содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

3.7.2.

Модели экранопланов, летающих платформ и самолетов на воздушной подушке

С эффектом влияния земли на крыло самолета во время старта и приземления сталкивается каждый авиамоделист. В эти моменты можно наблюдать возрастание подъемной силы, проявляющееся в увеличении времени парения, что является результатом (как следует из теории) уменьшения индуктивного сопротивления и увеличения коэффициента подъемной силы. Для углов атаки от 2 до 8° прирост подъемной силы может доходить до 40—45%.

Крылья моделей экранопланов с целью повышения их несущих характеристик могут иметь на концах специальные шайбы или стабилизаторы. Они способствуют сохранению перепада давления между давлением под крылом и давлением, действующим на верхней поверхности крыла. Различают две аэродинамические схемы конструкций экраноплана: летающее крыло и самолетная схема. Первая характеризуется тем, что несущее крыло может опираться своими концами на два поплавка. Достоинствами такой схемы можно считать высокое аэродинамическое качество и возможность использования объема самого крыла для размещения конструктивных элементов, приводов и оборудования. Основным недостатком ее считают трудности, которые нужно преодолеть, чтобы придать продольную устойчивость и способность двигаться по воде. Особенно это касается моделей небольших размеров.

В моделях самолетной схемы с малым удлинением крыла К = lib наблюдается значительное влияние корпуса, что уменьшает достоинства модели. Тем не менее крылья с небольшим удлинением применяются в большинстве современных экранопланов, поскольку увеличение размаха крыла приводит к увеличению вероятности задевания концов крыла за гребень волны. Необходимой высоты полета при заданной площади крыла можно добиться путем увеличения хорды крыла, т. е. уменьшения его удлинения.

Экраноплан, подобно самолету, должен обладать хорошей устойчивостью в продолжении всего полета, а также способностью к изменению курса. При движении модели продольная устойчивость в значительной степени зависит от того, где расположен центр массы по отношению к аэродинамическому фокусу (точка F на рис. 75).

Рис. 75. Распределение сил и момеНтов, действующих на экраноплан.

 Если центр массы находится впереди аэродинамического фокуса — аппарат имеет продольную устойчивость. У экраноплана продольная устойчивость достигается также при помощи высокорасположенного горизонтального стабилизатора, на -который поверхность земли уже не влияет. Поперечная устойчивость практически постоянна, так как при приближении к экрану крыла одного борта подъемная сила его увеличивается и появляется выравнивающий момент.

Курсовая устойчивость достигается посредством тех же самых методов, что и в авиамоделизме, т. е. при помощи соответствующего подбора поверхности вертикального оперения и руля направления, а также их расстояния до центра массы экраноплана. Решающую роль в этом случае играет общая аэродинамическая схема аппарата и положение точки приложения силы тяги воздушного винта.

Устойчивость экраноплана можно улучшить путем увеличения количества килей либо размещения- киля с рулем направления в потоке воздуха, отбрасываемого воздушным винтом тяговой силовой установки. В момент поворота экраноплана возникает опасность погружения крыла в воду, что вызвано близостью к поверх-' ности воды. Управление в продольной плоскости с помощью руля высоты применяется для всех типов экранопланов, включая аппараты, приводимые в движение гребным винтом. Эти рули используются в момент старта экраноплана и после набора соответствующих параметров горизонтального полета. Поперечное управление, регулирующее необходимый крен с целью противодействия боковому моменту и обеспечивающее способность модели войти в вираж, осуществляется с помощью элеронов, выполняющих для летающего крыла одновременно и функции рулей высоты. Кроме того, поперечная устойчивость достигается с помощью закрылков, которые могут выполнять одновременно и функции элеронов. Площадь этих управляющих плоскостей подбирается в зависимости от скорости движения экраноплана, которая всегда значительно меньше скорости самолета.

Для моделей экранопланов, по сравнению с моделями самолетов, требуются двигатели меньшей мощности при одинаковых размерах. Подавляющее большинство конструкций, что видно на примере больших экранопланов, оснащено воздушным винтом с непосредственным приводом от двигателя. Преимуществом такой схемы создания тяги являются простота-и возможность достижения больших скоростей и экономичность.

Чтобы осуществить движение по поверхности воды, а потом оторваться от нее и произвести полет над нею, подобно гидросамолетам, модель экраноплана должна развивать соответствующую скорость, при которой подъемная сила крыльев достигнет величины массы модели. Испытания показали, что максимальное
сопротивление движению наблюдается при скоростях, составляющих 40—60% скорости, необходимой для отрыва от поверхности. Это является результатом роста сопротивления движению в режиме движения на плаву. Рост подъемной силы на крыле и последующий выход модели из воды вызывает значительное уменьшение сопротивления.

Для преодоления кратковременного роста сопротивления, возникающего во время разгона модели и отрыва от поверхности воды, требуется в 2,5—3,5 раза увеличить мощность на движение по сравнению с мощностью, необходимой для полета над водой. "В этом случае на моделях целесообразно использовать устройство для увеличения подъемной силы, которое необходимо для того, чтобы быстро поднять корпус модели из воды. К этим устройствам следует отнести закрылки, предкрылки и т. п.

С точки зрения конструкции модели экранопланов, как и модели АВП, приближаются к моделям самолетов. В равной степени это относится к корпусу, крыльям, поплавкам, рулевым устройствам и другим элементам конструкции, которые экранопланы заимствовали у самолетов. Материалы, двигатели, воздушные винты и оборудование моделей в общих чертах не отличаются от применяемых в авиамоделизме. Это касается также профилей крыльев и самих методов расчета летных характеристик, равновесия, устойчивости и прочности модели.

