Реактивная микроавиация: турбо-модели
- МиГ-29 — один из самых популярных самолетов среди «реактивных» авиамоделистов. Эта любовь разъясняется отличной аэродинамикой прототипа
Самый сложный в мире комплект для сборки реактивной модели МиГ-29 с двумя гидравлической системой и турбореактивными двигателями уборки шасси производит германская компания Composite-ARF. На доводку и разработку модели было израсходовано три года. Цена комплекта без радиоуправления и двигателей — 8 500 евро.
- Точность изготовления моделей легко фантастическая! Скрупулезно имитируется все, впредь до окалины на соплах истребителя
Jetcat P-160: серийный модельный турбореактивный авиадвигатель с отклоняемым вектором тяги и, фактически, тягой в 16 кг
Если бы не пилот рядом, реактивную модель на фотографии возможно было бы легко принять за настоящий самолет
Самолет-легенда Blackbird SR-71
- Накачка самолетной пневматической совокупности
Если бы не люди и чемоданчики на взлетной полосе, все это возможно было бы принять за фотографию очереди самолетов на рулежной дорожке простого аэропорта
Для управления реактивным самолетом употребляется аппаратура с большим числом каналов.
- Многие моделисты конструируют такие пульты самостоятельно. Рекордсмен среди серийных пультов — 14-канальная Futaba
Легенда в мире реактивного моделизма, конструктор из Германии Питер Михель, прославился созданием многомоторных турбореактивных моделей-копий солидных пассажирских самолётов: Concorde, Ил-62, Boeing-747, Airbus A-380. Финансируют постройку этих дорогостоящих летающих моделей или производители самолетов, или пассажирские компании
- Отечественные чемпионы: команда RUSJET со своим рекордным самолетом, завоевавшие «серебро» на Чемпионате мира 2007
Новейший сверхманевренный МиГ-29ОВТ застыл на взлетной полосе, легко шевеля соплами двигателей с отклоняемым вектором тяги. После этого раздался свист турбин, и, присев, самолет начал стремительный разбег по взлетной полосе армейского аэропорта. Взлет — и он свечой ушел в небо, по окончании чего на глазах восхищенных зрителей начал крутить фигуры высшего пилотажа: кобру Пугачева, колокол, двойной кульбит и другие, заглавия которым кроме того еще не придуманы.
Сделав программу, истребитель зашел на посадку и медлено подкатил к лучшему шоу-пилоту Италии Себастьяно Сильвестре. Только тут стало видно, что МиГ хвостовым оперением чуть добывает пилоту до пояса.
Пионеры с огнетушителями
Запуск первых модельных турбореактивных двигателей, говорит нам пионер данной техники в Российской Федерации Виталий Робертус, напоминал маленькой подвиг. Для запуска была строго нужна команда из четырех человек. Они обступали модель самолета, первый — держа в руках водолазный баллон со сжатым воздухом, второй — баллон с бытовым газом, третий — огнетушитель побольше, а четвертый, с пультом управления, был фактически пилотом.
Последовательность запуска была следующей. Сперва сжатым воздухом дули на крыльчатку компрессора, раскручивая его до 3000 оборотов в 60 секунд. Позже подавали газ и поджигали его, пробуя взять устойчивое горение в камерах сгорания.
Затем нужно было умудриться переключиться на подачу керосина. Возможность успешного финала была очень мелка. В большинстве случаев, в половине случаев случался пожар, своевременно не срабатывал огнетушитель, и от турбореактивной модели оставались одни головешки.
Бороться с этим на начальном этапе пробовали несложными способами — увеличив команду запуска еще на одного человека с дополнительным огнетушителем. В большинстве случаев, по окончании просмотра записей таких подвигов энтузиазм потенциальных турбореактивных моделистов скоро испарялся.
Папа модельного ТРД
Рождению модельных турбореактивных авиадвигателей, как, но, и полноразмерных, мы обязаны германским инженерам. Отцом микротурбин принято вычислять Курта Шреклинга, создавшего несложный, технологичный и недорогой в производстве двигатель еще лет двадцать назад. Любопытно, что он в подробностях повторял первый германский турбореактивный двигатель HeS 3, созданный Пабстом фон Охайном в далеком 1939 году (см. статью на стр.
46). Одноконтурный центробежный компрессор, посаженный на один вал с одноконтурной же турбиной. Конструкция была сколь простой, столь и выдающейся.
Шреклинг выбрал центробежный компрессор из-за меньших требований и простоты реализации по допускам — он снабжал в полной мере достаточное повышение давления в 2,4−2,7 раза.
