А причем тут китайские игрушки??

Ну, во-первых, это головоломка, которую надо научить летать сначала в компьютерном симуляторе, а затем в комнате. Одно резкое движение - и игрушка разбита. Регулируя все эти сверхминиатюрные тяги, пытаясь понять, как работают управляющие машинки, я понял, что применить радиоуправление на большом вертолете очень разумно - положи на сиденье мешок с песком собственного веса, отойди в сторонку и играйся, сколько влезет... Поняв поведение машины и натренировав координацию движений - можно сесть в кокпит и попробовать управлять с того же пультика. В конечном итоге, оборзев изрядно, можно отложить пультик и освоить ручное управление, потому что стереотипы движений уже в спинном мозге. Тут ты вдруг почувствуешь, как машина отвечает тебе, что вы "вместе" - кайфово... Много острее, чем на автомобиле... В конечном итоге, налетав много часов и хорошо подготовившись, можно решиться на моделирование опасной ситуации попадания в вихревое кольцо и выпадания из него, управляя вертолетом с земли. Разумеется, риск разбить машину - велик, но и ценность самообладания в этой ситуации еще более велика, просто неоценима, это цена жизни... Для любителей экзотики объясняю, что вихревое кольцо - это торнадо вверх ногами, генерируемое вертолетом при определенных условиях. Опасная штучка...

Во-вторых, модель позволяет тебе проверить собственную конструкцию лопастей винтов, научиться их балансировать, оценивать качество по длительности висения, понять практическую эффективность твоих решений. А соотношения бывают любопытные, например энерговооруженность "Черной Акулы" и "Kyosho Caliber-90" одинаковые =240вт/кг.

Давай-ка винт посчитаем грубо..

У прототипа, вертолета Ка-10М мощность двигателя 55л.с.(40квт), диаметр винтов 6120мм, обороты винтов 410об/мин, взлетный вес 390кг, скорость 115км/час, дальность 170км при топливе 30л. Статический потолок был 200м, а динамический - 2500м.

Исходим из того, что двигатель 98-126 л.с. сегодня не проблема, следовательно, 700кг взлетного веса он потянет, если все остальное будет не хуже, чем у Ка-10М. По Воздушному Кодексу России взлетный вес 495 кг без средств спасения - это сверхмалое воздушное судно, так мы себя и будем классифицировать, а в расчеты примем 500кг с возможной перегрузкой до 700 кг, да и будем знать, что есть запас на крайний случай. Диаметр винтов примем 6500мм, а максимальные обороты винтов получатся из максимальной окружной скорости 250м/с, чтобы не допустить трансзвуковых течений, как пишут в умных книгах:

6.5м*3.1416=20.42м, 250м/с*60с=15000м/мин:20.42м=735об/мин.

В малошумящем режиме мои винты будут работать до оборотов:

3247,4:6.5м=500об/мин.

Минимальные обороты = 0, исходя из того, что конструкция винтов - балка. Конструктивно давно уже ясно, что шаг (угол атаки) винтов будет меняться от -6 до +12 градусов на 0.7 радиуса винта, что обеспечивает любой тип пилотирования и почти мягкую посадку с подрывом у земли на авторотации. В расчет примем в первом приближении угол атаки на конце лопасти +3 градуса, решив, что на этой установке будет оптимальный винт. Предположим, что остальные режимы можно будет обеспечить изменением оборотов винта в пределах, обеспечиваемых двигателем и коробкой скоростей.

Для простоты считаем, что имеем двухлопастный самолетный винт в режиме взлета, когда самолет стоит на месте, в расчет берем половину нагрузки, потому что винтов - два, а факт лучших параметров противовращающихся соосных винтов пусть будет приятной эксплуатационной неожиданностью. Если шаг на конце лопасти +3градуса, то подъем винтовой линии диаметром 6.5м и длиной 20.42м будет =1.07м. Это и есть расчетный шаг винта. Ометаемая винтом площадь с учетом потерь в центре и на концах лопастей:

(6.4м*6.4м*3.1416:4)-(0.85м*0.85м*3.1416:4)=31.6 кв.м.

Плотность воздуха =1.0485кг/м3 при -2 градусах и 750 мм.рт.ст, тогда квадрат скорости воздуха в плоскости винта будет:

4*250кг*9.81:1.0485кг/м3:31.6м2:4=74.02 м2/с2.

Отсюда скорость =8.6м/с и обороты винта:

=8.6м/с:1.07м=8.04 об/с или 482 об/мин.

Это приятно - малошумящие винты при висении на высоте около 15 метров, где уже нет эффекта воздушной подушки. Тогда обороты предельной нагрузки 700кг. будут:

74.02:250*350=103.62 м2/с2,

а скорость будет 10.18м/с:1.07*60=571об/мин. - имеем резерв до предельных 735 об/мин..

Проверка расчетной формулы на винтах Ка-10М показала, что он висел при шаге винтов:

6.12*6.12*3.1416:4=29.41*0.92=27.06 м2

4*195*9.81:1.0485:27.06:4=67.42 м2/с2,

скорость воздушной массы в плоскости винта =8.21м/с.

