|
|
|
Критикуем известнейшие прототипы?
Да нет, просто переоцениваем уже известное... Согласно Козьмы Пруткова надо зрить в корень или докапываться до сути вещей, на каких принципах построены решения... Например, яхтенный локатор "FURUNO" не блажь, а суровая необходимость, ибо без него можно головенку свою потерять очень легко. Кто не знает - объясняю, что это всего лишь вертящаяся микроволновка, которая вместо подогревания бутербродов осматривает окрестности и изображает их на мониторе. А вот генерал Лебедь с командой погиб только потому, что на вертолете не было локатора кругового обзора и пилот не увидел опоры ЛЭП... Чтобы эта микроволновка не вскипятила твои мозги, она должна находиться на самом верху винтовой колонки. Следовательно - внутри винтовой колонки должна проходить неподвижная труба, на которой закреплена антенна локатора, GPS и спутникового телефона. Когда винты поднимают вертолет, они через опорно-упорный шарикоподшипник давят снизу на верхний флянец этой трубы. Собственно, весь вертолет висит на ней. Также сквозь нее проходят кабели этих устройств и трубка подачи смазочного масла, которое стекает внутри винтовой колонки вниз, по пути орошая все подшипники винтовой колонки и редуктора. Затем лубрикатор снова подает масло наверх. А ситуация, в которой локатор спасет мою жизнь - обязательно случится и не раз.. Вот тебе решение №1, которое определяет конструкцию винтовой колонки и весь облик машины. Когда мы в школе на физике проходили сложение - разложение сил, то в качестве иллюстрации был канатоходец на тросе в цирке. Мы определяли, какие усилия в тросе получались от сравнительно небольшого веса канатоходца. Это были тонны!! Современные вертолеты точно так же висят на тройных шарнирах своих лопастей, только лопасти растягивают десятки тонн центробежных сил. Это придумал Де Сьерра - изобретатель автожира. Он же придумал тройной шарнир крепления лопастей, потому что оказалость, что лопасти движутся по странной траектории... Современные пилоты знают твердо - снижать обороты несущих винтов нельзя, иначе они сложатся и будет песец.. Испытатель первого Ка-10 Михаил Дмитриевич Гуров ценой своей жизни добыл это знание... Когда же вертолет стоит на земле, лопасти свисают, как сосиски ливерные, внушая ужас спинным мозгам пассажиров... Почему? А на концах лопастей грузы - хорошо закреплены и спрятаны, они создают центробежные силы, растягивающие лопасти. А если нет грузов - то сами лопасти достаточно тяжелы, чтобы при заданных оборотах создавать достаточные растягивающие усилия... Кроме того, грузы нужны для борьбы с флаттером - разрушающей вибрацией лопастей и крыльев. С моей точки зрения - это не машины, а неподкованные коровы на тонком льду... Хочется, знаете ли, разобраться - а нельзя несущий винт сделать балкой, как обычный винт обычного самолета? Чтобы вертолет висел на ней, как мы виснем на турнике, пытаясь подтянуться? Разумеется можно, только очень много пришлось мозгам поработать, чтобы узнать это.. Для начала заметим, что когда вертолет висит на месте, проблем не существует - с увеличением оборотов поднимается, с уменьшением -опускается, с увеличением шага поднимается, с уменьшением - опускается. Можно изменять шаг и обороты вместе - то же поведение, только резче. Однако, при движении по горизонтали открытых винтов все меняется.. Почему это заметили на автожирах? Потому, что там скоростная струя от самолетного винта, направленная под несущий винт для его раскручивания, заставляла лопасти дергаться, двигаться толчками, а Камовский автожир вообще завалился набок, потому, что еще и ветер вмешался. Кроме того, собственные колебания громадных деревянных лопастей окончательно запутывали визуальную картину. Какие ж все-таки они были смелые ребята!! Потом, разумеется, разобрались - что к чему и начали хитрить, кто как мог, пытаясь приручить хорошую, но непростую идею... Сейчас-то все кажется просто - лопасть, которая движется против ветра имеет большую подъемную силу, чем лопасть, которая движется по ветру. Поэтому, как только началось движение вперед, горизонтальный нерегулируемый винт заваливается набок. Между прочим, это использовали австралийские аборигены, когда придумали своим детишкам игрушку - возвращающийся бумеранг для отточки метательного мастерства. Давным давно, лет в 10 я сделал бумеранг из кривой деревяхи по чертежу из "Моделист-конструктора" и научил его летать, возвращаться и зависать надо мной... Сейчас вдруг все это ожило перед глазами - как он отбивал мне пальцы, пока я не понял, как его надо ловить... Но речь, вообще-то, о балке.. Сейчас ОКБ Камова использует вместо трехшарнирного крепления