Крыльчатку компрессора Шреклинг делал из дерева (!), усиленного углеволокном. Самодельное колесо турбины было произведено из 2,5-миллиметровой жести. Настоящим инженерным откровением была камера сгорания с испарительной совокупностью впрыска, где по змеевику длиной приблизительно в 1 м подавалось горючее.
При длине всего в 260 мм и диаметре 110 мм двигатель весил 700 г и выдавал тягу в 30 Н! Это до сих пор самый негромкий ТРД в мире, потому как скорость покидания газа в сопле двигателя составляла всего 200 м/с. Во все это верится с большим трудом — один человек в одиночку проделал путь, что на полстолетия раньше не могли осилить страны. Однако двигатель Шреклинга был создан, на нем летали модели самолетов, и по лицензии производство комплектов для независимой сборки наладили пара государств.
Самым известным стал FD-3 австрийской компании Schneider-Sanchez.
Первыми всецело собранными серийными авиамодельными турбинами были JPX-Т240 французской компании Vibraye и японская J-450 Sophia Precision. Наслаждение было недешевым, одна «София» стоила в 1995 году $5800. И нужно было владеть весьма весомыми доводами, дабы доказать супруге, что турбина намного ответственнее, чем новая кухня, и что старое домашнее авто в полной мере может протянуть еще несколько лет, а вот с турбиной для самолетика ожидать ну никак запрещено.
Практически космический корабль
Вторую революцию в мини-турбиностроении произвела германская компания JetCat. «Году в 2001-м в каком-то западном авиамодельном магазине мне в руки попался каталог Graupner, — вспоминает Виталий Робертус, — в нем я наткнулся на описание JetCat P-80 — турбины с автоматическим запуском. ‘Щелкните выключателем на передатчике, через 45 секунд турбина сама раскрутится, заведется и передаст управление на передатчик’, уверял каталог. В общем, не поверив, но собрав нужные $2500, я возвратился в Россию владельцем первого в стране модельного турбореактивного двигателя.
Был радостен несказанно, словно бы приобрел личный космический корабль! Но самое основное — каталог не лгал! Турбина вправду запускалась единственной кнопкой».
Умная турбина
Основное ноу-хау германской компании — электронный блок управления турбиной, созданный Херстом Ленерцем. Как же трудится современная авиационная турбина?
JetCat добавила к уже стандартной турбине Шреклинга электрический стартер, датчик температуры, оптический датчик оборотов, насос-электронные мозги и «регулятор», каковые вынудили все это совместно трудиться. По окончании подачи команды на запуск первым включается электрический стартер, что и раскручивает турбину до 5000 оборотов.
Потом через шесть форсунок (тоненькие металлические трубочки диаметром 0,7 мм) в камеру сгорания начинает поступать газовая смесь (35% бутана и 65% пропана), которая поджигается простой авиамодельной калильной свечой. По окончании появления устойчивого фронта горения в форсунки в один момент с газом начинает подаваться керосин. По достижении 45 000−55 000 оборотов в 60 секунд двигатель переходит лишь на керосин. После этого опускается на малые (холостые) обороты (33 000−35 000).
На пульте загорается зеленая лампочка — это указывает, что бортовая электроника передала управление турбиной на пульт радиоуправления. Все. Возможно взлетать.
Последний писк микротурбинной моды — замена авиамодельной калильной свечи на особое устройство, распыляющее керосин, что, со своей стороны, воспламеняет раскаленная спираль. Подобная схема разрешает и вовсе отказаться от газа при старте. У для того чтобы двигателя два недочёта: потребления электроэнергии и увеличение цены. Для сравнения: керосиновый старт потребляет 700−800 мАч аккумулятора, а газовый — 300−400 мАч.
А на борту самолета, в большинстве случаев, стоит литий-полимерный аккумулятор емкостью в 4300 мАч. В случае если применять газовый старт, то перезаряжать его в течение дня полетов не потребуется. А вот в «керосиновом» случае придется.
Внутренности
Реактивные самолеты стоят особняком в мире авиамоделизма, федерация реактивной авиации кроме того не входит в FAI. Обстоятельств большое количество: и сами пилоты помоложе, и «входной билет» подороже, и скорости повыше, и самолеты посложнее. Турбинные самолеты мелкими не бывают — 2−2,5 м в длину. Турбореактивные двигатели разрешают развивать скорость от 40 до 350 км/ч. Возможно и стремительнее, но тогда неясно, как руководить.
Простая скорость пилотирования образовывает 200−250 км/ч. Взлет осуществляется на скорости 70−80 км/ч, посадка — 60−70 км/ч.
