Чертеж автожира из моделист конструктор. Автожир своими руками

В чём заключается особенность конструкции автожира

Автожир и вертолёт схожи в конструкции, но отличаются по некоторым конструктивным особенностям. Вертолёт поднимается за счёт того, что его несущий и приводный винт вместе с корпусом наклоняются вперёд, так в одно время создаётся пропульсивная и подъёмная сила. У автожира тоже установлен несущий винт, который создаёт подъёмную силу, но у этого аппарата винт вращается в автоматическом режиме ротации под действием законов аэродинамики. В полёте автожир похож на крыло с положительным углом атаки, отклоняясь назад. Для развития и поддержания горизонтальной скорости у автожира есть маршевый винт.

Если говорить о манёвренности, то автожир намного превосходит самолёт, но уступает вертолёту. Это обусловлено коротким разбегом для взлёта (в диапазоне от 10 до 50 м) и невозможности вертикального взлёта. Практически все аппараты способны сесть с коротким пробегом или вообще без него. Сейчас можно купить автожир, который сможет зависать на 1 метр при сильном встречном ветре.

Как сделать ротор на автожир

О самостоятельном изготовлении ротора автожира.

С самого начала нашей деятельности по популяризации АЖ в стране мы постоянно слышим упреки в том, что рекомендация не испытывать судьбу с самодельным ротором, а покупать готовый проверенный (увы, импортный) – не более, чем стремление заработать на продажах этих самых импортных роторов. В связи с этим хочется кое-что сказать о самодельных роторах:

Мы вовсе не против того, чтобы любители АЖ строили свои роторы (безусловно, это вполне возможно и достижимо), но только в том случае, если строитель глубоко понимает, что он собирается делать, и каковы могут быть последствия его ошибки.

Я уж не говорю о том, что самодельный ротор, изготовленный в единичном экземпляре (естественно, в том случае, если он делается как следует, а не просто строгается из досок или выклеивается из стеклоткани «примерно по эскизам») просто окажется дороже готового – поверьте, это давно и неоднократно проверено. Не верите – пробуйте :))

Для того, чтобы было легче понять, что такое – самостоятельная постройка ротора, мы приводим здесь перечень основных вопросов такой постройки. Если вы уверены, что четко знаете ответы на все эти вопросы, тогда – вперед.

Профиль и крутка лопастей должны обеспечивать устойчивую авторотацию на различных режимах полета под переменными нагрузками и углами атаки. К примеру, ротор может устойчиво авторотировать в горизонтальном прямолинейном полете, но при переходе на парашютирование начинает терять обороты. Строитель должен по меньшей мере знать, какие минимальные обороты ротора гарантируют его нормальную работу, отсутствие взмахивания и т.д. То же касается работы ротора при изменении полетных нагрузок: при увеличении нагрузки (например, при вводе в вираж) ротор увеличивает обороты, при уменьшении – снижает. Важно знать, что динамика изменения оборотов будет гарантированно адекватна изменению нагрузок, иначе – срыв потока, резкое увеличение маховых движений лопасти, удары ротора по упорам, абзац.

Геометрия и конструкция лопасти должны учитывать циклические перемещения лопасти – маховые движения вверх-вниз, опережение-отставание при каждом обороте, изгибно-крутильные колебания.

Геометрия и конструкция лопасти должны гарантировать отсутствие возможности возникновения флаттеров (да-да, они бывают разные – продольные, поперечные, осевые).

Конструкция также должна учитывать, что лопасть обязана иметь вполне определенное распределение массы как по размаху, так и по хорде.

Геометрия и конструкция лопасти должны учитывать взаимное влияние наступающей и отступающей лопасти друг на друга, поскольку в полусвободном (качельном роторе лопасти жестко связаны друг с другом).

Конструкция ротора должна обеспечивать не только запас прочности, но и учитывать циклическую усталостность. За 500 часов налета ротор сделает 9-10 миллионов оборотов, т.е. циклов нагрузок. Все это необходимо уметь рассчитать.

Конструкция лопасти должна также гарантировать защиту от коррозии, а в случае неметаллических лопастей еще и защиту от ультрафиолета и атмосферных воздействий.

Напоследок – знаете ли вы, каким может быть допустимый массовый дисбаланс лопастей?

Для тех, кого не убедили эти строки: так где же все-таки взять информацию по самостоятельному изготовлению ротора?

Установка фермы

Еще один из основных элементов — это ферма. Монтируется эта деталь также на переднем конце килевой балки. Это устройство представляет собой треугольную конструкцию, которая склепывается из трех дюралюминиевых уголков, а после этого усиливается листовыми накладками. Предназначение этой конструкции — крепеж буксирного крюка. Устройство автожира своими руками с наличием фермы должно быть сделано так, чтобы пилот, дернув за шнур, мог в любой момент отцепиться от буксирного троса. Кроме того, ферма необходима и для того, чтобы на нее можно было установить самые простые приборы аэронавигации. К ним можно отнести устройство слежения за скоростью полета, а также механизм бокового сноса.

Еще один основной элемент — это монтаж педального узла, который устанавливается непосредственно под фермой. Данная деталь должна иметь тросовую подводку к рулю управления летательным аппаратом.

Размер

Итак, насколько большим должен быть ваш самолет? Критерий предопределяющий будущий способ транспортировки, к которому часто обращаются ещё до применения. Самолёты (почти) всегда больше мультикоптеров, и поскольку пространство, где вы планируете летать, может находится не рядом с вашим домом или бизнесом, чаще всего транспортировку нужно будет осуществлять автомобилем. Из-за этого размер рамы для дронов такого типа имеет тенденцию быть ограниченным – 2 метрами (размах крыла), и в большинстве случаев крылья должны быть съёмными. Если летающее крыло не может иметь съёмных крыльев, то, размах будет составлять менее 1.2 метра, чтобы их можно было легко разместить на заднем сиденье транспортного средства. Классически, RC самолёты стандартного размера имеют размах крыльев от 0.5 – 2м, поэтому доступность деталей для этого размера (двигатель, ESC, аккумулятор, сервоприводы и т.д.) очень хорошая.

