Комплексная методическая разработка по изготовлению простейших моделей летательных аппаратов

Департамент образования администрации г. Липецка
Муниципальное образовательное учреждение дополнительного
образования детей
Центр детского (юношеского) технического творчества
«Городской» г.Липецка
Комплексная методическая разработка
по изготовлению простейших моделей
летательных аппаратов
(в помощь руководителям авиамодельных кружков)



Изготовление вертолета «Муха».
Изготовление экспериментальной модели воздушного змея –
«Парафлекс».
Изготовление схематической модели планера.
Автор - составитель: Бритов Евгений Сергеевич,
педагог дополнительного образования
авиамодельного кружка
г.Липецк, 2006г.
ПЛАН
I.
Изготовление вертолета «Муха» …………3-7 стр.
1. Общее понятие и особенности применения в народном хозяйстве
вертолетов.
2. Техника изготовления вертолета «Муха».
3. Запуск «Мухи».
4. Список литературы.
5. Чертежи.
II. Изготовление экспериментальной модели
воздушного змея – «Парафлекс»…………8-10 стр.
1.
2.
3.
4.
5.
Общее понятие о воздушном змее «Парафлекс».
Отличительные особенности.
Техника изготовления.
Литература.
Чертеж модели.
III. Изготовление схематической модели
планера… ………………………………….…..11-15 стр.
1.
2.
3.
4.
Техника изготовления, необходимые материалы и инструменты.
Список литературы.
Чертеж схематической модели планера.
Чертеж компоновочных деталей модели планера.
2
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время вертолеты можно встретить повсеместно.
Вертолет незаменим там, где невозможно использовать самолет. Ведь
для взлета и посадки вертолету необходима малая площадка: для
этого подойдет и крыша здания, и палуба корабля, и даже платформа
грузового автомобиля.
Применяют вертолет для перевозки людей в труднодоступных
районах, для ледовой разведки, для тушения лесных пожаров, в
сельском хозяйстве, а также на службе ГИБДД, для охраны границ, и
т.д.
С каждым годом возрастает роль вертолетов в народном
хозяйстве. Вертолеты Ми-1, Ми-4, Ми-6, Ка-26 известны не только в
нашей стране, но и за рубежом. Современные вертолеты строят по
разным конструктивным схемам. Фюзеляж вертолета отличается от
фюзеляжа самолета (передняя часть широкая, хвостовая продолговатая в виде пустотелой балки, конец которой загнут вверх).
В фюзеляже размещены: двигатель, механизмы передачи вращения
на воздушный винт (трансмиссия), кабина экипажа и места для
пассажиров и груза.
Вертолет имеет
в основном трехостное шасси. Лопасти
несущего винта приводятся во вращение двигателем, вал которого
соединен с втулкой винта.
Основная особенность несущего винта вертолета изменить углы
наклона его лопастей в вертикальной и горизонтальной плоскостях,
т.е. вверх и вниз, вперед и назад. Эти функции выполняет «автомат
перекоса», изобретенный Б.Н.Юрьевым и применяемый на всех
современных вертолетах. Автомат перекоса позволяет изменять
наклон и величину тяги винта. Изменяя тягу, можно заставить
вертолет подниматься или опускаться, лететь горизонтально, висеть
неподвижно в воздухе.
Для набора высоты двигатель должен работать с наибольшей
частотой вращения, а лопасти устанавливают на максимальный угол.
В этом случае тяга винта превышает вес вертолета.
Чтобы вертолет висел неподвижно в воздухе, необходимо тягу
винта сделать равной весу аппарата. Это достигается подбором угла
установки лопастей и частоты их вращения. Для горизонтального
полета ось вращения лопастей «наклоняют» в сторону движения.
3
Несущий винт вертолета обладает еще одной интересной
особенностью: при остановленном двигателе в полете, винт может
продолжить вращение от набегающего потока воздуха. В этом
случае винт работает на режиме самовращения (авторотации),
благодаря этому несущий винт создает тягу, достаточную для
плавного, безопасного спуска вертолета.