Такие скорости диктуют совсем особенные требования по прочности — большая часть элементов конструкции в 3−4 раза прочнее, чем в поршневой авиации. Так как нагрузка растет пропорционально квадрату скорости. В реактивной авиации разрушение неправильно вычисленной модели прямо в воздухе — в полной мере простое явление.
Огромные нагрузки диктуют и своеобразные требования к рулевым машинкам: начиная от силы в 12−15 кгс до 25 кгс на закрылках и щитках.
Механизация самолета — отдельный разговор. Без механизации крыла скорость при посадке может составить 120−150 км/ч, что наверняка угрожает утратой самолета. Исходя из этого реактивные самолеты оборудуют как минимум закрылками.
В большинстве случаев, имеется воздушный тормоз. На самые сложных моделях устанавливают и предкрылки, каковые трудятся как при взлете-посадке, так и в полете. Шасси — очевидно, убирающееся — снабжается дисковыми либо барабанными тормозами.
Время от времени на самолеты ставят тормозные парашюты.
Все это требует множества сервомашинок, каковые потребляют массу электричества. Сбой в питании наверняка ведет к трагедии модели. Исходя из этого вся электропроводка на борту дублируется, дублируются и источники питания: их, в большинстве случаев, два по 3−4 А. Плюс — отдельный аккумулятор для запуска двигателей.
Кстати, обстоятельством смерти легендарной огромной реактивной восьмимоторной копии B-52 были именно неполадки электроники в полете. Десятки метров проводов в самолета начинают воздействовать друг на друга и приводить к паразитным наводкам — всецело избежать их в таковой сложной модели не удается.
Кроме того целая батарея сервомашинок не решает все самолетные неприятности: щитки, шасси, створки шасси и другие сервисные механизмы снабжены электронными клапанами, секвенсерами и пневмоприводами, каковые запитываются от бортового баллона со сжатым воздухом в 6−8 воздухов. В большинстве случаев, полной зарядки хватает на 5−6 выпусков шасси в воздухе.
На сверхсложных и тяжелых моделях пневматика уже не работает — не достаточно давления воздуха. На них используют гидравлические системы уборки и тормозные системы шасси. Для этого на борту устанавливается маленькой насос, поддерживающий постоянное давление в совокупности.
С чем так до тех пор пока и не смогут совладать моделисты, так это с постоянным подтеканием миниатюрных гидравлических совокупностей.
Из коробки
Реактивные авиамодели — хобби не для начинающих а также не для продвинутых авиамоделистов, а для специалистов. Через чур громадна цена неточности, через чур тяжело ее не совершить. Виталий, к примеру, за пять лет разбил десять моделей.
А ведь он серебряный призер мирового чемпионата!
Независимое изготовление готовой модели — дело дорогое, продолжительное (около трех лет) и кропотливое. Это фактически изготовление настоящего самолета: с чертежами, экспериментальными прототипами и аэродинамическими трубами. В большинстве случаев, делают копии прекрасно летавших «взрослых» самолетов в масштабе от 1:4 до 1:9, тут основное — уложиться в конечный размер от двух до трех метров. Несложная копия летать будет не хорошо, в случае если по большому счету будет летать — в аэродинамике простое масштабирование не работает.
Исходя из этого, сохраняя пропорции, всецело пересчитывают профили крыла, рулевые поверхности, воздухозаборники и т. д. — недаром многие из реактивных моделистов заканчивали Столичный летный университет. Но кроме того тщательный расчет не выручает от неточностей — требуется разбить от трех до пяти прототипов, перед тем как модель будет «вылизана». Первый прототип теряют, в большинстве случаев, из-за неприятностей с центровкой, второй — с рулевыми поверхностями, прочностью и т. д.
Но, большая часть авиамоделистов собирают модели не чтобы их строить, а чтобы летать. Исходя из этого весьма успешные модели тиражируются на современных фабриках и продаются в качестве комплектов для независимой сборки. Самый авторитетный производитель — германская компания Composite-ARF, на заводе которой корпуса и крылья изготавливают на самом настоящем конвейере с германским же качеством. В тройку фаворитов кроме этого входят германо-венгерский AIRWORLD и американский BVM Jets.
Сделанные из самых современных материалов — стекло- и углепластика, — комплекты для изготовления турбореактивных самолетов по цене на порядок отличаются от подобных комплектов для поршневого авиамоделизма: цены стартуют от Є2000. Наряду с этим, дабы из комплекта сделать летающую модель, нужно затратить огромное количество сил — новичкам это просто не под силу. Но оно и ясно — это же самый настоящий современный самолет.