Продолжительность полёта

Второй вопрос, который вы могли бы задать себе, это сколько времени самолёт должен оставаться в воздухе. Если вы планируете дистанционно управлять самолётом, стоит принять во внимание, что примерно через 20-30 минут пилотирования, большинство людей устают физически/умственно и стараются завершить полёт. Для долговременных полётов рекомендуется рассматривать планер с размахом крыла не менее 2 метров (с небольшой грузоподъемностью).

Применение

И третье соображение, конечно, является потенциальное применение. В списке распространённых: FPV полёт, картографирование, а также полностью автономный полёт с использованием сенсоров. Для автономного полёта вам необходим контроллер полёта с GPS, а также возможно добавление сенсоров.

Рама для агрегата

При сборке автожира своими руками очень важно уделить должное внимание его раме.

Как говорилось ранее, для этого потребуется три дюралюминиевых трубы. Эти детали должны иметь сечение 50х50 мм, а толщина стенок трубы должна быть равна 3 мм. Похожие элементы часто используется при монтаже окон или дверей. Так как будет необходимо сверлить отверстия в этих трубах, необходимо запомнить важное правило: при проведении работ сверло не должно повредить внутреннюю стенку элемента, оно должно только коснуться его и не более. Если говорить о выборе диаметра, то он должен быть подобран так, чтобы болт типа Мб мог как можно плотнее зайти в полученное отверстие.

Еще одно важное замечание. При составлении чертежа автожира своими руками нужно учесть один нюанс. При сборке аппарата мачта должна быть отклонена чуть-чуть назад. Угол наклона этой детали равен примерно 9 градусам. При составлении чертежа этот момент нужно учесть, чтобы потом не забыть. Основное предназначение этого действия в том, чтобы создать угол атаки лопастей автожира в 9 градусов даже тогда, когда он просто стоит на земле.

РОТОПЛАНЫ СЕГОДНЯ

В 1942 году с появлением немецкого Flettner и американского Sikorsky R-4 началась эпоха вертолётов. Интерес к автожирам, и без того небольшой, с этого момента упал практически до нуля.

О конструкции Сиервы тем не менее не забыли. Ещё в 1930-е годы автожир завоевал немногочисленных, но преданных поклонников и сохраняет их по сей день. За последние восемь десятилетий было разработано множество экспериментальных моделей и даже несколько серийных — например, американские Air & Space 18A и McCulloch J-2. В последние годы ротопланы («Иркут А-002», «Охотник») создаются и в России. Чаще всего современные аппараты вмещают только пилота и пассажира, имеют массу 700-900 киллограмм и скорость не больше 180 км/ч. Появились и лёгкие одно-двух местные гирокоптеры, с открытой кабиной и взлётным весом от полутора до пяти центнеров.

Автожир никогда не сравнится с самолётом в скорости. Он не может быть тяжёлым — принцип авторотации позволяет держаться в воздухе лишь небольшим аппаратам. Но гирокоптеры рекламировались (и продолжают рекламироваться) как идеальные «летающие автомобили», которые можно эксплуатировать без авиационной подготовки и держать в обычном гараже, используя двор в качестве взлётной площадки. И это чистая правда: если летающую машину когда-либо и удастся создать, то именно на базе ротоплана.

Увы, попытки сконструировать подобный аппарат пока успеха не имеют. Ни один из послевоенных гирокоптеров не смог сравниться по массовости производства хотя бы с Cierva , не говоря уж о «Каябе». В большинстве случаев современные автожиры примитивнее Cierva , и все они уступают довоенному советскому А-12 по мощности и лётным характеристикам. По сути, последователи испанского изобретателя смогли дополнить его идею лишь удобной закрытой кабиной и изменили компоновку, переместив двигатель за спину пилота.

***

Может показаться странным, что исключительно безопасный, простой в производстве, облуживании и управлении, экономичный и к тому же способный к вертикальным взлёту и посадке аппарат оказался никому не нужным. Однако никакой загадки здесь нет. Потенциальные преимущества автожира просто не могут быть реализованы в рамках одной конструкции. Если взять действительно простой в производстве и управлении автожир, то сравнить его можно лишь с лёгким самолётом. Такой аппарат действительно будет отличаться повышенной безопасностью, но окажется дороже аэроплана и уступит ему в скорости, дальности полёта и экономичности.

Совершенный же ротоплан имеет почти равные с вертолётом сложность устройства и стоимость. Он будет примерно вдвое экономичнее геликоптера, но не безопаснее. Ведь при равном с автожиром весе и вертолёт может плавно спускаться на авторотации — а это изначально было основным преимуществом автожиров.

Стоит также отметить, что вертолёт куда лучше приспособлен для вертикальной посадки, зависания, движения назад и вбок. Если ставить целью повторение этих трюков на автожире, то ни о какой «простоте управления» говорить не приходится. Если же такую цель не ставить, а использовать ротоплан строго «по-самолётному», то… получается просто плохой самолёт.

Занимая промежуточное положение между крылатыми и винтокрылыми машинами, ротоплан должен был бы обрести свою нишу — пусть узкую, — но до сих пор её не нашёл. Тем не менее поклонники автожиров не теряют надежду, что когда-нибудь это случится.