сверху, так и снизу крыла (клеятся в предварительно прорезанные каналы). Размер моделей из пены, как правило, ограничивает только практичность, именно по этому довольно редко приходится видеть модели с размахом крыла более 2м.

Сборка

• Пена: Важно отметить, что далеко не каждый клей можно использовать для склеивания пены, так как некоторые из существующих могут разъедать и разрушать материал. Наиболее распространенными клеями, используемыми для склеивания пены EPO, являются «Goop» (название бренда) и «Gorilla Glue» (название бренда). Goop — прозрачный и имеет густую консистенцию, а также отличную связь. Gorilla Glue — для активации требует немного воды, исходная консистенция — густая. После взаимодействия с водой пенится примерно до 400% от своего первоначального размера и имеет жёлтый цвет. Клей «Gorilla» можно срезать в тех местах, где он нежелателен, но при этом необходимо исключить протекание клея в участки, в которых он быть не должен (например при помощи малярного скотча), и после нанесения, скрепляемые детали должны быть неподвижны, пока клей расширяется и затвердевает. Срезают пену обычно с помощью острого ножа, паяльного пистолета (в отличие от паяльника) или нагретой проволоки. Ручная пила имеет тенденцию разрывать пену и оставлять очень шероховатую поверхность. Самолёты из пены чаще бывают белого цвета, редко чёрного, а еще реже серого или других цветов. Кастомизация внешнего вида заключается в добавлении цвета или рисунков, которые можно выполнить с использованием специальной краски, ламината или винила. Примите во внимание, что для окрашивания пены подходят не все краски, некоторые могут её разрушать.
• Бальса: Цианакрилатовый клей чаще всего используют для соединения бальзовой древесины — как правило вязкая жидкость (почти как вода), обеспечивает очень прочную связь между склеиваемыми поверхностями. Как только каркас будет готов, его необходимо покрыть ламинатом (пластиковый лист с клеем, активируемым теплом с одной стороны), чтобы создать аэродинамическую поверхность. Ламинирующая плёнка нагревается/наносится с помощью ламинирующего утюга, обеспечивая на выходе плотную/твёрдую поверхность. Ламинат годится только для приклеивания к бальзовой древесине — его нельзя использовать для создания трехмерных фигур.
• Композиты: до сих пор редко можно увидеть композитные материалы, используемые для создания самолётов небольшого размера (углеродное волокно). В основе этих деталей эпоксидная смола (или специальный связующий агент), и их сложнее резать вручную, чаще требуется фрезерный станок с ЧПУ. Создание 3D-фигур также является довольно сложным процессом. Обычно самолёты используют композиты для усиления.

Мощность

• Самолётная силовая установка состоит из мотора, воздушного винта (пропеллера), ESC и аккумулятора. Выбор подходящих частей для рамы не должен быть «догадкой», и лучше всего посмотреть, есть ли у производителя рамы какие либо рекомендации касательно мотора, винта, либо диапазон для данной полезной грузоподъёмности.
• В наши дни большинство энтузиастов склоняются к электромоторам, а не к топливу (например, керосину) из-за самой низкой стоимости эксплуатации и простоты использования. Солнечная энергия используется редко, поскольку мощность, которую обеспечивает солнечная энергия, в сравнении с добавленным весом солнечных панелей (которые используются для зарядки батарей), все еще не выгодна.
• Выберите комбинацию мотор/пропеллер, способную обеспечить необходимую тягу для вашего планера, который имеет конкретную нагрузку. Некоторые производители планеров предлагают ряд идей касательно требуемой тяги на основе собственных экспериментов, которые должны дать общее представление о необходимом диапазоне.
• Недостаточное питание самолёта может привести к его нестабильности или крушению. Перегруженный самолёт может быть совершенно нестабильным в полёте. Учитывая, что почти все технологии, используемые для создания беспилотных летательных аппаратов, происходят из индустрии радиоуправления, имеется достаточно информации о выборе правильной тяги и сервоприводов для различных применений.
• Центр масс: Центр масс — это точка, вокруг которой можно разместить раму, чтобы вес был одинаковым со всех сторон. Центр подъёмной силы/коэффициент момента. Это точка, где суммируется вся подъёмная сила, создаваемая крыльями и управляющими поверхностями, обычно находится в самой высокой точке аэродинамического профиля. Желательно чтобы центр масс, соответствовал центру подъёмной силы.

Запуск/посадка

• Запуск/посадка на взлетно-посадочной полосе: чтобы воспользоваться взлётно-посадочной полосой, дрону нужны колёса, а взлётно-посадочная полоса должна быть максимально ровной и идеально вымощенной.
• Ручной запуск: Существует два основных способа ручных запусков: с размахом под рукой или над головой. Способ с размахом аналогичен запуску диска (или киданию камней по воде), когда оператор пытается разогнать дрон до максимальной скорости, используя угловую скорость. В качестве альтернативы есть способ над головой, когда оператор запускает самолёт вверх (лучше всего, чтобы это делал второй оператор/помощник).
• Запуск посредством катапульты: чтобы максимально быстро разогнать дрон, катапульта использует один из нескольких различных способов: сплетённый резиновый трос (bungee cable/банди), лебедка или даже сжатый воздух. Катапульты нелегко транспортировать и они требуют дополнительных инвестиций и диагностики.
• Ручной захват: поймать небольшой дрон рукой не сложно, при условии, что пропеллер не вращается, но, так или иначе способ требует некоторой сноровки.
• Приземление: Наиболее часто используемый метод посадки — это посадка с помощью заноса на прилично ровной поверхности, такой как трава. Этот метод актуален потому что все меньше и меньше дронов имеют шасси (а взлётно-посадочная полоса недоступна), принуждая самолёт просто приземлиться на любой возможной плоскости. Обычно перед полётом, пилот находит подходящее место для посадки. В идеале самолёт должен иметь сменные защитные пластины из-за постепенного износа.
• Сетевой «захват»: Несмотря на то, что чаще всего такой способ посадки используется военными для небольших беспилотников, использование сетки для ловли беспилотника весьма эффективно там, где другие способы посадки затрудненны. При этом настройка сетевой системы требует времени, и для большинства энтузиастов предпочтительнее использовать другие типы посадки.