Те, кто читал мои предыдущие статьи, должны были заметить мой интерес к моделям класса "ультрамикро". Данная статья описывает проект, который является логическим продолженим моих предыдущих проектов.
В ней пойдет речь о постройке сверхлегкой модели-копии последнего в СССР поршневого истребителя ЛА-11.
-----------------------
Примечание:
Мои предыдущие статьи на тему "ультрамикро" и о "бумажных технологиях":
1.
2.
3.
Цели и задачи проекта.
В этом проекте я поставил себе цель построить по т.н. бумажной технологии модель копию истребителя ЛА-11, с редукторной БК мотоустановкой собственной конструкции со следующими основными параметрами:
- Взлетный вес модели до 35 грамм, а еще лучше, если удастся, в пределах 25-30 грамм,
- Масштаб модели 1:24, размах крыла около 408 мм,
- Максимальная копийность - насколько удастся, c прозрачным фонарем и интерьером кабины.
На мой взгляд для решения этой цели очень хорошо подходят т.н. бумажные технологии постройки из распушенной на два слоя потолочной плитки или пенопластовых пластин толщиной 1.5-2 мм. В идеале хотелось бы построить полноценную микромодель копию с хорошим внешним видом и убирающимся шасси. Последнее - это как бы предельное пожелание. Если удастся выдержать вес модели ниже моделей-полукопий ParkZone , да еще и перекрыть их по внешнему виду, то и это будет достойным "ответом Чемберлену". Ну а убирающееся шасси - это как бы цель за горизонтом.
Сначала несколько слов о прототипе.Это широко известный самолет конструктора Лавочкина, который был спроектирован в 1947 году и был последним поршневым истребителе в истории СССР, а может и всего мира. Его ТТХ вы можете найти в Википедии .
Рис 1. ЛА-11 СССР
Проектировался он как истребитель дальнего сопровождения и как ночной истребитель-перехватчик, для работы на дальних подступах к границе. Интересная особенность: у пилота, в отличие от предыдущих истребителей с меньшим временим полета, в кабине имелся писсуар. Самолет имел богатую боевую биографию: участвовал в войне в Китае и в Северной Корее.
Рис 2. ЛА-11 во время военных действий в Китае. Пилот Ли-Си-Цын.
Рис 3. ЛА-11 с Северокорейскими опознавательными знаками. Пилот Ком-Ир-Ни-Cен.
Основа для разработки модели.
В качестве основы для разработки модели были выбраны бумажные развертки стендовой, бумажной модели-копии некоего Zharkov-а в масштабе 1:32, найденные в интернете. Эти развертки были увеличены 1.333 раза, для получения масштаба 1:24 и отпечатаны в ближайшем фотоцентре "Кодак" на матовой фотобумаге размером 30х40 см.
Для проверки сходимости разверток, я решил для начала просто изготовить эту модель из фотобумаги по обычной бумажной технологии, а уже после этого приступить к постройке модели из пенопласта по той же технологии. Вот о постройке бумажного прототипа модели и пойдет речь в первой части моего рассказа...
Такой подход: сперва бумажная модель, а потом пенопластовая модель, позволяет:
- Оценить сходимость разверток и внести в них нужные кррективы.
- Отсеять лишние детали бумажной модели т.е. то, что не нужно делать по бумажной технологии, выгоднее сделать по иной. Например некоторые мелкие детали будут более простыми и копийными в объемном исполнении.
- Оценить, зная удельный вес использованной бумаги, пределы веса планера(модель без начинки) из пенопласта заранее, по весу бумажной модели.
- Получить хорошую стендовую бумажную модель почти идентичную проектируемой летающей, что представляет самостоятельный интерес.
- Получить хорошие навыки склейки модели сверхмалого размера.
Вообще говоря печать разверток на матовой фотобумаге - это была моя ошибка. Фотобумага имеет какое-то пластиковое покрытие, которое очень плохо клеится клеем ПВА, который я хотел использовать поначалу. В итоге, немного поэкспериментировав, я стал использовать циакриновый гель, который застывает чуть медленнее чем жидкий циакрин и позволяет легко позиционировать склеиваемые детали несколько секунд после соединения, а с другой стороны схватывает детали достаточно быстро - быстрее чем ПВА обычную бумагу.
Процесс сборки бумажного прототипа.
Инструменты и исходные материалы перед Вами на рис 4 ниже:
Рис 4. Исходные материалы и инструменты.
Порядок сборки модели соответствует описанию г-на Zharkov-а за небольшими и несущественными изменениями.
Рис 5. Первые детали модели: кабина пилота, фары в крыло и ниши для
убранного шасси.
На рисунке 5 хорошо видны детали кабины пилота: ручка управления, кресло пилота, есть, но не видны: приборная доска, педали управления рулем направления и другие рукоятки. Не хватает только самого пилота. Надо подумать над этим при постройке модели - он мог бы сильно повысить степень копийности модели.
Крыло модели разработано далеко не упрощенно, имеется минимально необходимый набор нервюр для получения профиля, картонный лонжерон и усиленная задняя кромка.
Рис 6. Нервюры и лонжерон из картона.
Для вырезания отдельных деталей использовался классический модельный нож, показанный на рис.6. Он дает возможность резать детали с максимально возможной точностью в отличие от ножниц. Ножницы я использовал только для чернового отделения деталей от листов и в случаях, когда особая точность реза не требовалась.
Рис 7. Сборка набора крыла.
В этой бумажной модели сборка набора крыла ведется без стапеля. Для летающей модели - это не есть хорошо ибо возможны перекосы. Для настоящей модели потребуется стапель, видимо из пенопласта. Но пока делаем все согласно инструкциям Zharkov-а.
Рис 8. Склеена обшивка крыла.
В обшивку крыла сразу монтируются блистеры фар и ниши под шасси. В будущей модели это будет делаться иначе.
Рис 9. Вклейка набора крыла в обшивку.
После вклейки набора крыло принимает окончательный вид - рис 10.
Рис 10. Окончательно склееное крыло без законцовок.
Пора приступать к выклейке фюзеляжа. В будущей пенопластовой модели сборка фюзеляжа ничем не будет отличаться от сборки бумажной модели, надо будет только на шпангоутах сделать коррекции на толщину пенопластовых пластин обшивки.
Рис 11. Полностью собранное крыло и отдельные детали фюзеляжа.
Сначала в фюзеляж вклеивается кабина пилота, затем фюзеляж наращивается другими секциями по направлению к хвосту самолета.
Рис 12. Уже похоже на самолет.
Самая сложная часть в сборке этой бумажной модели это хвостовое оперение. Здесь оно собирается навесу, что грозит существенными перекосами. В будущей модели оно будет собираться отдельно на стапеле и только потом монтироваться на фюзеляже.
Рис 13. Законченное хвостовое оперение.
Когда хвост закончен, наращиваем фюзеляж в сторону носа - рис 14.
Рис 14. Приклеена часть капота двигателя.
Для завершения средней части фюзеляжа не хватает фонаря кабины. Я не рискнул сразу делать окончательный вариант фонаря и сначала сделал "черновую" кабину из белой бумаги и пленки для заворачивания цветов.
Рис 15. "Черновая" кабина пилота.
Оказалось, что я еще не совсем потерял навыки работы с прозрачными материалами, но выяснилось, что использованная пленка имеет недостаточную жесткость.
Рис 16. Примерка черновой кабины.
Пришлось порыться в моих залежах и найти какие-то блистеры из лексана толщиной 0.1 мм, которые я успешно использовал для склейки окончательного варианта фонаря кабины пилота - рис 17.
Рис 17. "Чистовой" и "черновой" варианты фонаря.
Сразу после изготовления фонаря он был успешно вклеен на место в средней части фюзеляжа.
Рис 18. Практически завершенный фюзеляж бумажной модели.
Далее настала очередь шасси. Никаких особенностей тут нет. Единственное что я усовершенствовал по сравнению с технологией по описанию - это то, что я вклеил внутрь трубок шасси зубочистки диаметром 2.0 мм, которые немного торчат из этих трубок. Это потом помогло правильно смонтировать шасси в нишах. Технологи склейки стоек видна на рис 19.
Рис 19. Склейка стоек шасси.
Конечно же в окончательной модели стойки будут сделаны иначе. Скорее всего из карбоновых трубок. Ну а здесь бумажные технологии в полный рост. Берется зубочистка, к ней приклеивается край развертки трубки (рис 19.), затем развертка туго наворачивается на зубочистку и край развертки фиксируется циакриновым гелем.
Рис 20. Детали колес из картона.
Здесь колеса собираются из 6-ти слоев картона толщиной 0.5 мм - рис 21.