На соревнованиях, к примеру, уже никого не поразишь моделями с двигателями с отклоняемыми векторами тяги. В отличие, увы, от строевых воинских частей, где таких самолетов днем с огнем не сыщешь.
Отечественные чемпионы
Реактивные авиамоделисты — это особенная глобальная тусовка. Их основная организация, Интернациональный комитет по реактивным моделям IJMC, раз в два года устраивает основное реактивное шоу — мировой чемпионат. В первый раз русский команда RUSJET принимала в нем участие в 2003 году в Южной Африке (50 участников).
Позже была Венгрия-2005 (73 участника) и в текущем году Северная Ирландия (100 участников).
IJMC, пожалуй, самая неформальная модельная ассоциация — кстати, не имеющая ничего общего с поршнево-планерной FAI. Попытка объединиться была, но по окончании встречи стороны расстались без сожалений. «Реактивный комитет» более юный и амбициозный, делает главный акцент на шоу, «старенький» FAI — приверженец классики. Фактически, исходя из этого соревнования IJMC собирают более чем ста участников, а в некоторых древних дисциплинах FAI выступает пяток спортсменов.
Но покинем разногласия федерациям, а сами возвратимся к реактивной авиации.
самый эффектный мировой чемпионат по радиоуправляемым моделям-копиям проходит в два этапа, на каждом из них участник набирает 50% очков. Первый — это стендовая оценка модели, где судьи дотошно оценивают соответствие оригиналу, сравнивая выставленную модель с фотографиями и чертежами.
Кстати, на последнем чемпионате мира, проходившем в Северной Ирландии с 3 по 15 июля 2007 года, отечественная команда RUSJET с копией BAe HAWK TMk1A 208 SQUADRON RAF Valley 2006 Display Team (таково полное наименование) на стенде собрала громаднейшее количество очков. Но все, само собой разумеется, решают полеты. Любой участник делает три зачетных полета, из которых два лучших идут в итоговый зачет. Не каждый самолет доживает до итогового зачета.
В Африке разбились восемь моделей, в Венгрии — четыре, на нынешнем чемпионате — две. Кстати, RUSJET на собственных первых двух чемпионатах утратила модели именно в трагедиях. Тем более большим выглядит отечественное второе место в чемпионате мира этого года, где русским пилотам удалось перелетать немцев — непререкаемых авторитетов в малой реактивной авиации. «Это все равно что на ‘Формуле-1′ объехать Шумахера», — говорит пилот RUSJET Виталий Робертус.
Ну что, понравилось? А ведь еще существуют турбовинтовые турбореактивные вертолёты и модели самолётов. Не верите?
Я сам видел.
Какой авиамоделист не грезит выстроить реактивный истребитель?
- Из-за огромных перегрузок реактивные модели обычно разваливаются прямо в воздухе
Мельчайшая неточность в управлении скоростной моделью — и самолет легко умещается под мышкой у пилота
Однодвигательный
Двухдвигательный
Многодвигательный
Турбовинтовой
Существует пара типов турбореактивных авиамоделей. Входной билет в элиту авиамодельного спорта стоит около 2000 евро (1600 — самый несложный двигатель, 250 — несложная модель-тренер, 150 — простенькая электроника и сервомашинки). Лишь вот на этом этапе никто не останавливается.
Однодвигательные
Самый популярный тип реактивных моделей. Значительно чаще видятся копии МиГ-15, F-5E, F-16. МиГ-21, Albatros, BAE Hawk.
Именно на копии Hawk отечественная команда RUSJET завоевала серебро Мирового чемпионата 2007.
Двухдвигательные
Пара лет назад многие двухдвигательные копии в действительности имели один двигатель из-за дороговизны турбин и сложностей с запуском. на данный момент от данной практики отказались. Самые популярные двухдвигательные копии — F-15, F-18, Me-262, Су-27 и, само собой разумеется, МиГ-29.
Многодвигательные
Очень дорогой класс реактивного авиамоделизма. В большинстве случаев, такие модели строятся на деньги компаний-спонсоров и участвуют в разных шоу. Самый известны копии восьмидвигательного В-52, четырехдвигательных Airbus A-380, A-340 и легендарного Boeing 747.
Турбореактивные
Существует менее эффектный, но не меньше сложный класс турбовинтовых моделей-копий. На них ставят, в большинстве случаев, вертолетные турбореактивные модельные двигатели. Чаще видятся копии спортивных пилотажных самолетов.
Из-за малочисленности жанра назвать какие-то хиты затруднительно.
Статья размещена в издании «Популярная механика» (№59, сентябрь 2007).
<
h4>