Более полное представление работы лопастей «настоящего»
вертолета, дает изготовление и запуск простейшей модели вертолета
«Муха».
Вертолет «Муха»
Вертолет «Муха» состоит из воздушного двухлопастного винта,
насаженного на круглую палочку. Для работы необходимо
приготовить брусок размером 160х22х10 мм (Рис. № 1) и рейку
сечением 4х4х мм и длиной 200 мм.
Наносим на брусок все размеры, указанные на чертеже, т.е.
находим середину, проводим окружность  - 20 мм и отмечаем на
концах линиями скосы. (Рис. № 1).
Обрабатываем лопасти острым ножом, рубанком, рашпилями
точно по линиям, нанесенным на заготовку, до тех пор, пока лопасти
примут «наклонное положение» (Рис. № 2). Причем верхняя сторона
лопасти винта должна быть слегка выпуклой, а нижняя – слегка
вогнутой, т.е. иметь профиль крыла.
Обрабатываем сначала напильником с крупной насечкой, затем
наждачной шкуркой вначале крупной, затем мелкой (до получения
гладкой поверхности).
В центре винта сверлим тонкое отверстие, вставляем в него
проволоку и проверяем, уравновешены ли лопасти. Если какая –
либо лопасть перевешивает, зачищаем ее напильником и шкуркой.
Тонкое центральное отверстие в винте увеличиваем до  - 4 мм.
Затем округляем квадратную рейку (4х4 мм): сначала срезаем ножом
только острые ребра, снимая древесину по «слою», затем, вращая
палочки в руке, скоблим её кусочком стекла или стругаем рубанком
и ошкуриваем наждачной бумагой. Один из концов палочки на клею
вставляем в отверстие готового винта (Рис. № 3). После высыхания
клея модель можно покрасить и покрыть лаком.
4
Запуск «Мухи»
Придав стержню вертикальное положение, зажав его между
ладонями, резким движением рук (левую ладонь на себя, правую от
себя) придаем вращательное движение лопастям. Разводим ладони, и
освобожденная «Муха» набирает высоту 10-12м. и опускается на
землю.
Если во время запуска придать оси «Мухи» наклон, то вначале
полет будет происходить по прямой, а затем траектория будет
криволинейной (полет по дуге).
Таким образом, можно заставить «Муху» лететь в нужном
направлении, направив ось «Мухи» в желаемую сторону.
Учитывая хорошие летние качества вертолета «Муха», дети с
удовольствием принимают участие в различных соревнованиях по
запуску модели.
Во время запуска модели вертолета «Муха» следует помнить и
выполнять следующие правила безопасности, для того чтобы
избежать получения травм от вращающегося винта.
Запрещается:
- во время запуска придавать вращательное движение вертолету
«Муха» против часовой стрелки;
- запускать модель в сторону кружковцев, наблюдающих за
соревнованиями;
- все наблюдавшие должны находиться на расстоянии не менее
5
метров от запускаемой модели.
На соревнованиях можно использовать игру «Попади в цель».
Условную мишень рисуем на земле (круг, диаметром 1 м) и с
расстояния
5 метров запускаем модель в её сторону. Участники
игры приобретают навыки по запуску модели в заданном
направлении с нужной силой вращения.
В программу также включаются соревнования на дальность и
высоту полета.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ермаков А.М. «Простейшие авиамодели» изд. «Просвещение»
1984г.
2. Мараховский С.Д., Москалев В.Ф. «Простейшие летающие
модели». Научно-популярное издание. Москва 1988г.
5
3.
Фетцер В.Л. «Авиация в моделях». Изд.Ижевск «Удмуртия»
1992г.
6
7
8
«Парафлекс» - воздушный змей
«Парафлекс» - такое название получил воздушный змей новой
модификации. С первого взгляда он мало, чем отличается от широко
распространенных плоских и коробчатых змеев. Тем не менее, на
последних международных соревнованиях в Сингапуре (2003г.) эта
конструкция в классе экспериментальных моделей одержала победу.