Рис 21. Склейка колес из картонных заготовок.
После склейки всех 6-ти заготовок колеса приняли почти окончательный вид - рис 22.
Рис 22. Склеенные колеса.
Для придания законченного вида колесам используется легкий "шкуринг" и покраска сглаженного торца автомобильным фломастером с черной нитрокраской.
До этого момента я решал надо ли в этой бумажной модели делать съемное крыло или вклеить его в фюзеляж, как это предусмотренно конструкцией этой бумажной модели. Решил вклеить. После этого еще пришлось немного повозиться с приклейкой зализов крыла и фюзеляж обрел законченность - рис 23.
Рис 23. Завершенный на 99% фюзеляж с крылом.
Рис 24. Монтаж шасси.
Немного пришлось укоротить только подкосы шасси по месту. Они были длиннее чем нужно примерно на 5 мм. Но в общем этот узел никаких затруднений не вызвал. Смотированное шасси можно рассмотреть на рис 24 и рис 25.
Рис 25. Модель на собственных колесах...
Наступил момент истины, важный для будущей модели - весовая прикидка. Вся модель собрана за исключением винто-моторной группы и настал момент контрольного взвешивания.
Рис 26. Взвешивание модели.
Вес бумажного прототипа - чуть меньше 70 грамм(на весах 69.65 гр). Удельный вес использованной фотобумаги - 2.1-2.2 грамма/кв.дм. Удельный вес листов распущенной пополам потолочки или 1.5 мм листов пенопласта - 0.65-0.7 гр. Так что если постараться, то вес чистого планера из пенопласта(потолочки) будет не тяжелее 20-23 грамм, а если постараться то и еще меньше. Ведь на бумажную модель весом 70 грамм вылито чуть ли не 15-20 грамм клея! Так что, при cоблюдении некоторой культуры веса, можно ожидать от пенопластового планера вес порядка 15-20 граммов. Результат обнадеживает и делает реальностью поставленную выше цель.
Ну а пока идем к финишу - клеим винтомоторную группу бумажного самолетика.
Рис 27. Сборка винта.
Рис 28. Собранная винто-моторная группа.
Рис 29. Законченная бумажная модель.
Для сравнения размеров рядом с бумажной моделью на рис 30-31 снята летающая пенопластовая модель Р-51 Мустанга от ParkZone с 4-х канальным радиоуправлением с взлетным весом 38 грамм , которая живет в моем ангаре уже третий год и за время полетов и экспериментов с ней уже потеряла кок, а также готовится к замене мотоустановки на более эффективную на основе БК и редукктора.
Рис 30. Почти коллеги - один реальная RC-модель, другой - бумажный прототип.
Рис 31. Другой ракурс двух моделей.
Почему я долго не вклеивал крыло в фюзеляж. Потому что, по дороге, меня посетила мысль из моего детства. Во время моих занятий в авиамодельном кружке СЮТ г.Кишинева, один мой приятель склеил бумажную, летающую кордовую модель самолета с коллекторным электромотором. Потому у меня появилась мысль: а не сделать ли эту бумажную модель летающей? Это ведь неплохая идея! Только с радиоуправлением. Вес бумажной модели 70 грамм вполне это позволяют, жесткость модели и профиль крыла и оперенья тоже вполне "летабильные". С микроначинкой в 10-15 грамм (смотрите статью ) такая модель вполне полетит. Правда будет не зальная модель, т.к. летать она будет из-за веса только на большой скорости, но вполне будет! Потом я решил не отвлекаться от поставленной цели (выше в начале) и отложить такую идею на потом.
Итоги проделанной работы:
- Имеем красивую, почти стендового качества бумажную модель.
- Подтверждены прикидки веса будущей пенопластовой модели.
- Подтверждена сходимость бумажных выкроек с точностью минимум 0.5 мм или выше.
- Определено что именно в будущей модели делать по бумажным технологиям, а что по традиционным.
- Получена неплохая тренировка в склейке.
- Родилась идея на будущее - чисто бумажная RC-микромодель.
Лично я такими итогами очень даже доволен. Еще один полезный результат - пальцы сломанной в феврале левой руки в процессе изготовления модели приобрели практически исходную подвижность (почти как до перелома запястья)! Хорошая тренировка для пальцев!
Спасибо за внимание.
Николай.
Примечание:
Мои предыдущие статьи на тему "ультрамикро" и о "бумужных технологиях":
1.
2.
3.
Начнем с моих странных ассоциаций 🙂 .
Думаю, что очень многие люди возрастом старше среднего (может и помоложе тоже) помнят старый детский фильм, снятый по книге Л.И.Лагина «Старик Хоттабыч». Ни в кино, ни в книжке конечно ничего не говорится о конструктивно-силовых схемах самолетов:-), однако определенные ассоциации у меня все же в голове обозначились.
Хоттабыч тогда «наколдовал» очень красивый телефон из цельного куска мрамора. Забавно, однако работать такой аппарат именно по причине «мраморности» естественно не мог, хотя и выглядел роскошно.
Похожесть момента заключается в том, что ведь и самолет можно сделать из «цельного куска чего-нибудь ». Однако, при этом он так же, как неработающий мраморный телефон, вряд ли сможет выполнять какие-либо полезные функции. Очень вероятно, что и летать он тоже не сможет.
Это только небольшие и сильно упрощенные модели самолетов времен того же фильма мальчишки (и я в их числе:-)) делали из цельных деревянных дощечек. Летали они неплохо, но это были всего лишь модели. Полет ради самого полета.
Действительность .
Любой самолет, от простейшего кукурузника до современного дальнемагистрального лайнера или скоростного истребителя, – это есть летательный аппарат тяжелее воздуха на службе у человека. Исходя из такого определения, он должен обладать несколькими, так сказать, фундаментальными качествами.
Это, во-первых , хорошие аэродинамические свойства, в основе своей означающие достаточную (лучше побольше:-)) и минимальное аэродинамическое сопротивление. Во-вторых , достаточная возможность для самолета уверенно нести не только самого себя со всеми своими агрегатами и системами, но и полезную нагрузку в виде различных грузов, пассажиров или же вооружения.
При этом как полезная нагрузка, так и все собственно самолетное оборудование должно быть размещено так, чтобы максимально возможно не ухудшать первое качество.
Самолет в процессе эксплуатации находится под действием различных силовых факторов. Это силы аэродинамические, возникающие в полете, массовые нагрузки под действием собственного веса элементов, а также усилия от устройств, агрегатов и грузов внутри самолета и так или иначе подвешенных снаружи.
А посему, третьим необходимым качеством должна быть достаточная прочность конструкции и ее жесткость, обеспечивающие безопасную и уверенную эксплуатацию летательного аппарата как на различных режимах полета, так и на земле. При этом она должна вступать в наименее возможное противоречие с первыми двумя качествами.
Ну, и последнее (но отнюдь не по значимости!) очень важное свойство. Конструкция самолета при всех условиях хорошей вместимости, высокой прочности и отличных летных характеристик должна обладать по возможности минимальной массой .
Все эти свойства и качества так или иначе влияют друг на друга и учитываются при выборе силовых схем и компоновки летательного аппарата и его основных частей. К основным, как известно, относятся и фюзеляж. Вот о нем и его возможных конструктивно-силовых схемах и поговорим чуть подробнее.
Фюзеляж .
Этот элемент является в некотором роде функциональным центром всей конструкции самолета, собирая ее части воедино. Он воспринимает все типы вышеуказанных силовых воздействий, усилия от присоединенных к нему крыла, оперения и агрегатов, а также от избыточного внутреннего давления воздуха.
Распределение нагрузок на весь фюзеляж и его конструктивные элементы изучает, в частности, раздел всем известного сопромата – строительная механика . Интересная наука, насколько простая, настолько же и сложная. Без некоторых ее специфических терминов нам здесь не обойтись, хотя, конечно, никаких сложностей не будет, потому как не наш формат 🙂 …
Существует несколько конструктивно-силовых схем фюзеляжа.
Ферменный тип .
На заре развития авиации, в предвоенные и военные годы (1-я и 2-я мировая война) достаточно широко был распространен ферменный тип конструктивно-силовой схемы . Фюзеляж сам по себе представлял пространственную ферму жесткого или же так называемого жестко-расчалочного типа. Силовые элементы такой конструкции – это стойки, лонжероны, раскосы, расчалки, распорки, различные расчалочные ленты и ферменные пояса.
Элементы ферменного каркаса фюзеляжа.
На первых «этажерках» (например, самолетах типа «Фарман») он вообще не был похож на фюзеляж в общепринятом сейчас понимании. Простая безобшивочная ферма для соединения всех частей аэроплана воедино в определенном порядке. Материалом для нее служило дерево.
