КОРДОВАЯ ПИЛОТАЖНАЯ МОДЕЛЬ САМОЛЕТА
AIRCRAFT ACROBATICS CORD MODEL

Изобретение относится к авиамоделям, в частности к кордовым пилотажным моделям самолета.
Известна кордовая модель самолета [1].
Известна кордовая пилотажная модель самолета, включающая фюзеляж, шасси, винтомоторную установку, несущую, стабилизирующие и управляющие аэродинамические поверхности, в том числе левый и правый рули высоты, шарнирно связанные со стабилизатором [2].
Недостаток указанной модели заключается в следующем.
Для устойчивого управления кордовой моделью необходимо, чтобы корды были всегда натянуты. Для этой цели создают небольшой, фактически незаметный, крен модели на правую плоскость крыла, чтобы модель пыталась «вылететь» из круга. Это достигается созданием несимметричности результирующих подъемных сил левой и правой стороны модели. На не пилотажных моделях для этого руль высоты располагают лишь на правой консоли стабилизатора. В результате на этой консоли создается отрицательная подъемная сила, которая и создает требуемую несимметричность.
Для создания на пилотажных моделях требуемой несимметричности подъемных сил используют два приема. Первый - левую консоль крыла выполняют по размаху больше правой, и второй - левый закрылок выполняют по размаху больше правого. На практике оба этих приема используют как вместе, так и по отдельности. На модели, описанной в [2], использованы оба приема.
Недостаток таких способов создания несимметричности подъемных сил правой и левой стороны модели заключается в том, что при выполнении квадратных и треугольных элементов фигур пилотажа консоли крыла создают весьма большие подъемные силы (перегрузка достигает 20 и более единиц) и, следовательно, создается весьма большая разница этих подъемных сил. Это обстоятельство приводит к тому, что модель испытывает на углах фигур нежелательные отклонения по крену, нарушающие чистоту выполнения фигуры.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является устранение указанного недостатка.
Поставленная задача решается за счет того, что в кордовой пилотажной модели самолета, включающей фюзеляж, шасси, винтомоторную установку, несущую, стабилизирующие и управляющие аэродинамические поверхности, в том числе левый и правый рули высоты, шарнирно связанные со стабилизатором, связь между правым и левым рулями высоты выполнена таким образом, что при малых отклонениях правого руля высоты модель управляется только им, а при больших отклонениях модель управляется обоими рулями. При этом модель управляется обоими рулями при отклонениях правого руля высоты не меньших величины от 4 до 12 градусов.
При таком выполнении кордовой пилотажной модели самолета модель не испытывает на углах пилотажных фигур нежелательные отклонения по крену, нарушающие чистоту выполнения фигуры.
Изобретение поясняется конкретным примером его выполнения и прилагаемым чертежом.
На чертеже изображено горизонтальное оперение модели, включающее левый и правый рули высоты и стабилизатор.
Устройство «Кордовая пилотажная модель самолета» включает фюзеляж, шасси, винтомоторную установку, несущую и вертикальную стабилизирующую аэродинамические поверхности, не показанные на чертеже. Левый руль 1 (см. чертеж) высоты и правый руль 2 высоты шарнирно связаны со стабилизатором 3, но между собой жесткой связи не имеют. Отметим, что наличие жесткой связи между указанными рулями до сего времени было обязательным для кордовых пилотажных моделей. Элементы 1, 2 и 3 в совокупности представляют горизонтальное оперение (ГО) модели. Правый руль 2 высоты непосредственно кинематически связан с системой управления модели, а левый руль 1 такой непосредственной связи не имеет. На левом конце левого руля 1 высоты жестко укреплен балансир 4, благодаря которому левый руль 1 уравновешен и находится в горизонтальном положении. На правом конце левого руля 1 жестко укреплен шип 5, ориентированный перпендикулярно плоскости симметрии модели. На левом конце правого руля 2 высоты жестко укреплены верхний поводок 6 и нижний поводок 7, выполненные в виде стержней, например, из проволоки. Поводок 6 наклонен относительно плоскости правого руля 2 высоты на угол β вверх, а поводок 7 - на тот же угол β вниз. Комбинация поводков 6 и 7 имеет форму буквы V, положенную на левый бок, при этом острие буквы направлено вперед по направлению полета модели.