лопастей торсионы, особенно мне нравится фанерный торсион на вертолете "RotorFly". Однако, когда Дитер Шлютер начал делать первые радиоуправляемые модели вертолетов, оказалось, что маленькие вертолеты вообще невозможно стабилизировать и они неуправляемы. Сейчас я понимаю, как его это зацепило и он либо придумал сам, либо увидел и преобразовал в своей светлой голове управление с помощью серволопастей Хиллера. Тогда эта идея применялась на вертолетах "Bell" потому, что больно уж велики усилия на управлении лопастями. Сейчас эту проблему на больших машинах решают гидроусилителями, потому как они неповоротливы, как слоны и серволопасти Хиллера ушли в прошлое... Однако вот уже 40 лет решение Шлютера с незначительными вариациями широко применяется на моделях вертолетов. Что там особенного? Самое главное, что лопасти шарнирно связаны друг с другом через ось вращения серволопастей, поэтому увеличение шага одной лопасти вызывает уменьшение шага другой лопасти. Поскольку центр давления лопасти мы всегда делаем позади ее оси вращения, чтобы она была флюгером, то при движении против ветра ее подъемная сила увеличивается и она уменьшает свой угол атаки (шаг), но при этом увеличивается угол атаки противоположной лопасти, идущей по ветру и они уравновешивают друг-дружку... Таким образом стало возможно использовать лопасти как саморегулирующуюся балку. Но это еще не все. Лопасти сами по себе неплохой маховик-гироскоп, но ими управляют серволопасти, которые мы можем сделать легким или тяжелым гироскопом. Управляющий гироскоп - шест в руках канатоходца... Серволопасть - это руль, как на лодке, которым мы управляем с небольшим усилием через автомат перекоса Юрьева. Так что серволопасти - это еще и аэроусилитель-гироскоп управления лопастями. Вот тут-то модели Дитера Шлютера и стали послушными... Получился прекрасный гибрид острой управляемости и крутой стабилизации. И это еще не все... Раз лопасти не могут сложиться и перехлестнуться, и нет нужды растягивать их центробежными силами, значит можно не бояться "Потерять обороты" и управлять совместно оборотами и шагом. Тогда можно подбирать оптимальное соотношение "Шаг-Газ" в зависимости от загрузки вертолета. Хоть винты вертолета и регулируемые, но ведь оптимальный шаг только один - расчетный.. Зато диапазон изменения оборотов на этом шаге довольно широк. Для меня это много важнее, чем высокие скорости, я проектирую рабочую лошадку. Отсюда вытекают реально высокие пропульсивные качества вертолета, что обернется многими приятными особенностями экономичной эксплуатации.. И в режиме авторотации он будет не почти падать, а почти хорошо планировать...
Однако попытка применить классическую схему Шлютера на соосных винтах породила такой ужас, что я отказался от этой идеи, очень расстроился и без всякого энтузиазма разработал обычную систему управления с компенсирующими пружинами и смещением векторов тяги винтов на плюс-минус 45 градусов, пытаясь хоть как-то решить задачу. Но через неделю мне приснилось настолько изящное решение, что я подскочил и засел за компьютер, не дожидаясь утра. Через пару дней конструкция была готова, включая регулируемые тросики, ограничивающие управленческие фантазии пилота и не позволяющие серволопастям встретиться в полете.. Так появилось решение №2, определяющее практичность, управляемость, безопасность и экономичность машины.. Четыре легкоуправляемых гироскопа на одной оси - с ума сойти... Теперь можно окончательно успокоиться - даже индикатор предельной скорости установить, а не давить, пока машина не затрясется... Ты еще жив? Тогда дальше... Загадочный наклон винтовой колонки "Черной Акулы" вперед на 4,5 градуса. Предполагаю, что это Сергей Михеев придумал для того, чтобы в крейсерском режиме движения вперед автоматы перекоса не суетились и не изнашивались. Для экспериментов покупаю китайскую модель соосного вертолета "Lama-V4", целый день учу ее летать, затем подрезаю передние стойки шасси, она наклоняется на 3 градуса и что я вижу? В момент взлета, если это делать плавно, ее тащит вперед и она хочет взлететь с разбега. А я помню, читал когда-то у Миля, что взлет на переднем колесе неплохо увеличивает дальность полета. Если же в момент, когда ее начинает тащить вперед, чуть прибавить, то она подпрыгивает и зависает. Полезное свойство - применяем и, кроме того, на правой ручке управления автоматами перекоса ставим нажимной тумблер балансировки, который подтягивает или отодвигает моторный отсек, смещая центр тяжести вертолета. Для такой легкой машины -это важное решение №3. Взлетев и встав на курс - чуть подтягиваем моторный отсек, машина наклоняется вперед и