Но в дальнейшем с ростом скоростей и нагрузок такой фюзеляж видоизменялся. Появилась необходимость в обшивке. В качестве таковой достаточно широко применялось техническое текстильное полотно , на некоторых конструкциях даже вплоть до начала 60-х годов.
Техническая ткань ПЕРКАЛЬ.
Такое полотно представляет из себя хлопчато-бумажную ткань повышенной прочности. Наиболее известным его видом является перкаль . Области ее применения на самом деле достаточно широки (в зависимости от толщины). Она до сих пор, например, применяется для изготовления постельного белья класса «люкс». В техническом же плане ее еще в конце 18-го века начали использовать при изготовлении корабельных парусов.
В этой области она применяется и по сей день, а в первой половине 20-го века использовалась в качестве внешней обшивки самолетов. При этом перкаль пропитывали специальными лаками (типа эмалита), что придавало ей определенную влагостойкость, а также влаго- и воздухонепроницаемость.
Ткань АСТ-100.
Две любопытные детали. 1.Слово «перкаль » в русском языке женского рода (ткань), но применительно, в частности, к авиации распространено употребление его в мужском роде. То есть перкаль – «он». 2. Перкаль в свое время получил смешное, но очень меткое прозвище «детская пеленка авиации».
Среди технических тканей, применяемых в СССР в авиастроении, помимо перкаля достаточно широко использовались (и используются при необходимости) ткани АСТ-100 , АМ-100 , АМ-93 , имеющие улучшенные характеристики по сравнению с перкалем, хотя суть, в общем-то, оставалась той же.
В качестве фюзеляжной обшивки также применялось дерево, в облегченном варианте, конечно. Это мог быть, например, клеенный деревянный шпон или фанера малых толщин, иногда для некоторых элементов конструкции бакелитовая (дельта-древесина).
Недостатки .
Однако, ферменная конструктивно-силовая схема имела недостатки, которые в процессе довольно бурного развития авиации в конечном итоге все-таки отодвинули ее на задний план.
Обшивка таких фюзеляжей, иначе еще называемая «мягкой», конечно же была не всегда достаточно прочной. Но главное в том, что такая обшивка не работает, как силовой элемент в комплексе с ферменной конструкцией и не включена в силовую схему фюзеляжа (неработающая обшивка).
Она воспринимает только местные аэродинамические нагрузки с частичной передачей их на ферменный каркас, то есть является дополнительным элементом конструкции, обладающим ощутимой добавочной (лишней) массой, но не делающей вклада в общую силовую работу.
В общем-то, основной ее задачей является формирование более-менее обтекаемых аэродинамических поверхностей, то есть по сути уменьшение лобового сопротивления с возможной попыткой образовать некоторые замкнутые внутренние полости в фюзеляже, которым можно было бы найти полезное применение.
Мягкая обшивка самолета Sopwith Pup.
Кроме того, приемлемой долговечностью и сохранностью в процессе эксплуатации под действием атмосферных факторов мягкая обшивка тоже не отличалась. Особенно это касалось полотна. И, если военные самолеты не обладали большим сроком службы во многом из-за специфики их применения, то набиравшая обороты гражданская и транспортная авиация однозначно требовала аппараты с более длительным сроком использования.
Да и попытка использовать внутренние полости тоже была малоэффективна. В пространственной ферме достаточно сложно компоновать грузы и внутреннее оборудование из-за неизбежного наличия подкосов, растяжек и др., что, конечно, делает практически невозможным нынешнее применение таких фюзеляжей на большинстве «серьезных» самолетов, за исключением отдельных моделей легкомоторной или спортивной авиации.
«Металлизация… »
В стремлении справиться с этими и другими недостатками и как-то улучшить положение, появились опыты с применением в конструкции самолетов других материалов. Взгляды некоторых «продвинутых» изобретателей обратились к металлу, а конкретно к стали . Каркасы ферменных фюзеляжей все чаще выполнялись из стальных труб или открытых профилей, обычно с применением сварки.
Самолет REP 1.
Первым самолетом со стальным ферменным фюзеляжем считается самолет француза Роберта Эсно-Пельтри (Robert Esnault-Pelterie) REP-1 . Остальная силовая конструкция этого аэроплана была деревянной, а обшивка полотняной. Самолет полетел в ноябре 1907 года. Летал он медленно (около 80 км/ч) и недалеко – порядка нескольких сотен метров.
В середине 20-х годов, когда самолеты уже, можно сказать, научились летать, стальных ферменных каркасов строилось уже больше, чем деревянных. При этом обшивка чаще всего была все еще полотняная или фанерная. Да и в качестве материала для дополнительных силовых элементов частенько использовалось дерево.
Но уже в начале 1910-х годов строились первые цельнометаллические самолеты. Как в конструкции, так и в материалах существовало определенное разнообразие, несмотря на единичные, по сути дела, экземпляры таких летательных аппаратов.
Не все из них сумели подняться в небо. Некоторые не сделали этого никогда, некоторые не с первого раза, а только после переделок. Главная причина тому была одна – большая масса . Ведь самолеты такого типа строились тогда практически наугад.
Например, первым реально полетевшим самолетом, в котором каркас фюзеляжа, крыла и обшивка были сделаны из стали стал немецкий самолет конструкции профессора Ганса Рейсснера (Hans Reissner) сделанный при участии, содействии и, в общем-то, на деньги фирмы Junkers . Самолет был сделан по схеме «утка» и носил то же название – Ente (нем.).
Самолеты Рейсснера.
В первом варианте фюзеляж не имел обшивки. Самолет полетел не сразу, однако в мае 1912 года это все-таки произошло. В дальнейшем он летал относительно успешно, пока в январе 1913 года не произошла катастрофа с гибелью пилота. Аппарат попал в штопор.
Однако, в течение этого же года самолет восстановили, несколько изменив его конструкцию (добавились кили). Фюзеляж получил полотняную обшивку и аэроплан продолжил полеты.
В 1915 году одним из самых известных полетевших цельно-металлических летательных аппаратов стал самолет все той же фирмы Junkers — Junkers J 1 . На нем основные элементы были стальные, в том числе и обшивка всех элементов конструкции, сделанная из тонких листов стали. Летные характеристики его правда оставляли желать лучшего. Он получил прозвище Blechesel (что-то типа «жестяной осел») и в серию не пошел.
Цельностальной самолет Junkers J 1.
Вместо него достаточно массово строили следующий самолет Юнкерса –J4 (или Junkers J I (римская цифра)). Он тоже был цельнометаллическим, но не цельностальным, потому что задняя часть ферменного фюзеляжа и обшивка крыла и оперения была сделана не из стали.
Самолет Junkers JI (J4).
И, вообще-то говоря, первым цельно- металлическим самолетом, поднявшимся в воздух был самолет французов Шарля Понше и Мориса Прима (Charles Ponche, Maurice Primardо) под названием Ponche-Primard Tubavion .
Название происходило от конструкции фюзеляжа, в основе которой была стальная труба, а на ней уже «вешались» все остальные элементы. В качестве обшивки использовались листы алюминия. Фюзеляж имел обтекатели и защитные кожухи.
Самолет Ponche-Primard Tubavion.
Самолет, построенный в 1911 году, летать отказывался по причине большой массы и слабосильного мотора. После того, как с него сняли все кожухи, некоторые колеса шасси и еще кое-какие детали, он все же полетел в марте 1912 года. В дальнейшем обшивка крыла все-таки была заменена на полотняную.
Улучшенный вариант самолета Ponche-Primard Tubavion.
Масса всегда была и остается одним из основных критериев возможностей самолета. Делать элементы конструкции, обладающие традиционной прочностью металла и легкостью дерева было мечтой любого тогдашнего энтузиаста от авиации. Именно поэтому на первые позиции стал выходить не так давно освоенный в массовом производстве алюминий.
Первоначально были попытки использования чистого алюминия в виде листов для обшивки, вместо полотна. Пример – вышеупомянутые аэропланы Tubavion и Junkers J I. Однако, чистый алюминий – металл, как известно, мягкий и непрочный, и несмотря на его очень соблазнительное качество — легкость, применение его в виде материала для силовых (работающих) элементов крайне малопродуктивно.
Например, на самолете Junkers J I обшивка была алюминиевая из листов толщиной 0,09 мм. Она была гофрирована для упрочнения и возможности восприятия некоторых нагрузок, но деформировалась и разрывалась даже при нажатии рукой, в частности во время перекатывания аппарата по земле.
Дюралевая задняя часть ферменного фюзеляжа и алюминиевая обшивка самолета Junkers J I.