Какими же преимуществами обладает «Парафлекс»? По сути
их два. В продольном сечении змей имеет аэродинамический
профиль, напоминающий крыло самолета или крупной птицы.
Отсюда и существенное увеличение его подъемной силы.
«Парафлекс» доказал это свое преимущество в один из дней
международных соревнованиях, когда неожиданно стих ветер –
основная движущая сила всех воздушных змеев – и большинство
других моделей даже не смогло подняться в небо.
Второе преимущество – отсутствие жесткой рамы из
деревянных брусков и палочек. Удивительно, но форму своего
абсолютно нежесткая конструкция держит благодаря напору ветра, а
точнее сказать набегающему потоку воздуха. По сути, он напоминает
надувной шар. Только его горловина – треугольные отверстия – не
перевязаны нитками, а наоборот, постоянно открыты навстречу
потоку, причем открыта снизу, с наветренной стороны, где давление
немного выше.
Вот почему гибкая оболочка змея, находясь под избыточным
давлением, постоянно надута, когда он парит в небе.
При изготовлении «Парафлекса», необходимо по выкройкам
вырезать из яркого шелка, тонкого капрона или лавсана исходные
заготовки. (см. рис.). Необходимо обратить внимание, что главная
выкройка наложена на сетку с ячейками 75х75 мм. Благодаря этому
более точно выдерживаются все криволинейные обводы. И еще, на
всех заготовках показано направление ниток в ткани. Этой
подсказкой не стоит пренебрегать, иначе от порывов ветра края
заготовок начнут «сыпаться» и конструкция потеряет прочность.
К нижней оболочке необходимо пристрочить снизу косынки, а
сверху профильные ребра жесткости, затем присоединить верхнюю
оболочку и окончательно соединить боковой строчкой. Остается к
нижним углам косынок привязать уздечки – куски рыболовной лески
диаметром 0,4 – 0,5 мм: четыре по углам – длиной 1470 мм, две по
центру – длиной 1410 мм и две промежуточные по 1530 мм.
9
Соединить нижние концы в узел и к нему привязать леер – метров сто
рыболовной лески диаметром 0,8 – 0,9 мм.
«Парафлекс» готов!
ЛИТЕРАТУРА
1. «Левша» - 2003г. Приложение к журналу «Юный техник» для
умелых рук.
10
11
Схематическая модель планера
Постройку модели начинаем с изготовления крыла. Крыло
состоит из передней и задней кромок, одиннадцати нервюр и двух
закруглений.
Для изготовления кромок крыла подойдут сосновые рейки
длиной 990 мм, шириной 8 мм и толщиной 2 мм. Рейки делаем
переменного сечения (на концах кромок сечение должно быть от 5 до
3 мм).
Закругления для крыла делаем из бамбуковых реек,
полукруглых вверху и плоских с нижней стороны. Ширина реек на
концах равна от 5 до 3 мм, а в середине закруглений они
уменьшаются от 4 до 2 мм. Нервюры крыла изготавливаются из
бамбука сечением 2х3 мм. Или из сосновых реек того же сечения.
Сборку крыла начинаем с соединения закруглений с кромками. Для
того чтобы сборка была правильной, необходимо собираемое крыло
сверить с чертежом, изготовленным в натуральную величину.
Приложить кромки крыла к чертежу, карандашом отмечаем
место центральной нервюры. Затем на чертеж кладем закругления и
намечаем места соединений (косой срез реек в местах соединений).
(Рис. № 2). Концы кромок и закруглений срезаем на «ус»,
выравниванием напильником, смазываем клеем и строго по отметкам
приматываем нитками. Нитки кладем плотно виток к витку. На
кромках крыла намечаем места установки нервюр. В этих местах
рейки осторожно прокалываем (расщепляем) ножом и вставляем
нервюры заостренными концами. Нервюры устанавливаем так, чтобы
их концы не выступали из кромок. Места соединений нервюр с
кромками смазываем клеем и даем просохнуть.