Для того чтобы модель не затонула, крылья, корпус, рули, поплавки заполняются внутри непотопляемым наполнителем или имеют воздушные камеры.

Поскольку экранопланы постоянно контактируют с водой, большинство моделей изготовляют из слоистых пресс-материалов. В тех случаях, когда модель экраноплана изготовлена из традиционных деревянных материалов, ее покрывают специальными водоотталкивающими лаками, применяемыми в парусном спорте.

Самая простая модель экраноплана показана на рис. 76. Эта кордовая модель — классический пример конструкции экраноплана образца 1935 г., созданного финским инженером Т. Каарио. Модель предназначена для полетов над поверхностью льда или ровно укатанного снега. Для этой модели применимы два варианта управления: неуправляемый, с использованием только одной корды (как запускаются кордовые модели автомобилей) и управляемый с помощью двух корд и ручки управления. Целесообразно использовать энергию выхлопных газов двигателя, направив ее вниз под крыло для повышения давления в воздушной подушке под крылом.

Большинство деталей модели, в том числе нервюры крыла, могут быть изготовлены из фанеры либо из реек легкой древесины (например, бальсового дерева, липы, ольхи). На внешнее покрытие идет бумага или целлулоид. Возможно применение и других материалов, употребляемых в авиамоделизме.

Первые пробные полеты следует выполнять на тросах длиной 12—15 м в безветренную погоду на ровной поверхности льда.

Рис. 76. Модель экраноплана, выполненная по схеме инженера Т. Каарио: а — качалка управления; б — профиль переднего крыла с закрылком: в — профиль центроплана с закрылком.
1 — предкрылок; 2 — горизонтальная полка балки; 3 — боковина фюзеляжа; 4—переднее крыло; 5 —двигатель «Ритм»; 6 — топливный бачок; 7—пилон, на нем — отверстия для установки закрылка переднего крыла; 8 — закрылок переднего крыла; Р-цен-троплан; 10— хвостовая балка; 11—горизонтальные стабилизаторы; 12 — вертикальные стабилизаторы; 13 — триммер горизонтального оперения; 14 — горизонтальная полка хвостовой балки; 15 — рычаг закрылка центроплана; 18—набор центроплана; 19 — качалка управления закрылком центроплана; 20—корда; 21 — полоз.

В начале мотор должен работать с небольшими оборотами, позднее можно дать полный газ. В случае возникновения трудностей с отрывом модели от поверхности льда (модель круто взмывает вверх или не может взлететь) следует изменить угол установки двигателя на мотораме.

Модели летающих платформ делятся на одно- и двухвинтовые. Наиболее простыми считаются одновинтовые, приводимые в движение одним мотором. Изготовление многовинтовых платформ очень сложно, так как для приведения в движение воздушных винтов в этом случае используют несколько двигателей в сочетании со сложными приводными передачами. В обоих типах моделей с целью повышения аэродинамического КПД и уровня безопасности применяется воздушный винт в кольце. Двух- или многовинтовые модели должны иметь передачи, синхронизирующие двигатели, а лучше, если винты приводятся в движение одним мощным двигателем через механические передачи. Это гарантирует равномерную работу винтов и стабилизацию полета платформы во всех его фазах. Должен также соблюдаться принцип противоположно-го направления вращения воздушных винтов с целью уравновешивания вращающего момента.

В последнее время авиамоделисты заинтересовались новой сферой применения воздушной подушки: в качестве вспомогательного шасси для самолетов. Это устройство позволяет модели производить старт и приземление независимо от рода поверхности. Воздушная подушка между дном корпуса и поверхностью (земли, воды, льда) создается путем вдувания воздуха в эластичный мешок. При этом используются камерная или сопловая схемы.

Американские авиационные предприятия фирмы «Белл» проводят работы по созданию четырех разновидностей шасси на воздушной подушке (рис. 77). Это следующие системы:

— система, применяемая на самолете «Буффало», состоящая из одной общей камеры, снабженной множеством небольших сопел;

— проект, характеризующийся установкой двух воздушных камер друг за другом;

— проект, основанный на использовании двух воздушных камер, закрепленных по обе стороны корпуса;

— проект, характеризующийся закреплением горизонтальной платформы с перфорированной нижней частью поверхности корпуса с целью создания явления воздушной подушки типа воздушной пленки.

В последнее время чаще всего применяется первый вариант, основной особенностью которого является воздушная подушка, имеющая гибкое ограждение баллонного типа. Площадь поверхности воздушной подушки должна быть достаточно велика, так как она обеспечивает поглощение энергии приземления. Края корпуса, в который заключена воздушная подушка, снабжены рифлеными накладками. Они создают дополнительный эффект торможения. Их действие основано на том, что в процессе приземления самолета в момент замедления пробега начинается ослабление действия воздушной подушки. Тогда увеличивается давление на
тормоза. На стоянке подобный самолет опирается на отдельные выдвигаемые колеса, которые укреплены внутри воздушной подушки. Шины наполняются воздухом после прекращения наддува воздушной подушки. С началом действия воздушной подушки из колес воздух выпускается.

Рис. 77. Система шасси на воздушной подушке: а — с одной камерой под корпусом; б — с двумя камерами, помещенными под крыльями; в — с камерой, встроенной в фюзеляж.

содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..