Однако, на этом же самом самолете задняя часть ферменного фюзеляжа была изготовлена из другого, заслуживающего гораздо большего внимания материала. И хотя алюминий в последствии получил символическое название «крылатый металл» , оно, говоря точнее, должно быть адресовано для его сплава, называющегося дюралюминий (или дюраль). Именно этот сплав является сейчас основой всей мировой авиации.
Дюралюминий значительно выгоднее алюминия в массовом и прочностном отношении. То есть практически при той же массе этот сплав обладает значительно большей твердостью, прочностью и жесткостью. Марок этого сплава достаточно много, в том числе и в разных странах. Отличия марок могут быть как в составе элементов, так и в технологии изготовления (термообработка). Однако, в основном это сплавы состоящие из легирующих добавок (медь – около 4,5%, магний – около 1,5% и марганец – около 0,5%) и самого алюминия.
Название дюралюминий (дуралюмин, дуралюминий, дюралюмин) происходит от названия немецкого города Дюрен (Düren), где в 1909 году было впервые начато промышленное производство этого сплава. А слово дюраль , которое у нас употребляется скорее как жаргонное, на самом деле фирменное название (Dural®).
Одна из самых известных марок дюраля, производящихся в России (СССР) – Д16 . Он так или иначе применен на всех самолетах, произведенных или производящихся у нас, хотя, конечно, достаточно и других более специализированных или совершенных в прочностном отношении марок(например, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1 и др.).
А начиналось все с первой половины 1922 года, когда в СССР был получен первый советский алюминиевый сплав, пригодный для авиастроения и не уступающий по характеристикам тогдашним немецким сплавам.
Назвали его кольчугалюминием , по названию г.Колчугино Владимирской области, в котором располагался металлургический завод. Он отличался от немецкого дюралюминия добавкой никеля (около 0,3%), иным соотношением меди и марганца, а также термообработкой.
Самолет АНТ-2, построенный полностью из кольчугалюминия.
Название со временем было заменено на традиционное и сплав получил наименование Д1 , под которым используется до сих пор, хотя и не так часто из-за достаточно низких характеристик по сравнению с вновь разработанными материалами.
Появление в достаточно широкой эксплуатации дюралюминия сделало возможным выполнить обшивку в конструктивно-силовой схеме с ферменным фюзеляжемболее прочной и долговечной. Для некоторых моделей самолетов листы дюраля делались гофрированными с целью повышения ее устойчивости.
Гофрированная обшивка самолета ТБ-1.
Гофрированная обшивка самолета Junkers-52
Гофрированная дюралевая обшивка фюзеляжа такой схемы могла в некоторой степени работать на восприятие изгибающего момента (на крыле она работала на кручение) и становилась таким образом «частично работающей» . Однако, это «частичность» не устраняла главных недостатков ферменной конструкции. Обшивка не была включена в общую силовую схему и, по большей части, играла роль элемента с дополнительной массой.
Балочные фюзеляжи .
С развитием подходов к авиационному конструированию, освоением новых материалов и приобретением опыта появилась возможность разработки новых типов конструктивно-силовых схем , в которых обшивка уже становилась полностью рабочим элементом (рабочая обшивка ).
Фюзеляж - коробчатая балка.
Наиболее рациональной для большой авиации и лишенной недостатков ферменных фюзеляжей стала конструкция, представлявшая собой тонкостенную оболочку (собственно обшивка большей или меньшей толщины), подкрепленную изнутри различными силовыми элементами (силовым каркасом или силовым набором , продольным и поперечным) и имеющая полезные внутренние объемы.
В этом случае фюзеляж называют балочным (балочный тип), то есть, говоря терминами из строительной механики, он представляет из себя тонкостенную коробчатую балку, которая закреплена на крыле и воспринимает на себя перерезывающие силы и изгибающий момент, в любом своем сечении, в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также крутящий момент.
В частности… Крутящий момент от вертикального оперения нагружает обшивку всего контура, создавая в ней касательные напряжения. Вертикальная сила от стабилизатора воспринимается обшивкой боковых поверхностей фюзеляжа параллельных действию силы — работа на сдвиг.
Изгибающий момент стабилизатора воспринимается обшивкой и подкрепляющими элементами верхней и нижней части фюзеляжа (растяжение-сжатие). Поперечная сила от киля также нагружает верхнюю и нижнюю части фюзеляжа, параллельные действию силы, вызывая в них касательные напряжения.
Кроме того в районе герметизированных отсеков к нагрузкам присоединяется и избыточное внутреннее давление, действующие изнутри фюзеляжа при полетах на высоте. Активное участие в процессе восприятия нагрузок принимает работающая обшивка . Примерная схема возможного их действия показана на рисунке (по материалам ЦНИТ СГАУ).
Нагрузки, действующие на балочный фюзеляж.
Фюзеляжи балочного типа в процессе разработки различных конструкций разделились на три вида. Первый — это фюзеляж типа «монокок» , во французском «мonocoque». Слово произошло от греческого «monos» – «единый» и французского «coquе» — скорлупа. В таких конструкциях внешняя оболочка, то есть обшивка, является главным силовым элементом, иногда единственным, воспринимающим все силовые факторы.
Она может быть достаточно мощной и жесткой и какие-либо дополнительные поперечные силовые элементы обычно не требуются и могут устанавливаться только в местах, где есть какая-то дополнительная сосредоточенная нагрузка, то есть какие-либо внешние подвески, присоединение крыла или каких-либо агрегатов (обычно это шпангоуты), в местах вырезов в фюзеляже или же в местах, где соединяются отдельные листы обшивки (чаще всего стрингеры).
То есть фюзеляжи самолетов по сути дела могут быть без работающего каркаса. Первые такие образцы появились уже в 1910-х годах. Это были самолеты чаще всего спортивной направленности, то есть для достижения больших скоростей. С этой целью использовались заглаженные фюзеляжи круглого сечения, имеющие ощутимо меньшее лобовое сопротивление по сравнению с ферменными.
Реплика самолета Deperdussin Monocoque.
Типичным представителем такого класса самолетов был французский спортивный аэроплан Deperdussin Monocoque . Сам принцип изготовления его фюзеляжа стал основой названия этого самолета (Monocoque).
Фюзеляж состоял из двух продольных половин, каждая из которых выклеивалась из трех слоев деревянного шпона в специальных формах в виде раковин (или скорлупы). Далее эти половины соединялись, склеивались между собой и обклеивались тканью.
Монококовые фюзеляжи достаточно дороги в изготовлении, и окончательно они потеснили ферменные только после Второй мировой войны, когда исчезла необходимость быстрого выпуска большого количества боевых самолетов.
Однако типичный монокок, хорошо воспринимая растяжение и изгиб, гораздо хуже работает на сжатие (зависит от толщины и жесткости обшивки конечно), поэтому подавляющее большинство фюзеляжей современных самолетов построено с внутренним подкрепляющим силовым набором. Такие конструктивно-силовые схемы носят название полумонокок (услиленный монокок), и в них обшивка работает совместно с продольным набором силовых элементов.
Полумонококовые конструкции, в свою очередь, бывают двух видов: балочный стрингерный (стрингерный полумонокок) и балочный лонжеронный (лонжеронный полумонокок).
Стрингерный полумонокок. Фюзеляж самолета ATR-72.
В первом работающая обшивка подкреплена продольными силовыми элементами – стрингерами . Их довольно большое количество и расположены они достаточно часто, что позволяет обшивке совместно с ними воспринимать весь изгибающий момент (помимо других нагрузок – крутящий момент и перерезывающая сила), работая при этом на растяжение-сжатие. Устойчивость обшивки повышают шпангоуты, установленные с относительно малым шагом.
Во втором изгибающий момент воспринимается специальными продольными элементами – лонжеронами и балками . Количество их невелико и они имеют обычно большое сечение. Обшивка же, подкрепленная стрингерами, воспринимает крутящий момент и перерезывающую силу, работая только на сдвиг, и практически не участвуя в восприятия изгиба.
Лонжеронная схема. А - лонжероны, В - стрингеры, D - работающая обшивка.
На рисунке (из материалов ЦНИТ СГАУ) показаны действие усилий (перерезывающие силы, изгибающий и крутящий моменты), воспринимаемых лонжеронным фюзеляжем (общая картина).
Нагрузки, воспринимаемые в балочной лонжеронной схеме.
Основная масса современных самолетов, как уже говорилось, имеют фюзеляжи типа полумонокок. Лонжеронный вариант достаточно выгоден для военных самолетов с двигателем в хвостовой части фюзеляжа. В этом случае в фюзеляже удобно размещать узлы крепления двигателя, делать вырезы между лонжеронами под необходимые полезные объемы (кабина, топливные баки, агрегаты) без нарушения целостности главных силовых элементов.