шаг 410об/мин:60=6.83 об/с и 8.21:6.83=1.2м, что соответствует 3.57 градуса на конце лопасти и это - убедительно..

Можно еще прикинуть мощность по энерговооруженности Ка-10М:

55л.с.:390кг*500кг=71л.с., а на пределе 700кг = 99л.с.

Ну и по рекомендации всех-всех, ширина лопасти =650мм, а толщина =65мм. Скручивание лопасти определим по морской методе.. Однако здесь еще надо подумать - что лучше - широкие лопасти меньшего шага, или узкие лопасти большего шага? Мне почему-то хочется, чтобы лопасти были пошире, а шаг поменьше, ведь ширина лопастей почти пропорционально влияет на мощность и тягу, а увеличение шага очень увеличивает индуктивные потери. Ну, это потому, что я в детстве отливал спортивные винты и много начитался тогда про способы их улучшения.. С другой стороны, самолетные рекомендации для вертолетных винтов не очень-то корректны... С третьей стороны - стреловидные лопасти винтов АН-70 такие очаровашки...

Ну, а это вообще фантастика, или верх совершенства...

Ну хорошо, если исходить из того, что основная деятельность вертолета состоит из перемещения моих 75 кг + 50 кг инструмента, тогда оптимальный винт следует рассчитывать от +2-х градусов на конце лопасти и делать ее саблевидную и пошире, как у чоппера "Рысь". Этакая лопата получается смешная, как половинка хвоста косатки. При этом она останется в малошумящей зоне. Еще я стремлюсь улучшить планирующие свойства винтов на авторотации и здесь площадь лопастей - главное. Только представь себе, сбрасываем газ на холостые обороты, а машина себе планирует, а? А сравнительно редкие, но неизбежные грузоперевозки будут проходить на больших оборотах и увеличенном шаге винтов, огорчая меня своей неоптимальностью..

Тахометр винта и тахометр двигателя - непременные атрибуты пилотирования и правильное поведение пилота будет состоять в стремлении поддерживать их обороты в конце зеленого сектора или в зоне малошумности, а шаг винтов выбирать как можно меньше, 1-3 градуса на конце лопасти. Шестискоростная коробка передач двигателей современных мотоциклов позволяет это делать в полете. Вообще-то это не принято - такая избыточность регулирования трансмиссии, но на первой машине эта гибкость будет весьма к месту и позволит сгладить огрехи моего неопытного проектирования. А и не исключено, что повышенная приспосабливаемость вертолета будет его важным конструктивным преимуществом...

Вывод - Ка-10М был лучшим в мире вертолетом своего времени и я рад, что мой проект на предельной нагрузке будет летать, как Ка-10М. Это значит, что эта рабочая лошадка на внешней подвеске сможет брать довольно большой груз и тащить его в нужное место... И тут же возникает вопрос грузовой лебедки, который пока решим так - место для нее запланируем, ясно, что это будет легкая лебедка с приводом от 12-вольтовой бортсети, надо не забыть отодвинуть канистры на 50 мм, но а пока внешняя подвеска будет выглядеть как груз, пристегнутый к шасси, что очень неправильно, потому что вовлекает в грузовую работу кокпит, в то время как лебедка с грузом будет висеть прямо на винтовой колонке..

Как же все-таки чешутся мои очумелые ручки!!..

SergeCorobkin = 0:48 27.10.2008

Однако не все так просто под Луной... Столкнувшись с фактом своей нищеты, я вынужден искать возможности постройки сначала двигателя, а потом уже вертолета. В связи с этим надо рассмотреть подробнее винты, оптимальные при шаге 2 градуса на конце лопасти. Подъем винтовой линии будет - 0.713 м., соответственно, обороты винта будут - 8.6 м/с : 0.713м = 12.06об/с = 723об/мин., а предельные по сжатию воздуха на конце лопасти - 735 об/мин. Отсюда вывод - мой двигатель должен обеспечивать диапазон оборотов винтов 400 - 735об/мин, поэтому при применении в редукторе винтовой колонки шестерен главной пары УАЗ с коэффициентом - 37 : 8 = 4.625, обороты на флянце редуктора двигателя должны быть 1850 - 3400 об/мин. и диапазон оборотов двигателя 3700 - 6800 об/мин. Здесь молчаливо подразумевается, что редуктор 1:2 в четырехтактном двигателе всегда есть - это привод распредвала и компрессор почти 2:1(не забудь про вредное пространство) тоже есть - это подпоршневые полости... Моя задача - правильно их применить в дело.