поехали... Остается лишь периодически корректировать курс педалями плоского поворота. Если используем "Futabu" - там весьма неплохой курсовой гироскоп, да и двигатель, допустим, Ямаха на 12000об/мин - тоже неплохой гироскоп. Кстати, при таком обилии гироскопов рекомендую себе очень плавное поведение, без суеты, ибо гироскопические перегрузки в осях вращения очень неприятны и могут быть разрушительны... Можно еще поставить эксперимент - удалить на "LamaV4" верхний гироскоп (два грузика на палочке), закрепить верхние лопасти резиночкой, чтобы не трепыхались и попробовать полетать... Сразу поймешь - в чем разница. Теперь относительно-касательно вертолетных хвостов. Почему-то все считают, что плоский поворот надо непременно делать за счет разницы вращения верхнего и нижнего винтов. Какой у японцев из Йокогамы редуктор с подтормаживанием винтов - обзавидоваться можно!! А ведь правильное и простое решение - два полубалансирных руля в струе винтов на горизонтальной оси и тросики на педали... Виляй попой как тебе нравится.. Кстати, такое решение применяется в модели "AirScoot". Итак, решение №4 - ничто не выступает за пределы диаметра винтов, а стремление к простоте - это стремление к надежности... Даже "Futabu" озадачивать плоским поворотом не будем. Или будем? Кстати о системе управления. Педали плоского поворота очень хорошо подключаются к рулям 3мм тросиками, проходящими в 42мм трубах, по которым перемещается моторный отсек. Я говорил, что в такой легкой машине очень важно управлять положением центра тяжести? А поставив ступни на педали, ты ставишь их на полубалансирные рули плоского поворота, которые в меру сопротивляются давлению, но попу поворачивают.. Все остальное ручное управление - простейшая гидравлика на немецком пропиленгликоле типа "Antifrogen N". Радиоуправление припараллелено через тройники. Естественно, рулевые машинки "Futabu"управляют следящими приводами гидроцилиндров. Ход автоматов перекоса =56мм, при этом угол атаки лопастей изменяется от -6 до +12 градусов на сечении 0.7 радиуса винтов. Ручка "Шаг" фиксируется на секторе, где щелчок соответствует 0.5 градуса шага лопастей. Ручка "Газ" фиксируется на секторе ручки "Шаг" в одном из 12 отверстий и движется вместе с ней, исполняя функцию "Удержание газа" на заданном мной уровне. В "Futabu" эти зависимости программируются в полетных режимах.
И последнее - сотовая конструкция кокпита. Покупаем экструзионный пенопласт толщиной 50 мм, объемной плотностью до 50кг/м3 разрезаем модель в компьютере на ломтики, затем эти ломтики вырезаем из пенопласта. Собрав ломтики на штифтах типа зубочисток или карандашей, мы получаем ступенчатую болванку кокпита, срезаем углы и вообще ее нетрудно аккуратно вылизать вручную снаружи и внутри, реализовав любые архитектурные фантазии - от разумных до безумных. Снова разобрав болванку, снимаем тонким ножом фаску 10х5мм сверху и снизу каждого ломтика. Если потом рассечь готовый кокпит по вертикали в любом месте, мы везде увидим рамную ферму. Каждый ломтик будет обмотан стеклолентой внатяг и насухую. Зачем? А клеить что-либо к пенопласту бессмысленно.. Ах, зачем ферма? Да легкий и прочный кокпит мне надо, вот я и изгаляюсь. Получается, что просто формообразованный кокпит (слой снаружи, слой обмотки ломтиков, слой внутри - стеклоткань толщиной 0.27мм и весом 285 г/м2) весит от 88кг/м3. Прочность этого сооружения мы не рассматриваем вообще. В расчет идут дополнительные наружные и внутренние несущие слои, накладки, развязки закладных деталей для точечного крепления навесных устройств. Дальше нужно купить много рулонов стеклоленты разной ширины, рулон конструкционной стеклоткани, много эпоксидки ЭД-22 с медленным отвердителем и АТФ в роли пластификатора, изготавливаем множество закладных деталей из стеклотекстолита, никаких фанерок, никаких дешевых полиэфиров и винилэфиров. Все делается за один раз, сменяя друг-друга. Главная сложность этого процесса в том, чтобы не забыть приготовить и вклеить все необходимые мелочи.. Нужен монококк - монолит расчетной прочности, типа кокпита болида Формулы-1. У нас узкий довольно длинный несущий теплый сотовый кокпит и люк в полу двойной, даже поспать по-человечьи можно. На высоком городском шасси через этот люк можно выйти-войти, не дожидаясь полной остановки винтов. На поплавках нижний люк позволяет поймать плавающий пропиленовый конец и подтянуться к катамарану, можно занырнуть и покупаться, можно порыбачить... А в аварийной ситуации через нижний люк можно выскользнуть вниз с парашютами.. Кстати о Камове - это он придумал делать лопасти вертолетных винтов из стеклопластика впереди планеты всей...
|
|
|
|