Стрингерные фюзеляжи выгодны для транспортных и пассажирских самолетов. Однако вырезы в таких фюзеляжах нарушают целостность силовых элементов, поэтому в таких местах требуется усиление каркаса.
Фюзеляж самолета В-17G. Стрингерный полумонокок.
Совмещенная конструкция фюзеляжа самолета Hawker Typhoon MkIB. Передняя часть - ферменная, задняя часть - полумонокок.
Самолет Hawker Typhoon MkIB.
Так как плюсы и минусы есть у всех типов и вариантов конструкций, то, в принципе, возможно их совмещение в определенном смысле в пределах одного летательного аппарата. Количество и сечение стрингеров, сечение лонжеронов и толщина обшивки может меняться в разных местах фюзеляжа. Все зависит от типа, предназначения, параметров летательного аппарата и его оборудования.
Ферменные фюзеляжи в настоящее время используются редко и в основном для самолетов малой авиации и спортивных. Примером может служит спортивный Су-26 , имеющий ферменный стальной фюзеляж и стеклопластиковую обшивку на нем (стеклопластиковые панели с пенопластовым заполнителем).
Силовая конструкция самолета Су-26.
Немного геодезии .
Существует еще один тип конструктивно-силовой схемы , применявшийся в 30-х годах при изготовлении самолетов, правда значительно реже классических схем. Это так называемая геодезическая конструкция планера, то есть фюзеляжа и крыла.
В этой конструкции силовые элементы, воспринимающие нагрузки, располагаются вдоль геодезических линий. Для фюзеляжа, который по форме близок к цилиндру – это винтовые линии (спирали) и окружности. В итоге образуется сетчатая конструкция с узлами соединения элементов в многочисленных точках пересечения.
Она воспринимает крутящий момент и перерезывающие силы. Изгибающий момент воспринимают дополнительные лонжероны в фюзеляже. Силовыми элементами в этом случае служат легкие и тонкие профили. Вся конструкция отличается высокой прочностью при относительно малой массе .
Бомбардировщик Vickers Wellington.
Боевые повреждения фюзеляжа самолета Vickers Wellington.
Кроме того, она в отличие от ферменной схемы полностью оставляет свободными все внутренние полости фюзеляжа, что былохорошим плюсом особенно для больших самолетов. Также при постройке такой конструкции легче было соблюсти требуемые аэродинамические формы без больших затрат на приспособления и инструменты.
Геодезическая схема также могла быть полезна для повышения боевой живучести военных самолетов. Так как каждый элемент конструкции мог воспринимать нагрузки других элементов при их разрушении, то боевое повреждение часто не вело к фатальному разрушению всей конструкции.
По такой схеме, например, был построен британский бомбардировщик Vickers Wellington (производился в 1936-1945 годах). Однако, обшивка в этой схеме была неработающая (на Веллингтоне полотняная). С ростом скоростей полета она не выдерживала аэродинамических нагрузок, и профиль крыла деформировался. Это стало одной из причин отказа от такой схемы уже в послевоенное время.
Немного более конкретно о силовых элементах.
Продольный силовой набор .
Стрингеры . Продольные силовые элементы для подкрепления обшивки. Работают вместе с обшивкой на растяжение-сжатие, а также увеличивают ее устойчивость при работе на сдвиг от кручения фюзеляжа. Обычно устанавливаются по всей длине фюзеляжа .
Профили стрингеров и лонжеронов.
Изготавливаются из готовых профилей различной конфигурации, как замкнутой, так и разомкнутой и могут иметь различные уровни прочности. Материал — дюралюминий различных марок (например Д16 и В95), в зависимости от конкретных преобладающих условий работы стрингера.
Лонжероны (балки). В общем-то похожи на стрингеры, но имеют более мощное сечение. Часто являются одним из основных конструктивных элементов, не только фюзеляжа, но и крыла и хвостового оперения, применяются, в принципе во многих инженерных конструкциях, а не только в авиации. Многие наверняка слышали о об автомобильных лонжеронах.
Бимс в конструкции полумонокока.
Основная функция – восприятие изгибающего момента и осевых сил, т.е. работа на растяжение-сжатие.Однако, лонжерон коробчатого сечения может участвовать и в восприятии крутящего момента. Лонжероны могут быть цельными или составными, состоящими из нескольких профилей. Материал – алюминиевые сплавы и сталь различных марок.
Коробчатые лонжероны , одна из стенок которых – обшивка, часто располагают по окантовке больших вырезов в фюзеляже для их усиления. Например, в районе грузового люка на транспортных самолетах. Такие лонжероны называют бимсы .
К вспомогательному продольному силовому набору можно отнести также полы, в частности в отсеках транспортных самолетов и салонах пассажирских самолетов, основу которых составляют силовые балки.
Поперечный силовой набор .
Шпангоуты. У этого элемента две основные функции. Первая – формирование и сохранение формы фюзеляжа, точнее его поперечного сечения. Для этого предназначены нормальные шпангоуты. Они подкрепляют обшивку, то есть нагружаются внешним аэродинамическим или внутренним избыточным давлением, приходящимся на обшивку фюзеляжа. Шаг их расположения выбирается из соображений ее наиболее эффективной работы. Обычно это интервал от 150 до 600мм.
Фюзеляж-полумонокок самолета Sukhoi Superjet 100. Нормальные шпангоуты и стрингеры.
Вторая – восприятие различных сосредоточенных нагрузок большой величины типа узлов крепления и соединения тяжелого внутреннего и внешнего оборудования, двигателей, различных пилонов и подвесок, присоединение консолей крыла. Это усиленные (силовые) шпангоуты . Их количество на летательном аппарате обычно значительно меньше, чем нормальных.
Примеры усиленных рамных шпангоутов.
Силовые шпангоуты обычно изготавливаются в виде рамы (рамные ), которая может быть сборной или монолитной. Сама рама работает на изгиб, распределяя внешнюю нагрузку по периметру обшивки. В любом сечении такой рамы действует и перерезывающая сила.
Усиленный рамный шпангоут с узлами крепления крыла к фюзеляжу.
Силовые шпангоуты также могут располагаться по краям больших вырезов в фюзеляже. Кроме того они используются в качестве перегородок, воспринимающих избыточное давление в гермоотсеках . В этом случае кольцевое пространство чаще всего зашивают стенкой, подкрепленной силовыми элементами типа стрингеров. Эти стенки могут иметь сферическую форму.
Обшивка . Такой же силовой элемент, участвующий в силовой работе всего фюзеляжа балочного типа. Для основной массы современных балочных фюзеляжей изготавливается из стандартных листов дюралюминия, которые формуются по очертаниям фюзеляжа. Стыковка (или нахлест) листов производится на силовых элементах (стрингерах, шпангоутах).
Наиболее распространенный способ крепления обшивки к силовому каркасу– заклепочные соединения , но может применяться сварка и склейка. Обшивка может крепиться только к продольному набору (стрингерам), только к поперечному (шпангоутам) или к тем и другим. Это, зачастую, может определять необходимую толщину (т.е. и массу) обшивки.
Первый случай хорош с точки зрения улучшения аэродинамики, так как отсутствуют вертикальные заклепочные швы и, соответственно, уменьшается аэродинамическое сопротивление. Однако, при этом обшивка с ростом нагрузок быстрее теряет устойчивость.
Чтобы этого избежать и не увеличивать ее толщину, а значит и массу всей конструкции, ее соединяют со шпангоутами. Это может делаться непосредственно или через специальные дополнительные элементы, называемые компенсаторами . В таком случае шпангоуты называют распределительными . Они дополнительно нагружаются от обшивки внутренним избыточным давлением, действующим на нее.
Второй случай, когда обшивка крепится только к шпангоутам и не подкреплена стрингерами, относится к фюзеляжам-монококам или как еще их называют обшивочным фюзеляжам . Как уже упоминалось раньше, обшивка сама по себе плохо работает на сжатие, поэтому прочность такого фюзеляжа определяется возможностями по сохранению устойчивости обшивки именно в зонах сжатия.
Чтобы эти возможности повысить для монокока есть только один способ – увеличить толщину обшивки, а значит и массу всей конструкции. Если самолет большой, то это увеличение может быть значительным. Это основная причина невыгодности фюзеляжа такого типа.
Толщина обшивки может также изменяться в разных сечениях фюзеляжа в зависимости от наличия вырезов (особенно это касается стрингерных фюзеляжей), или гермоотсеков с избыточным давлением.
Кроме того она может зависеть от места расположения обшивки на фюзеляже. Например, при воздействии собственной весовой нагрузки верхняя часть обшивки фюзеляжа работает на растяжение всей своей площадью совместно со стрингерами, а нижняя часть при этом на сжатие только площадью, подкрепленной стрингерами, поэтому и потребная толщина сверху и снизу может быть разная.