Для крепления крыла к фюзеляжу служит пилон, (рис. № 5)
который выстругиваем из липовой дощечки (Рис. № 3). Пилон
соединяем с крылом с
помощью ниток и клея. Нитки туго
наматываем крест-накрест (4-5 раз). Необходимо следить, чтобы
пилон стоял параллельно нервюрам и перпендикулярно кромкам
крыла. Угол атаки крыла должен быть равным 4о. Стабилизатор (Рис.
«в») состоит из двух кромок, изготовленных из сосновых реек
сечением 3х5 мм, двух закруглений из бамбука сечением
2,5
х 4 мм. Кромки и закругления имеют низ плоский, а верх
полукруглый. Сборка контура стабилизатора проводится так же, как
и крыла. Средняя нервюра с помощью, которой стабилизатор
12
крепится к рейке, должна быть плоской, длиной 160-170 мм,
сечением 2,5 х 8 мм. Крепим нервюру к кромкам нитками на клею
так, чтобы концы нервюр на 10-15 мм выступали от кромок наружу.
Киль (рис. «а») делаем из одной бамбуковой реечки сечением
3,5 х 5 мм. Передним концом крепим киль на средней нервюре
стабилизатора нитками и промазываем клеем.
Чтобы сделать фюзеляж, (рис. 6) вырезаем сосновую рейку
размером 940 х 10 х 12мм. Начиная с середины, по направлению к
заднему концу, состругиваем рейку так, что бы конечное сечение
рейки было равно 10 х 6 мм. Верхнюю часть рейки делаем плоской, а
нижнюю – полукруглой, (для лучшего крепления крыла).
Для изготовления груза подойдет липовый или сосновый брус
размером 250 х 15х 65 мм. На дощечку наносим контур груза,
вырезаем и прикрепляем его к переднему концу рейки. Носовая часть
груза имеет овальную форму. После обработки фюзеляжа покрываем
нитрокраской и полируем. Каждую половину крыла оклеиваем
(пленкой, длинноволокнистой бумагой и т.д.) сверху, стабилизатор
также обклеиваем, а киль обклеиваем с двух сторон.
В готовом виде части схематической модели планера должны
иметь следующую массу в граммах: фюзеляж – 57, крыло – 51,
хвостовое оперение – 14, таким образом, полетная масса модели
будет равняться 122г.
Когда все части модели готовы, можно перейти к сборке и
регулировке модели планера. Стабилизатор
привязываем к
фюзеляжу нитками и места соединений промазываем клеем. Крыло
крепим при помощи авиамодельной резины к пилону,
установленному на фюзеляж.
Затем определяем центр масс модели. Для правильного полета
модели необходимо, чтобы центр масс находился под крылом, на
расстоянии одной трети от передней его кромки. Теперь следует
проверить правильность сборки. Для этого смотрят на модель
спереди: грузик и киль, при правильной сборки должны находится в
одной плоскости, а стабилизатор – занимать перпендикулярное к ним
положение.
Крыло при виде спереди должно быть расположено так, чтобы
угол делился килем на две равные части (рис. 1). Для
получения
устойчивого полета модели в воздухе регулировать положения крыла.
Если модель взлетает с большим набором высоты, а затем круто
пикирует – нужно передвинуть крыло назад на 10-15 мм. Если же
модель при запуске резко снижается, то необходимо подвинуть крыло
13
вперед на 5-10 мм. После этого при запуске в тихую безветренную
погоду модель стала летать устойчиво и плавно на расстоянии 8-12
метров, можно считать, что она отрегулирована.
Такая модель может летать с леера. Необходимо на расстоянии
10-15 мм впереди от центра масс установить крючок. Для леера
нужна крепкая (0.6-0.8 мм) леска с кольцом и красным «флажком»
размером 5х10 мм.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ермаков А.М. «Простейшие модели». М.Просвещение 1984г.
2. Костенко И.К., Микиртумов Э.Б. «Летающие модели». М.Молодая
гвардия 1959г.
3. Павлов А.П. «Твоя первая модель» М.Издательство ДОСААФ
1979г.
14
15
16