Авиамодель "Оса". Часть 1 - рождение идеи.

Доступные аэродромы (в парке рядом с домом):

• Озеро уже облётано - на нём помещался даже 4 кг гидросамолёт. Могут быть проблемы если модель не может сама доплыть до берега (например, опрокинулась).
• Велодорожки часто заняты пешеходами, к тому-же вокруг много деревьев. Посадка с боковым ветром опасна.
• Запуск с рук и посадка в траву быстрее приводит модель в негодность, да и некрасиво это.

Вывод: будет гидросамолёт для полётов на озере.

Почта России тормозит, так что строить надо из того, что уже есть. В наличии куча импеллеров (55, 60, 64, 70 и 90мм), моторы на 100, 400 и 1000 Вт и пропеллеры к ним, любые регуляторы. Есть проблемы с аккумуляторами - почти все большие, от 5000 мАч. Есть несколько маленьких, но в сомнительном состоянии.

Классические винтовые модели не очень интересны, хочется импеллерник. При этом не слишком скоростной и достаточно послушный - это должна быть модель для спокойных полётов.

Размерность:

• Большая модель (3 кг) позволит ставить FPV, но нельзя будет летать когда в парке много народу. Есть ограничения по посадке - если ветер поперёк озера, то сесть будет невозможно. Для полёта нужен помощник. Время постройки 1-2 месяца в лучшем случае.
• Средняя модель (1.5 - 2 кг) также позволит ставить FPV, ограничений по полёту уже меньше. Можно обойтись без помощника. Ветер также может стать проблемой. Обычно в этом весе модели у меня получаются перегруженные, с большой посадочной скоростью. Построить можно за 1 месяц.
• Маленькая модель (до 1 кг) FPV может и не поднять. Летать можно в одиночку. Потребная полоса воды небольшая, всегда можно умостить поперёк озера. Можно построить за пару недель, как раз к лётной погоде.

Вывод: модель нужна к сезону, да и зависеть от помощников не хочется. А раз нет помощников, то и FPV не будет. Пусть будет маленькая моделька.

Выбор импеллера: Из небольших импеллеров есть 55, 60 и 64 мм. Два последних требуют аккумулятора 4S, а первый 3S. 4S у меня сейчас нет, так что будет 55мм.

Нагрузка на крыло и размах: Скорость модели должна позволять комфортно летать над озером, а аэродинамическое качество должно быть достаточно высокое чтобы модель могла планировать.
Исходя из этого: удлинение крыла более 6, нагрузка на крыло 30-50 г/дм².
55мм импеллер даёт 400г тяги, значит с учётом высокого аэродинамического качества модель может весить 600г. При этом весе и нагрузке площадь крыла должна быть 15 дм².
При площади 15 дм² и удлинении 7 размах крыла должен быть 102.5 см.

L*H = 15 (площадь равна произведению размаха и хорды)
H = L/7 (хорда в 7 раз меньше размаха)
L*L/7 = 15 (подставляем H из второй записи в первую)
L = sqrt(15*7) = 10.25 дм = 102.5 см
При этом средняя хорда составит 102.5 / 7 = 14.6 см
Размах крыла не включает в себя ширину фюзеляжа.

Прикидка веса:

• Аккумулятор 1300 мАч 3S - 110г
• Импеллер с регулятором - 140г
• Сервомашинки и приёмник - 80г
• В сумме 330г.
• При полётном весе 600г остаётся 270г на конструкцию самолёта.

Вывод: У меня уже были самоделки с похожими размерами и весом, так что выглядит вполне реально.

Время полёта и потребный рейтинг аккумулятора:
Импеллер потребляет 20А, значит аккумулятор 1300 мАч должен иметь токоотдачу не менее 20А / 1.3Ач = 16С, с учётом китайского качества пусть будет 25С. Время работы импеллера на полном газу = 1.3Ач / 20А = 0.065 часа = 3.9 минут. Значит время полёта (вполгаза) более 6 минут, что приемлемо.

Аэродинамический профиль:

• Крыло будет иметь профиль NACA24xx. Этот профиль имеет наивысшее аэродинамическое качество на больших углах атаки, что делает посадку модели очень приятной, а благодаря тому, что этот профиль полусимметричный, можно будет летать "лапками вверх" и делать почти ровные бочки.
• Оперение плоское, т.к. это сильно экономит вес.

Варианты конструкции:

• Потолочка не боится воды, но это не наш уровень.
• Бальза требует хорошей защиты от воды и больших трудозатрат. Но зато работать с ней приятно.

• Простые эскизы и сборка "по месту" с доработкой напильником. Неплохой вариант чтобы сделать одну модель, но наверняка будут разные косяки. Да и повторить потом не получится.
• Подробная проработка чертежей с доводкой сложных мест напильником. Оптимальный вариант, но эти доводки портят удовольствие.
• Разработка чертежей на уровне, полностью исключеющем доработки на месте. При необходимости доработок переделывать чертежи. Сделать такие чертежи очень сложно, но зато в случае успеха моральное удовлетворение близко к абсолютному.

Вывод: мы не ищем лёгких путей, попробую сделать полные чертежи под бальзу, включая даже такие детали как обшивку.

Варианты компоновки:

• Летающая лодка неустойчива на воде, могут быть сложности с защитой оборудования от воды.
• Глиссер (по образу "гидрошняги") устойчив, но летает хуже. Вода внутрь попадёт как ни старайся, т.к. он любит нырять в волны.
• Классический самолёт с поплавками устойчив и легко защищается от воды. Поплавки с криволинейными обводами усложняют конструкцию.

Эскиз:

• Вариант 1. Сперва была нарисована и смоделирована в симуляторе летающая лодка с импеллером внутри фюзеляжа. В качестве сопла вся задняя часть фюзеляжа была открыта снизу. Воздухозаборники располагаются по бокам позади кабины. Тесты в симуляторе показали, что модель очень легко опрокидывается на воде и любит нырять.
• Вариант 2. Самолёт на поплавках с двухкилевым оперением. Для простоты сборки фюзеляж сделан коробчатым, прямоугольного сечения. Все друзья раскритиковали дизайн самолёта, в результате чего он был переделан в вариант 3.
• Вариант 3. Переделанный №2. Один из критиков заявил, что крыло и оперение явно стилизованы под старые самолёты, что не сочетается с таким фюзеляжем. В результате округлые контуры крыла и оперения убраны.
• Вариант 4. Ещё на этапе моделирования №3 в симуляторе стало ясно, что без киля в потоке от импеллера модель не будет управляться на воде. Самолёт был ещё раз перерисован. Профиль сделан более хищным, киль оставлен только один, и для подчёркивания хищности добавлены "плавники" на законцовках крыла и оперения.

После переборки всех вариантов был утверждён вариант №4, для которого была разработана схема окраски (из той плёнки, что у меня есть). Самолёту было дано название "Wasp" (англ. оса). После тестов в симуляторе пришлось опустить импеллер немного внутрь фюзеляжа, чтобы уменьшить пикирующий момент от него.

Размах крыла: 110.5 см
Длина: 90 см
Расчётный полётный вес: 580 - 600г
Материал: бальза, плёнка, покрытие поплавков лаком

Начало работ: первый файл с компоновочным эскизом датирован 18 апреля 2013 г. Разработка чертежей начата 19 апреля 2013 г. Сейчас работы идут полным ходом. Посмотрим, как быстро управлюсь :)

В следующей заметке - сборка модели.