В настоящее время довольно широко применяются в качестве обшивки механически (фрезерование) или химически (травление) обработанные листы больших размеров с готовой уже переменной толщиной, а также монолитные фрезерованные панели необходимой переменной толщины с выфрезерованными подкрепляющими продольными ребрами-стрингерами .
Фрезерованные панели обшивки самолета Sukhoi Superjet 100.
Такого рода конструктивные узлы обладают большей усталостной прочностью, равномерным распределением напряжений. Отсутствует необходимость многоместной герметизации, как в заклепочных соединениях. Кроме того улучшается аэродинамика из-за снижения сопротивления в результате гораздо меньшего количества заклепочных швов.
Что касается материалов, то самым распространенным и универсальным, как уже говорилось выше, остается дюралюминий различных марок, более или менее приспособленный для различных условий работы и конструктивно-силовых схем и элементов летательных аппаратов.
Однако, при постройке самолетов, работающих в особых условиях (например, при высоком кинетическом нагреве ) применяется сталь особых марок и титановые сплавы. Ярким представителем таких самолетов является легендарный МиГ-25 , фюзеляж которого практически целиком сделан из стали и главный способ соединения его элементов – сварка.
—————————
Столь же значимыми, как и фюзеляж элементами любого самолета являются крыло и оперение. В силовом плане они также воспринимают усилия и передают их на фюзеляж, на котором все нагрузки уравновешиваются. Конструктивно-силовые схемы крыльев современных самолетов имеют много общего со схемами фюзеляжей. Но с этим мы ознакомимся уже в следующей статье на подобную тему….
До новых встреч.
В заключение картинки, которые не поместились в текст.
Шпангоуты фюзеляжа самолета F-106 Delta Dart (усиленные рамные и нормальные).
Рамные силовые шпангоуты фюзеляжа самолета F-16 с узлами крепления оборудования.
Силовой шпангоут для гермоотсека самолета Sukhoi Superjet 100.
Усиленный шпангоут в виде стенки гермоотсека.
Составные рамные шпангоуты.
Стрингеры и шпангоуты самолета Вoeing-747.
Ферменный каркас фюзеляжа самолета Piper PA-18.
Самолет Piper PA-18.
Типы конструктивно-силовых схем фюзеляжа; 1 - ферменная, 2 - ферменная с гофрированной обшивкой, 3 - монокок, 4 - полумонокок.
Типы конструкции фюзеляжей.
Фюзеляж самолета Supermarine Spitfire. Полумонокок.
Фюзеляжи самолетов Vickers Wellington в заводском цеху.
Бумажное моделирование можно отнести к разряду занятий, которые никогда не перестанут интересовать человека. Многие детские дома творчества обязательно организовывают кружки конструирования, ведь модели из бумаги не только дают возможность получить новую интересную фигурку или игрушку — с их помощью можно улучшить познания физики и математики.
Инструменты для работы
Чтобы научиться складывать базовые модели из бумаги, вам понадобятся простые приспособления вроде ножниц, канцелярского ножа, клея ПВА и кисточки для его нанесения. Отдайте предпочтение строительному клею ПВА — из всех разновидностей у него наиболее густая консистенция, он не портит бумагу, делая ее мокрой и вязкой, как обычный.
Разные модели складывают из разных видов бумаги — от папиросной до плотного картона. Новичкам советуют начинать с акварельной бумаги плотностью в 200 грамм на м 2 для крупных элементов и чертежной бумаги с плотностью 140-160 грамм на м 2 при разработке мелких частей.
Отдельные детали, вроде мачт, перил, мелких отделочных элементов, мастера создают из полимерной глины, гипса, пластилина и самозатвердевающей пластики. Если вы также дополняете свою работу лепными частями, запаситесь различными стеками, молдами — вроде тех, которые используют в керамической флористике .
Как сделать модель из бумаги
Рабочий процесс создания модели из бумаги проходит в несколько простых этапов. Перед началом процесса мастер определяется, какую фигурку он хочет сконструировать. На самом деле, из бумаги можно смастерить практически любое изделие, но бумажное моделирование чаще предполагает такие варианты:
- геометрические фигуры, многогранники с выпуклыми и вогнутыми углами;
- масштабированные копии известных зданий;
- макеты роскошных автомобилей;
- модели военной техники: танки, бронемашины, тяжелые орудия;
- транспортные средства: самолеты, корабли и подлодки, поезда.
Фигурки человека, животных, растений конструируют намного реже остальных. После определения категории изделия начинается основная часть рабочего процесса.
Создание макета
Из нескольких крупных и мелких деталей складываются трехмерные модели из бумаги — схемы элементов нужно предварительно начертить на бумажных листах нужного цвета. Тут человеку не справиться без понимания определенных знаний геометрии и возможности представления трехмерного изображения.
Чтобы облегчить новичкам обучение, многие специализированные журналы стали выпускать для модели из бумаги чертежи готовых разверток, склеив которые, можно получить фигурку.
Вырезать макет тоже нужно по правилам. К примеру, сплошная линия по контуру обозначает место надреза, пунктирная — сгиб. Но в каждой схеме обозначения индивидуальны, поэтому перед вырезанием нужно ознакомиться с пояснениями к фигурке.
Сборка
После того как чертежи модели из бумаги готовы, макет склеивают и производят отделочные работы, если нужно.
Для придания поверхности изделия реалистичности мастера используют разные покрытия: глянцевые лаки, матирующие спреи, жидкости для кракелюра, морилки и т. д.
Модели машин из бумаги
Новичку в деле бумажного моделирования придется по вкусу данный мастер-класс, который содержит информацию о том, как сконструировать известную модель автомобиля ВАЗ 21011 типа седан всего за полчаса.
Запаситесь плотной чертежной бумагой или листом с мелованным покрытием, если фигурка создается как подарок другу.
- На листе формата А4 с помощью цветного принтера распечатайте готовую развертку модели из бумаги своими руками. Если вы хотите увеличить схему, проследите за тем, чтобы сохранились пропорции длины и ширины — изменение параметров может помешать правильной стыковке деталей.
- Положите перед собой изображение настоящего автомобиля данной марки, чтобы использовать картинку в качестве ориентира при сборке. Согните развертку в нужных местах.
- Придайте заготовке форму автомобиля, чтобы обозначить места склейки для себя. Только после этого вы можете последовательно смазывать клеем белые клапаны и приклеивать к нужным деталям изнутри, скрепляя части машины друг с другом.
Обратите внимание, что полосы протекторов нужно склеить, образуя кольца, которые будут крепиться к колесам, чтобы получить наиболее объемные модели из бумаги.
Модели танков из бумаги
Конструирование военной техники из бумаги несколько сложнее, чем создание гражданских автомобилей потому, что орудия состоят из множества мелких деталей, образующих корпус.
Чтобы убедиться в этом, попробуйте сформировать непростую, но очень интересную модель немецкого танка «Пантера».
- На плотном листе А4 распечатайте чертежи составляющих танка с помощью цветного принтера. Мелкие детали лучше вырезать из тонкого картона, чтобы не погнуть узкие завитые элементы.
- Вырезать части нужно острыми ножницами, чтобы облегчить работу.
- Лучше проводить склейку блоками — отдельно соединить детали корпуса, двигательной системы и башни, после чего скрепить друг с другом крупные элементы.
Чтобы склеить части танка в правильном порядке, руководствуйтесь при сборке данным видеоуроком.
Иногда стыки соединены с небольшими погрешностями, из-за чего на модели появляются белые бумажные полосы. От них можно избавиться с помощью фломастеров или карандашей похожего с броней цвета.
Модели самолетов из бумаги
Если у вас уже есть определенные навыки в построении бумажных фигурок, вам наверняка понравится конструирование модели из бумаги и картона пассажирского самолета Ту-104.
- Распечатайте чертежи самолета на плотной бумаге.
- Элементы внутреннего каркаса изделия наклейте на тонкий картон — они помечены красными цифрами.
- Детали, обозначенные крестиком, — шпангоуты или каркас — переносятся на картон с помощью циркуля. В данном случае рассчитать радиус окружности можно, поставив иглу циркуля в середину креста, а карандаш — на окружность. Выкройки бумажных шпангоутов нужно приклеить к данным картонным заготовкам.
- После разработки каркаса займитесь созданием фюзеляжа, или корпуса летательного аппарата. Заметьте, что, в отличие от предыдущих изделий, секции фюзеляжа №1-8 не имеют белых закрепительных клапанов. Они соединяются между собой специальными лентами, представленными на выкройках соответствующими цифрами в синем цвете.