Устройство работает следующим образом.
В общем случае для обеспечения горизонтального полета модели достаточно малого отклонения вверх рулей высоты. На данной модели такое отклонение обеспечивается только лишь правым рулем 2 высоты, который непосредственно кинематически связан с системой управления модели. При этом левый руль 1 высоты является «плавающим» и занимает положение вдоль встречного потока. Вследствие этого на левой стороне ГО не возникает никакой аэродинамической силы. Таким образом, левый руль 1 высоты при горизонтальном полете модели не оказывает никакого аэродинамического влияния на управление моделью. На правой стороне ГО вследствие небольшого отклонения правого руля 2 высоты вверх возникает небольшая отрицательная подъемная сила (направленная вниз), которая и создает требуемую для кордовых моделей разницу подъемных сил левой и правой стороны модели.
При выполнении фигур пилотажа необходимо отклонять рули высоты до значений в 35-45 градусов. Как только отклонение правого руля 2 высоты достигнет значения β, например, вверх, нижний поводок 7 приходит в соприкосновение с шипом 5 и дальнейшее отклонение вверх правого руля 2 высоты вызывает отклонение вверх левого руля 1 высоты вследствие давления нижнего поводка 7 на шип 5. Совершенно аналогичные процессы происходят при отклонении правого руля 2 высоты вниз с той лишь разницей, что на шип 5 давит уже верхний поводок 6.
Таким образом, величина отклонения левого руля 1 высоты отстает от величины отклонения правого руля 2 высоты на угол β, чем обеспечивается разность подъемных сил левой и правой стороны модели, и эта разница практически постоянна и не зависит от величины подъемных сил консолей крыла модели при условии, что эти консоли идентичны.
В результате даже при очень больших перегрузках, возникающих при резких эволюциях, модель не испытывает паразитных отклонений по крену.
Определим оптимальный угол β наклона поводков 6 и 7 к плоскости правого руля 2 высоты.
Для примера возьмем модель со следующими параметрами. Масса модели - 0,2 кг; площадь крыла - 0,08 кв. м; площадь ГО - 0,016 кв. м; потери на балансировку - 10%; скорость горизонтального полета - 15 м/с. Необходимый для этих условий коэффициент подъемной силы крыла составляет 0,195. Принимаем значение производной указанного коэффициента 0,10 и получаем с округлением потребный угол атаки для горизонтального полета - 2,0 градуса. Потребный коэффициент подъемной силы правой стороны горизонтального оперения составляет для горизонтального полета - 0,20. Принимаем производную указанного коэффициента, равной 0,08, вводим поправку 0,85 на замедление потока вблизи ГО, в результате получаем для производной коэффициента подъемной силы ГО значение - 0,068. В результате отрицательный угол атаки ГО должен быть равен 0,20/0,068=2,94 или округляя 3.0 градусам, приплюсовываем 2 градуса общего наклона модели для создания угла атаки крыла в 2 градуса. Вводим поправку в один градус на скос потока вблизи ГО. Итого получаем для отрицательного угла атаки ГО величину 4 градуса (3+2-1=4).
Принимаем, что хорда стабилизатора равна хорде руля высоты. Тогда для создания угла атаки ГО в один градус руль высоты должен быть отклонен на два градуса; это утверждение следует из чисто геометрических соображений. В результате для горизонтального полета получаем, что правый руль высоты должен быть отклонен на 8 градусов.
Учитывая то обстоятельство, что параметры модели могут отличаться от взятых нами для примера, вводим поправку на точность полученного результата в 50%. Т.е. левый руль высоты плавает в пределах от 4 до 12 градусов в каждую сторону.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент РФ №2064807, опубликован 10.08.1996.
2. И. Васильев. Кордовый тренер. Журнал «Моделизм - спорт и хобби» №1, 2004 г., стр.7-10 - ПРОТОТИП.