Дальше - проще, ибо самые большие цилиндры воздушного охлаждения имеют широко популярные в Америке Yamaha XV 1900cm3 и мощностью 90 л.с. при 4750 об/мин. Более того, они имеют по 4 клапана и по 2 свечи на цилиндр, что позволяет иметь хорошую надежность и даже виды на авиационный сертификат в светлом будущем. Комплект из двух цилиндров со всей начинкой и двух поршней с кольцами стоит в OOO"BBC Yamaha" - 291000руб, что ужасно, но для меня доступно... Дальше мои извращенные инженерные мозги говорят - если приложить эти классные японские железки оппозитно к картеру с механизмом Баландина (или Декарта..) внутри, да еще с почти двойным наддувом, да с поливкой донышек поршней маслом, да еще вставить датчики контроля температуры головок цилиндров, да еще применить тефлоновый модификатор смазки, то при таком обдуве, какой создают винты вертолета - может получиться весьма неплохой движок и с хорошим высотным запасом. Разумеется, конструкция двигателя, винтов и вертолета должна выдерживать маневровые рывки мощностью до 180 л.с., на которые, благодаря прямому наддуву, вполне способен этот двигатель, а мощность в длительном режиме работы будет ограничиваться температурами головок цилиндров. Надо только не забыть правильно высчитать степень сжатия на 92-й бензин - ведь заправляться будем на автозаправках - и возможность ее регулировки...

SergeCorobkin = 19:13 05.01.2009

И вот, натюрморт из цилиндров Yamaha XV 1900 расположился под и над табуреткой, зажужжала инженерная мысль и начали выясняться пикантные подробности... Например, стукнуло мне посчитать ребра охлаждения на проектном движке и на натуре, а оно совпало на цилиндре -13 и на голове -7, однако полгода назад мне и в голову не приходило об этом подумать. Интуиция, однако.. Трубка, по которой подается масло для смазки клапанного механизма + штуцеры + прокладки оказались лишними, поскольку отверстия 4х14мм. для слива масла из головок оказались горизонтально-внизу и теперь по ним будет сливаться такой поток охлажденного масла, что охлаждение головок будет уже комбинированным - воздушно-масляным. Подаваться в головки охлажденное масло будет через красивые трубы толкателей клапанов, по пути обольет гидротолкатели и затем пройдет через головки. Потом масляный насос направит его снова в холодильник - трубу-сильфон "Meibes" из нержавейки 0.5мм, обдуваемого потоком от винтов вертолета. А из этого холодильника масло проходит через типовой автомобильный фильтр и льется в ванну, где купается распредвал.. А еще там купаются три редуктора привода распредвала, с которого снимается вся мощность, а по пути один из них исполняют органично присущую им роль маслонасосов. А три редуктора - для симметрии и синхронизации крутящих моментов, исходя из главного правила инженера-строителя - распределяй нагрузку грамотно... И собирай в кучу тоже грамотно...

Потом я поставил клапана и свечи, даже приспособу для засухаривания - рассухаривания клапанов пришлось отыскать и, наливая масло шприцем, замерил объем камеры сгорания и выемки в поршне. Японцы такие же зануды как и я, ибо в сумме оказалось ровно 100 см3... Для чего это? А теперь увеличиваем ход поршня до 128мм. + 2.3мм. для увеличения камеры сгорания и получаем рабочий объем одного горшка 1005 см3 (1 литр) при степени сжатия 9.5 под бензин А-92. Давление в конце сжатия будет 23кг/см2. Обрати внимание - увеличить степень сжатия до 12.5 тоже можно, но зачем? Круто жечь А-98?... Не, ребята, это мы определили размерчик при одной штатной прокладке под цилиндром. А вот если поставить проставку 8мм., тогда степень сжатия уменьшится до 7.13 , но в картере ведь есть предварительное сжатие до 1.47кг/см2 при вредном объеме 2005см3 и в сумме получается те же 23кг/см2 в конце сжатия. Теперь мы имеем уже 2,8-литровый двигатель, понимаешь?

Дальше - еще смешнее.. Не знаю, из каких соображений японцы изрядно придушили этот двигатель до 90 л.с. при 4750об/мин, может вежливо пожалели Харлей-Дэвидсон, может с охлаждением проблемы случились, однако резерв они оставили немалый. Отсюда я вынужден покупать две топливных системы, чтобы прокормить это чудище, что неплохо, ибо морской закон - дублирование увеличивает надежность.. Теперь смотри, что из этого получается:

- два малых топливных бачка с насосами работают по очереди по моточасам, потому что производительности одного насоса вполне достаточно. Второй бачок с малым количеством топлива всегда в резерве. Переключение из кокпита вручную. Две форсунки на цилиндр позволяют прыскать топливо практически на свечи зажигания, создавая зону обогащения, контроллер управления понятия не имеет об этом фокусе;

- в горах, при недостаточном давлении воздуха, открываем воздушную заслонку до предела... На какой высоте этот предел будет достигнут - пока не знаю, а внизу двигатель будет работать на частичной мощности 70 - 110л.с.;

- в крайнем случае, при небольшой переделке, можно работать и на бензине А-76 при степени сжатия 7.13, и даже на бутан-пропане, только что он выдаст - надо будет потом посчитать..;

- наконец, любой режим контролируется датчиками температур головок, там есть гнезда аж по 3 штуки.. Можно запасные свечи держать. Штатный приборный щиток мотоцикла имеет все современные функции мелких силовых установок, даже иммобилайзер и датчик наружной температуры. А теперь садимся и начинаем судорожно экономить миллиметры, чтобы вписать его в 800мм ширины моторного отсека... Что было дальше? Щелкни тут..

SergeCorobkin = 18:55 26.04.2009