- Шпангоуты вклеиваются в стыки между секциями фюзеляжа.
- Пока клей в корпусе самолета сохнет, склейте между собой хвостовые детали.
- Двигатели аппарата собираются подобно фюзеляжу.
- Далее формируются крылья с помощью картона и бумаги.
- Соедините между собой детали корпуса, крыльев, носовой части и кабины.
- Сборка шасси происходит в несколько этапов — изначально формируются колеса и их комплектующие, после чего шасси приклеивается к крыльям в специально обозначенном месте.
- Вы можете также использовать схему, чтобы выкроить деревянное шасси — оно будет прочнее и прослужит дольше, чем бумажное и картонное.
Во избежание изгибов и заломов на корпусе и хвосте, набейте детали ватой в процессе сборки. Украсьте самолет по желанию с помощью спреев и красок для декупажа .
Более простую модель самолета из бумаги вы можете сделать своими руками, ориентируясь на данное видео.
Забирай себе, расскажи друзьям!
Читайте также на нашем сайте:
Показать еще
Фюзеляж моего самолёта предназначен для восприятия нагрузок во время полёта через ферму, похожую по конструкции на мост. Поэтому большинство шпангоутов не служат для восприятия нагрузок. Они просто крепятся к ферме для создания обтекаемой формы фюзеляжа.
Дизайн фюзеляжа
Фюзеляж первоначально был сконструирован с помощью САПР системы в одной боковой проекции. Также из САПР модели самолета я сделал локальные виды поперечных сечений для каждого шпангоута фюзеляжа. После чего распечатал боковой вид самолёта и наклеил его на лист пенопласта.
Затем с помощью модели я вырезал каждую поперечную секцию по отдельности и наклеил их на боковой вид в виде поперечных сечений. Затем я начал делать замеры фермы. Для этого была использована линейка, с помощью которой снимались размеры с чертежа и записывались на бумагу. Затем была измерена максимальная ширина фермы. Путём деления разницы размеров шпангоутов на их количество от первого до последнего шпангоута, я проверил, умещается ли ферма в размеры оставшихся шпангоутов. Окончательный проект шпангоутов фюзеляжа отмечен в виде ячеек. Он состоит из двух частей, соединенных вблизи центра фюзеляжа. Благодаря этому я сумел увеличить и усилить ферму, уменьшив при этом число соединений между секциями.
Строительство фермы
Строительство фюзеляжа в виде фермы – это довольно быстрый и простой процесс, в результате которого получается очень прочный каркас. Чтобы сэкономить время при строительстве я приобрел полосы пробкового дерева размерами 1,5x12x92 мм, что оказалось не таким простым занятием. В итоге вертикальные компоненты фермы были сделаны из полос пробкового дерева 1,5×6,0 мм, а диагональные переборки получились одинакового размера, но из более мягкой и легкой бальзы.
Подготовьте место перед процедурой: положите на стол вощеную бумагу, чтобы защитить бальзовые полосы от попадания клея. Используйте двухсторонний скотч в качестве направляющей для соединения брусков на вощеной бумаге. Бумага будет служить в качестве направляющих для склеивания двух брусков в балку. Положите одну полосу бальзы вертикально перед собой, а затем рядом положите другую полосу.
Соедините две бальзовые половины вместе скотчем. Обработайте линию стыка от одного конца до другого с помощью циакрина для соединения. До циакрина я пробовал склеивать бруски с помощью древесного клея и нашёл, что это настоящая головная боль, поскольку древесина из-за воды набухает по линии стыка и вызывает изгиб балки. После такой процедуры остается уповать на волю случая: станет ли линия стыка прямой или же древесина и клей уведут её в сторону.
Для того, чтобы ускорить сборку симметричных ферм, я начертил и распечатал боковой вид фермы в Автокаде. На этом виде было показано взаимное расположение и расстояние между элементами фермы. Обратите внимание, что боковые стороны самолёта отличаются друг от друга, поэтому их нужно сделать по отдельности.
Начните установку вертикальных элементов, изготовленных из пробкового дерева, в соответствии с эскизом. Когда чертеж распечатан и прилеплен к рабочей поверхности вместе с вощеной бумагой, с помощью двухстороннего скотча скрепляются угловые элементы фермы в заданных местах.
Как только все вертикальные элементы на месте, начните установку диагональных переборки. Самый простой подход для этой сборки, который я нашёл, заключался в том, чтобы ошкурить первый конец полосы, чтобы он вписался в первый угол вертикального элемента, а затем проложить полосу до противоположного угла, обрезать излишки лобзиком и подогнать шкуркой второй конец по форме второго угла.
Теперь, когда стороны фермы сформированы, их нужно скрепить, для этого я начертил очень простой эскиз, который показывает правильные сужения элементов фермы. Аккуратно разместил элементы фермы в соответствие с эскизом и с помощью двухстороннего скотча закрепил их в заданных положениях.
Начав с нижней части фермы, установил горизонтальные элементы конструкции между вертикальными, и в последнюю очередь установил диагональные элементы.
Как только низ был закончен, перевернул узел вверх ногами и собрал горизонтальные элементы. Как только достаточное число элементов было установлено, ферму можно переставить в более удобное положение для монтажа диагональных элементов. При этом не забыв про достаточное пространство для доступа к элементам фюзеляжа с батарейками и электроникой.
Для соединения элементов фермы вместе прежде всего я скрепил их циакрином, а затем установил пробковый усилитель внутри фермы в местах соединения элементов секции.
Фюзеляж в сборе, когда обе половинки стоят друг на против друга, выглядит вкусно. Сразу же видно, что конструкция самолёта будет серьезной и продуманной.
Установка шпангоутов и противопожарной перегородки
Шпангоуты создают прочностной каркас фюзеляжа, к которому крепится бальзовая обшивка. Все шпангоуты сделаны из 1,5 мм бальзы, за исключением нескольких конструкционных ребер, сделанных из 3 мм фанеры. Два таких ребра находятся в задней части фюзеляжа для крепления хвостового оперения, другие два располагаются в передней части фюзеляжа в месте крепления крыла, где две части фюзеляжа соединяется друг с другом в районе фонаря и крышки двигателя. Противопожарная перегородка — это усиленная стеклопластиковая фанера, к которой крепится двигательная установка. Она должна быть очень жесткой в противном случае вибрации от двигателя будут её разбалтывать, пока что-нибудь не отвалиться, либо тяга двигателя не уменьшиться. В дополнение к этому противопожарная перегородка должна надежно крепиться к ферме, чтобы также самолет мог свободно лететь и противостоять любым вибрациям.
С помощью шаблонов, сделанных по проектным чертежам, вырежьте все шаблоны из подходящего материала. Бальзовые шпангоуты изготавливаются из двух половинок, а затем склеиваются вместе, в то время как фанерные шпангоуты вырезаются из цельного куска фанеры.
Установите все шпангоуты, чтобы убедиться, что они крепятся к ферме идеально, а отметки на шаблонах идеально соответствуют изготовляемым деталям. Как только все шпангоуты установлены, начинайте устанавливать жесткие фанерные шпангоуты от самой широкой точки фюзеляжа до самой узкой с помощью древесного клея.
Установите оставшиеся шпангоуты фюзеляжа. С помощью капли циакрина можно соединить вместе две половинки шпангоута в центре. Примечание: из-за ориентации волокон этих половинки могут быть очень хрупкими. Если во время сборки что-нибудь сломается, то это можно легко восстановить с помощью все того же циакрина, к тому же шпангоуты не несут никакой нагрузки и спрятаны.
Противопожарная перегородка сделана из усиленного стеклопластика, который состоит из 8 слоев 0,8 мм фанеры с 56 граммовым стеклопластиком между каждым слоем древесины. Изготовляется она из отдельных слоев путем склеивания липовой фанеры и стеклопластика и затем наклеивания стекла на дерево, прямо как было сделано на усиленных ребрах. При склеивании нужно внимательно следить за тем, что было обеспечено достаточное сжатие и между частями не оставалось пустот.
При обработке противопожарной перегородки используйте лобзик и оставляйте небольшой припуск вдоль контура для последующей обработки шкуркой.
Найдите центр перегородки и отметьте его. Затем определите положение монтажной пластины двигателя. После разметки нужно просверлить отверстия под крепежные винты. Есть моторчики негабаритного размера, у них в передней части торчит вал, для них нужно просверлить дополнительное отверстие в перегородке.
Перед монтажом противопожарной перегородки фюзеляж необходимо подготовить. Для этого я расправил переднюю часть фермы, установив фюзеляж на практически плоский стол. Затем я прикрепил вертикальный балансир к центру хвостовой опоры. Путем тщательного ошкуривания каркаса я сумел сориентировать его по центру фюзеляжа, что в свою очередь помогло установить противопожарную перегородку ровно по отношению к направлению полёта, как я того и хотел. Верхняя часть фермы плоская по отношению к направлению полёта, поэтому, как только её выставят перпендикулярно по отношению к поверхности стола, можно устанавливать противопожарную перегородку. Регулировать угол перегородки можно в соответствие с летной инструкцией.
Примечание: Линия действия тяги традиционно измеряется в градусах справа от центральной линии и в градусах снизу от центральной линии. Правое смещение тяги противодействует крутящему моменту, создаваемому вертикальным стабилизатором от пропеллера, так называемого P-фактора. Нижняя тяга нужна для того, чтобы гасить тенденцию самолёта набирать высоту, когда тяга увеличивается.
Перед клейкой заднюю поверхность перегородки нужно ошкурить так, чтобы её поверхность стала грубой. Клеится она также к фюзеляжу с помощью циакрина.
Усильте переднюю часть фюзеляжа путем наклеивания второго ряда нижних балок-ферм. Они создают зазор между наружным и внутренним элементами фермы и служат для усиления жесткости носовой части самолета.
Продолжайте усиливать фюзеляж с помощью 1,5 мм липовой фанеры к верхней части фюзеляжа, как со стороны мотора, так и со стороны фонаря. Заметьте, что излишки материала были убраны со стороны моторной секции для того, чтобы можно было установить дверь. Новые кромки этих шпангоутов соединяются вместе друг с другом с помощью 1,5 мм бальзы. Эти переборки усиливают каркас, а с другой стороны защищают ферму, пока самолет в стадии строительства.
Установите перегородку на усиленный фюзеляж, для чего используйте 3 x 25 мм полосу липовой фанеры вокруг всего периметра фюзеляжа. Полосы лучше всего клеить к фюзеляжу и к перегородке с помощью 5 минутного эпоксидного клея.
Ферма – это очень сильная и легкая конструкция, но если в одной точке приложить большую нагрузку она разрушиться. Такие нагрузки вряд ли будут появляться во время полёта, но во время осмотра самолёта другими людьми, либо во время монтажа батареек, всякое может случиться. Поэтому нижнюю часть фермы лучше усилить. Для этого используется 0,8 мм бальзовая фанера в качестве обшивки. Пол усиливается 1,5 мм бальзовым листом, который распределяет вес закрепленной на нем батарейки, а также других компонентов.
Обшивка фюзеляжа
По сравнению с обшивкой крыла, обшивка фюзеляжа выглядит совершенно по-другому. У фюзеляжа контуры разнонаправленные и располагаются плотнее, чем у крыла, где почти все плоское. Первое правило в том, что соединять обшивку по краям стало невозможным, поскольку она легко ломается из-за кривизны.
Для того чтобы положить обшивку, можно поступить следующим образом:
1. Добавить несколько дополнительных шпангоутов в хвостовой части.
2. С помощью наждачного бруска аккуратно ошкурить форму шпангоутов. Цель данной операции – не столько изменить форму фюзеляжа, сколько выравнять все шпангоуты друг с другом, чтобы не было острых переходов. Благодаря этой операции не будет грубых переходов между шпангоутами и резких изменений кривизны.
Обшивку следует делать либо из небольших частей, когда сильная кривизна, либо из больших частей, когда форма это позволяет. Главное в том, чтобы разгладить обшивку и плотные стыки, а также в том, чтобы подогнать форму шпангоутов как можно ближе к идеальной для обшивки форме, прежде чем клеить. Кроме того, все соединения для надежности следует делать наложенными друг на друга с перехлестом в 6 мм. Это позволяет стыковать края мягко, а также доводить их шкуркой на месте. Если контуры будут слишком резкими, вы обнаружите, что обшивка будет пузыриться. Такое место можно закрыть несколькими кусками обшивки. Во время очень резких изменений кривизны нужно будет использовать только твердую бальзу, как, например, в нижней части фюзеляжа, где располагаются толкатели рулей высоты. Когда обшивается острый угол, лучшее решение – приклеить прокладку, например, как позади двигательной перегородки впереди двигательных сопел, где обшивка по краю ошкуривается в форме «V». Во время этой операции будьте терпеливы и бережны, поскольку очень легко повредить обшивку.
По конструкции ЛА-5 был цельнодеревянной, из модифицированной дельта-древесины. Фюзеляж типа полумонокок, с обшивкой из березового шпона, оклеенный полотном. Вот его технические данные:
Взлетная мощность двигателя - 1420 кВт,
Номинальная мощность - 1270 кВт,
Взлетная масса - 3326 кг,
Скорость у земли - 515 км/ч,
Скорость на максимальной высоте - 600 км/ч,
Продолжительность полета - 3,36 ч,
Вооружение - две 20-мм пушки СП-20 (ШВАК).
Предлагаем пополнить свой музей моделью знаменитого самолета. Ее масштаб - 1:30.
Приготовьте ножницы, линейку, шило, острый нож, прозрачную пленку, канцелярские скрепки, картон, ватман, копирку, клей ПВА или "Момент".
Развертки деталей с помощью копирки и лекала переведите на лист плотной бумаги. Сборку начните с фюзеляжа - на нем крепятся все остальные детали самолета. Обратите внимание на соединительные полоски. Конфигурация их на развертках не показана, но изготовить их не сложно, так как они повторяют очертания сторон сопрягаемых деталей фюзеляжа, а по ширине составляют пять миллиметров.
Перед сборкой заготовки покрасьте. Самое простое - воспользуйтесь цветной тушью. Сверху ЛА-5 окрашивается в зеленый цвет с коричневыми защитными пятнами, а снизу - в голубой. Остекление кабины - светло-голубого или серого цвета. После покраски высушите детали под прессом, чтобы они не покоробились.
Теперь приступайте к сборке. Склеив последовательно все узлы, вклейте на торцы соединительные полоски и придайте узлам эллипсоидную форму. Соедините узлы между собой. Воздушный винт собирается из кока и лопастей. В первую очередь соедините концы разверток 25, а затем вклейте шпангоуты 25а, 25б, 25е. В центре шпангоутов 25а и 25б проколите отверстие, чтобы готовая секция кока могла свободно вращаться на булавке. Лопасти склейте из деталей 26, вложив в них заостренные кусочки канцелярской скрепки. Концы их, выступающие из лопастей на 3 мм, воткните на клею в кок так, чтобы они прошли между шпангоутами 25а и 25б.
Начинающие моделисты могут ограничиться изготовлением только фонаря (детали 12а, в, е). А более опытным советуем сделать фонарь прозрачным и дополнить сборку кабины внутренним оформлением. Это придаст модели большее сходство с настоящим самолетом. Вырежьте секции окон 5 и наклейте их на кусочек прозрачной обертки от сигаретной пачки. Детали оформления кабины не показаны из экономии места. Но думаем, нетрудно изготовить их самостоятельно.
Хвостовое оперение состоит из киля и стабилизаторов. Изготовьте киль из детали 8 и приклейте и шпангоуту. Детали стабилизатора одинаковы, поэтому заготовьте их две, вторую - в зеркальном изображении.
Окончательно собранный фюзеляж отложите в сторону и дайте клею высохнуть.
А сами займитесь крыльями самолета. Вначале соберите каркас центроплана. Его детали изготовьте по контуру обшивки (деталь 14). Подобным же образом соберите правую и левую консоли. Затем приклейте их к центроплану и обклейте обшивкой. Остается прикрепить к фюзеляжу готовое крыло. Место его расположения показано на секциях 4 и 5.
Шасси модели имеет две основные стойки и хвостовое колесо. Первые согните из скрепок по шаблону, чтобы они были одинаковыми. На оси насадите колеса, вырезанные из парных деталей 20. Концы основных стоек пропустите сквозь обшивку центроплана 14 и зафиксируйте клеем. Хвостовое колесо склейте из деталей 23 и 22. Стойку хвостового колеса приклейте снизу к секции 7.
Остается наклеить на фюзеляж и крылья звезды, опознавательные знаки и номера, а также удалить излишки клея, подкрасив незакрашенные места. Если стенки фюзеляжа в швах получились грубыми, подровняйте их лезвием безопасной бритвы, а потом подкрасьте. Полностью собранную модель можно покрыть слоем бесцветного нитролака или лака для волос.
Сайт Пан-Ас, сайт самоделок - на сайте есть все, что можно сделать своими руками: поделки, самоделки, украшения, детские поделки. Сделай их сам, своими руками и получи от этого настоящее удовольствие.
Похожие материалы:
