Самый маленький самолет своими руками

Самый маленький самолет своими руками

Самый маленький самолет своими руками

Как утверждает статистика, этот класс самолётов является самым массовым и популярным среди конструкторов-любителей. Для таких машин используются самые различные схемы, типы конструкций и двигателей. Одинаково часто встречаются бипланы, монопланы с низко- и высокорасположенным крылом, одно- и двухмоторные, с тянущими и толкающими винтами и т.п.

Предлагаемый цикл статей содержит анализ достоинств и недостатков основных аэродинамических схем самолётов и их конструктивных решений, что позволит читателям самостоятельно оценить сильные и слабые стороны различных любительских конструкций, поможет выбрать лучшую из них и наиболее подходящую для постройки.

Одной из наиболее распространенных схем любительского одноместного самолёта является подкосный моноплан с высокорасположенным крылом и тянущим воздушным винтом. Следует заметить, что эта схема появилась в 1920-х годах и за всё время своего существования практически не изменилась, став одной из наиболее изученных, испытанных и конструктивно отработанных. Характерные признаки самолёта такого типа - деревянное двухлонжеронное крыло, стальной сварной ферменный фюзеляж, полотняная обшивка, пирамидальное шасси и закрытая кабина с дверью автомобильного типа.

В 1920-е - 1930-е годы широкое распространение получила разновидность этой схемы - самолёт типа «парасоль» (с франц. parasol - зонтик от солнца), представлявший собой высокоплан с крылом, закреплённым на стойках и подкосах над фюзеляжем. «Парасоли» в любительском самолётостроении встречаются и поныне, однако они, как правило, конструктивно сложны, менее совершенны в аэродинамическом отношении и менее удобны в эксплуатации, чем классические высокопланы. К тому же, у таких аппаратов (особенно небольших размеров) весьма затруднён доступ в кабину и, как следствие, - сложность её аварийного покидания.

А - парасоль «Малыш»Б - высокоплан «Ленинградец»

Одноместные самолёты-высокопланы:

 

А - парасоль «Малыш»:

 

двигатель - ЛК-2 мощностью 30 л.с. конструкции Л.Комарова, площадь крыла - 7,8 м2, профиль крыла - КларкУ, взлётная масса - 220 кг (пилот - 85 кг, силовая установка - 32,2 кг, фюзеляж - 27 кг, шасси с лыжами -10,5 кг, горизонтальное оперение - 5,75 кг, крыло с подкосами - 33 кг), максимальная скорость — 130 км/ч, дальность полёта при запасе топлива 10 л-180-200 км

 

Б - высокоплан «Ленинградец»:

 

двигатель - «Цюндапп» мощностью 50 л.с., площадь крыла - 9,43 м2, взлётная масса — 380 кг, масса пустого — 260 кг, максимальная скорость -150 км/ч, скороподъёмность у земли - 2,6 м/с, продолжительность полёта -8 ч, скорость сваливания - 70 км/ч

Самолёт-высокоплан В. Фролова

Самолёт-высокоплан В. Фролова

 

К достоинствам высокопланов можно отнести простоту техники пилотирования, особенно если удельная нагрузка на крыло не превышает 30 - 40 кг/м2. Высокопланы отличаются хорошей устойчивостью, прекрасными взлётно-посадочными характеристиками, они допускают заднюю центровку до 35 -40% средней аэродинамической хорды (САХ). Из кабины такого аппарата лётчику обеспечен оптимальный обзор вниз. Короче говоря, для тех, кто строит свой первый самолёт, да к тому же собирается самостоятельно освоить его пилотирование, лучшей схемы не придумать.

 

В нашей стране к схеме подкосного высокоплана авиаконструкторы-любители обращались неоднократно. Так, в своё время появилась целая эскадрилья самолётов-«парасолей»: «Малыш» из Челябинска, созданный бывшим лётчиком Л.Комаровым, «Ленинградец» из Санкт-Петербурга, построенный группой авиамоделистов во главе с В.Тацитурновым, высокоплан, спроектированный механизатором В.Фроловым из подмосковного села Донино.

 

О последнем аппарате следует рассказать подробнее. Хорошо изучив наиболее простую схему подкосного высокоплана, конструктор тщательно спланировал свою работу. Крыло изготовил из сосны и фанеры, фюзеляж сварил из стальных труб и обтянул эти элементы самолёта полотном по классической авиационной технологии. Колёса для шасси подобрал большие, чтобы можно было летать с неподготовленных грунтовых площадок. Силовой агрегат - на базе 32-сильного двигателя МТ-8, снабжённого редуктором и воздушным винтом большого диаметра. Взлётная масса самолёта - 270 кг, полётная центровка - 30% САХ, удельная нагрузка на крыло - 28 кг/м2, размах крыла - 8000 мм, тяга винта на месте - 85 кгс, максимальная скорость - 130 км/ч, посадочная - 50 км/ч.

 

Лётчик-испытатель В. Заболотский, производивший облёт этого аппарата, пришёл в восторг от его возможностей. По словам пилота, им сможет управлять даже ребёнок. Самолёт эксплуатировался у В. Фролова более десяти лет и участвовал в нескольких слётах СЛА.

 

Не меньший восторг у лётчиков-испытателей вызвал самолёт ПМК-3, созданный в подмосковном городе Жуковский группой авиаконструкторов-любителей под руководством Н. Прокопца. Машина имела своеобразную носовую часть фюзеляжа, очень низкое шасси и была спроектирована по схеме подкосного высокоплана с закрытой кабиной; с левой стороны фюзеляжа предусматривалась дверь. Крыло несколько скошено назад для обеспечения необходимой центровки. Конструкция самолёта - цельнодеревянная, с обтяжкой полотном. Крыло - однолонжеронное, с сосновыми полками, набор нервюр и лобик крыла обшиты фанерой.

Самолёт ПМК-3

Самолёт ПМК-3:

 

площадь крыла - 10,4 м2, профиль крыла - Р-Ш, взлётная масса - 200 кг, запас топлива - 13 л, полётная центровка - 27% САХ, статическая тяга воздушного винта - 60 кгс, скорость сваливания - 40 км/ч, максимальная скорость - 100 км/ч, дальность полёта - 100 км

 

Основа фюзеляжа - три лонжерона, и посему фюзеляж имел треугольное поперечное сечение. Оперение и система управления самолёта ПМК-3 выполнены как у известного учебного планёра Б. Ошкиниса БРО-11 М. Основа силовой установки - 30-сильный подвесной лодочный мотор «Вихрь» с жидкостным охлаждением; при этом радиатор немного выступал из правого борта фюзеляжа.

 

Интересной разновидностью подкосного высокоплана любительской постройки стал «Дон Кихот», разработанный в Польше Я. Яновским. С лёгкой руки энтузиаста самодеятельного авиастроения известного лётчика-планериста-испытателя и журналиста Г.С. Малиновского, опубликовавшего в журнале «Моделист-конструктор» чертежи «Дон Кихота», эта, в общем-то, не совсем удачная схема получила весьма широкое распространение в нашей стране - на слётах СЛА порой насчитывалось более четырёх десятков аналогичных аппаратов. Профессиональные авиаконструкторы, правда, считают, что авиаторов-любителей в этой схеме привлекала прежде всего необычность внешнего вида самолёта, но именно в ней и таились некоторые «подводные камни».

 

Характерной особенностью «Дон Кихота» была вынесенная вперёд кабина, которая обеспечивала прекрасный обзор и удобное размещение лётчика. Однако на предельно лёгком самолёте массой до 300 кг центровка существенно менялась в случае, когда в кабину вместо 80-кг пилота садился более субтильный, весивший 60 кг — аппарат при этом вдруг превращался из чрезмерно устойчивого в абсолютно неустойчивый. Избежать подобной ситуации следовало ещё при проектировании машины - нужно было только установить кресло пилота в центре её тяжести.

 

А - «Дон Кихот» Я. Яновского и компоновка его кабиныБ - «Полонез» Я. Яновского

 

В - самолёт А-12

Самолёты с толкающим воздушным винтом, спроектированные по схеме самолёта «Дон Кихот»:

 

А - «Дон Кихот» Я. Яновского и компоновка его кабины:

 

мощность двигателя — 25 л.с., площадь крыла — 7,5 м2, масса пустого - 150 кг, взлётная масса - 270 кг, максимальная скорость - 130 км/ч, скороподъёмность у земли — 2,5 м/с, потолок — 3000 м, дальность полёта - 250 км. Конструкция машины - цельнодеревянная

 

Б - «Полонез» Я. Яновского:

 

мощность двигателя - 30 л.с., размах крыла -7 м, площадь крыла - 7 м2, масса пустого - 105 кг, взлётная масса - 235 кг, максимальная скорость - 160 км/ч, скороподъёмность — 3 м/с, продолжительность полёта - 3 ч

 

В - самолёт А-12:

 

конструкция - стеклопластиковая, мощность двигателя - 35 л.с., размах крыла — 8 м, площадь крыла — 8 м2, профиль крыла — Кларк YH, взлётная масса - 246 кг, масса пустого - 143 кг, полётная центровка - 20% САХ, максимальная скорость - 130 км/ч

 

Ещё одна особенность «Дон Кихота» - шасси с хвостовым колесом. Как известно, такая схема в принципе не обеспечивает путевой устойчивости лёгкого самолёта при движении его по аэродрому. Дело в том, что движения самолёта с уменьшением его массы и моментов инерции становятся быстрыми, резкими, короткопериодическими, и пилоту приходится всё своё внимание сосредотачивать на выдерживании направления разбега или пробега.

 

Самолёт А-12 из клуба «Аэропракт» (г. Самара), представлявший собой одну из копий «Дон Кихота», обладал точно таким же врождённым дефектом, что и первенец этой плеяды, однако конструкторы после испытаний машины профессиональными лётчиками В. Макагоновым и М. Молчанюком быстро нашли ошибку в конструкции. Заменив на А-12 хвостовое колесо носовым, они полностью устранили один из главных недостатков самолёта польской схемы.

 

Ещё один существенный недостаток «Дон Кихота» - использование толкающего воздушного винта, затеняемого в полёте кабиной пилота и крылом. При этом эффективность винта резко падала, а крыло, не обдуваемое воздушным потоком от винта, не обеспечивало расчётной подъёмной силы. В результате росли взлётная и посадочная скорости, что приводило к удлинению разбега и пробега, а также уменьшало скороподъёмность. При низкой тяговооружённости самолёт мог вообще не оторваться от земли. Именно это и произошло на одном из слётов СЛА с самолётом «Эльф», построенным по схеме «Дон Кихота» студентами и сотрудниками МАИ.

 

Конечно, строить аппараты с толкающим воздушным винтом вовсе не возбраняется, однако необходимость и целесообразность создания самолёта с такой силовой установкой в каждом конкретном случае следует тщательно оценивать, поскольку при этом неизбежны потери тяги и подъёмной силы крыла.

 

Следует заметить, что конструкторам, творчески подошедшим к использованию силовой установки с толкающим воздушным винтом, удавалось преодолевать недостатки такой схемы и создавать весьма интересные варианты. В частности, несколько удачных аппаратов по схеме «Дон Кихота» построил механизатор из города Днепродзержинска П. Атёмов.

Самолёт «Кристалл» П. Альмурзина

Самолёт «Кристалл» П. Альмурзина:

 

площадь крыла - 8 м2, взлётная масса - 215 кг, максимальная скорость - 150 км/ч, скорость сваливания - 60 км/ч, скороподъёмность у земли - 1,5 м/с, диапазон эксплуатационных перегрузок - от +6 до -4

Конструкция самолёта «Кристалл»

Конструкция самолёта «Кристалл»:

 

1 - металлический носок крыла; 2 - трубчатый лонжерон крыла; 3 - закрылок; 4 - трубчатые лонжероны элерона и закрылка; 5 - элерон; 6 - рукоятка управления двигателем; 7 - входная дверь кабины пилота (справа); 8 - двигатель; 9 - тяга управления элерона; 10 - подкос в плоскости крыла; 11 - клёпаная дюралюминиевая фюзеляжная балка; 12 - трубчатые лонжероны; 13 - указатель скорости; 14 - выключатель зажигания; 15 - высотомер; 16 - вариометр; 17 - указатель скольжения; 18 - указатель температуры головки цилиндра; 19 - ручка управления закрылком; 20 - наспинный парашют

 

Хорошо летающий самолёт с толкающим воздушным винтом был создан коллективом самодеятельных авиаконструкторов из клуба «Полёт» Самарского авиационного завода под руководством П. Апьмурзина - машина эта получила название «Кристалл». Облетавший её лётчик-испытатель В. Горбунов не поскупился на высокую оценку - по его отзывам, машина обладала хорошей устойчивостью, была легка и проста в управлении. Самарцы сумели обеспечить высокую эффективность закрылков, отклонявшихся на 20° на взлёте и на 60° - при посадке. Правда, скороподъёмность этого летательного аппарата составляла лишь 1,5 м/с из-за затенения толкающего воздушного винта широкой кабиной пилота. Тем не менее, названный параметр оказался вполне достаточным для любительской конструкции - и это несмотря на то, что взлёт его был несколько затруднён.

 

Привлекательный внешний вид «Кристалла» сочетается с великолепным производственным исполнением цельнометаллического моноплана. Фюзеляж планёра представляет собой дюралюминиевую балку, склёпанную из 1-мм листов Д16Т. В силовой набор балки входили также несколько выгнутых из листового дюралюминия стенок и шпангоутов.

 

Следует заметить, что в любительских конструкциях вместо металла вполне можно использовать фанеру, сосновые бруски, пластики и другие доступные материалы.

 

В изгибе фюзеляжной балки, в носовой её части, располагалась кабина, закрытая большим прозрачным фонарём гранёной формы и лёгким обтекателем из листового Д16Т толщиной 0,5 мм.

 

Подкосное крыло - оригинальной однолонжеронной конструкции с лонжероном из дюралюминиевой трубы 90x1,5 мм, воспринимавшим нагрузки от изгиба и кручения крыла. Набор нервюр из 0,5-мм Д16Т, штампованных в резину, закреплялся на лонжероне заклёпками. Подкос крыла изготовлен из дюралюминиевой трубы 50x1 и облагорожен обтекателем из Д16Т. В принципе, дюралюминиевые лонжероны и подкосы можно заменить деревянными, коробчатого сечения.

 

Крыло оснащалось элеронами и закрылками с механическим ручным приводом. Профиль крыла - Р-ІІІ. Элерон и закрылок имели лонжероны из дюралюминиевых труб диаметром 30x1 мм. Лобик крыла - из 0,5 мм листового Д16Т. Поверхности крыла обтягивались полотном.

 

Оперение - свободнонесущее. Киль, стабилизатор, руль направления и руль высоты - также однолонжеронные, с лонжеронами из труб Д16Т диаметром 50x1,5 мм. Оперение обтягивалось полотном. Проводка управления элеронами имела жёсткие тяги и качалки, проводка к рулям - тросовая.

 

Шасси - трёхопорное, с управляемым носовым колесом. Амортизация шасси на самолёте происходила за счёт упругости колёс-пневматиков с размерениями 255x110 мм.

 

Основа силовой установки самолёта - 35-сильный двухцилиндровый двигатель РМЗ-640 от снегохода «Буран». Воздушный винт - деревянной конструкции.

 

При сравнении тянущего и толкающего воздушных винтов нужно иметь в виду, что для аппаратов с малой мощностью силовой установки первый более эффективен, что в своё время великолепно продемонстрировал французский авиаконструктор сотрудник фирмы «Аэроспасьяль» Мишель Коломбан - создатель небольшой и весьма изящной авиетки «Кри-кри» (сверчок).

 

Не будет лишним напомнить, что создание малогабаритных летательных аппаратов с моторами минимальной мощности во все времена привлекало как любителей, так и профессионалов. Так, конструктор больших самолётов O.K. Антонов, уже построивший летающий гигант Ан-22 «Антей» взлётной массой 225 т, в своей книге «Десять раз сначала» рассказал о своей давней мечте - самолёте-малютке с двигателем в 16 л.с. К сожалению, создать такой аппарат Олег Константинович не успел...

 

Сконструировать компактный самолёт - задача не такая уж простая, как это может показаться на первый взгляд. Многие задумывали его в виде сверхлёгкой машины с предельно малой нагрузкой на крыло. В итоге получались ультралёгкие аппараты, способные летать лишь при полном отсутствии ветра.

 

Позднее конструкторы пришли к идее использования для таких аппаратов крыльев небольшой площади и с большой удельной нагрузкой, что позволило значительно уменьшить размеры машины и повысить её аэродинамическое качество.

А - самолёт «Кри-Кри» Мишеля Коломбана (Франция)Б - самолёт «Пася» Эдварда Магранского (Польша) — удачный пример творческого развития схемы «Кри-Кри»

Двухмоторные низкопланы:

 

А - самолёт «Кри-Кри» Мишеля Коломбана (Франция);

 

Б - самолёт «Пася» Эдварда Магранского (Польша) — удачный пример творческого развития схемы «Кри-Кри»:

 

силовая установка - два двигателя KFM-107E суммарной мощностью 50 л.с., площадь крыла - 3,5 м2, удлинение крыла - 14,4, масса пустого - 180 кг; взлётная масса - 310 кг; максимальная скорость - 260 км/ч; скорость сваливания - 105 км/ч; дальность полёта - 1000 км

 

Компоновка самолёта «Кри-Кри»

Компоновка самолёта «Кри-Кри»:

 

1 - приёмнщс воздушного давления указателя скорости; 2 - дюралюминиевый воздушный винт (максимальная частота вращения - 1000 об/мин.); 3 - двигатель «Ровена» (рабочий объём цилиндра 137 см3, мощность 8 л.с., масса 6,5 кг); 4 - резонансная выхлопная труба; 5 - мембранный карбюратор; 6 - заборники топлива - гибкие шланги с грузиками на концах (по одному на двигатель); 7 - сектор газа (левый борт); 8 - рукоятка механизма триммерного эффекта (перенастройка пружинного загружателя руля высоты); 9 - сбрасываемая часть фонаря; 10 - безопорная качалка в тросовой проводке управления рулём направления; 11 - жёсткая проводка управления стабилизатором; 12 - тросовая проводка привода руля направления; 13 - цельноповоротное горизонтальное оперение; 14 - качалка руля направления; 15 - лонжерон киля; 16 - шасси при обжатом положении амортизации; 17 - рессора главного шасси; 18 - дренажная трубка топливного бака; 19 - ручка управления зависанием элеронов-закрылков (левый борт); 20 - топливный бак ёмкостью 32 л; 21 - тросовая проводка управления носовой стойкой шасси; 22 - регулируемые педали; 23 - загружатель педалей (резиновый амортизатор); 24-резиновый амортизатор правой стойки шасси; 25 - рама установки двигателей (стальная V-образная труба); 26 - качалка управления носовой стойкой; 27 - лонжерон крыла; 28 - зависающий элерон (углы отклонения от -15° до +8°, зависание - +30°; 29 - пенопластовый шпангоут; 30 - обшивка крыла; 31 - кронштейн навески зависающего элерона; 32 - пенопластовые нервюры; 33 - законцовка стабилизатора (бальза); 34 - лонжерон стабилизатора; 35 - носок элерона (обшивка - дюралюминий, заполнитель - пенопласт)

 

Как ужё упоминалось, одним из наиболее удачных самолётов, построенных в соответствии с такой концепцией, стал двухмоторный низкоплан «Кри-кри», созданный М. Коломбаном. Этот аппарат по своим размерам напоминает скорее большую летающую модель, нежели пилотируемый летательный аппарат. Его взлётная масса - всего 170 кг, масса пустого - 70 кг, площадь крыла - 3,1 м2. Однако чрезмерно уменьшать размах крыла, как это порой делают начинающие авиаконструкторы, Коломбан не стал, справедливо полагая, что несущие свойства крыла в первую очередь определяются его абсолютным размахом, а не площадью. Так, у «Кри-кри» размах крыла составляет 4,9 м, длина - 3,9 м, высота - 1, 22 м.

 

На самолёте установлены два одноцилиндровых двигателя воздушного охлаждения суммарной мощностью 16 л.с. В последующих многочисленных вариантах «Кри-кри» использовались моторы мощностью от 8 до 10 л.с. Характерной особенностью этого самолёта является переднее расположение двигателей на V-образной стойке, что создаёт хорошие условия как для их охлаждения, так и для работы воздушных винтов.

 

Параллельно с конструированием сверхмалых аппаратов с большой удельной нагрузкой на крыло на Западе развивалось и противоположное направление - проектирование «бабочек» - ультралёгких самолётов с огромным крылом. Как правило, это самолёты трубчатой схематической конструкции с мягкой обшивкой, созданные по дельтапланной технологии. Однако по лётным характеристикам «Кри-кри» имеет неоспоримые преимущества при гораздо меньшей мощности силовой установки. Уступает он «бабочкам» лишь по минимальной скорости и взлётно-посадочным характеристикам, существенно превосходя их по всем остальным лётным показателям. И прежде всего — за счёт высокого аэродинамического совершенства компактного аппарата.

 

«Сверчок» изготовлен преимущественно из металла. Из листового дюралюминия сделаны лонжероны крыла, оперения и фюзеляжа, а также все обшивки, толщина которых не превышает 0,5 мм. В наше время многие самодельщики стараются применять пластик в надежде получить значительное снижение массы аппарата. Однако анализ конструкций таких самолётов показывает, что масса их на 15 - 20% больше, чем у машины Коломбана. Несиловые элементы планёра «Кри-кри», включая нервюры крыла, оперения, а также некоторые шпангоуты фюзеляжа, изготовлены из плотного пенопласта. Все соединения тонкой металлической обшивки с каркасом выполнены с помощью склейки, что способствовало получению чистых и гладких аэродинамических поверхностей.

 

Самолёт Коломбана пользуется огромной популярностью среди самодеятельных авиаконструкторов. Простота и технологичность его конструкции способствовали распространению «Сверчка» во многих странах - по чертежам Коломбана были построены десятки (если не сотни) аппаратов такого типа.

 

Пилотажные качества «Кри-кри» оказались достаточно высокими: он может выполнять фигуры высшего пилотажа в диапазоне эксплуатационных перегрузок от +6 до -3 и такие акробатические трюки, как полёт двух аналогичных машин «голова к голове».

 

(Продолжение следует)

Вячеслав Кондратьев

X
Самый маленький самолет своими руками Самый маленький самолет своими руками Самый маленький самолет своими руками Самый маленький самолет своими руками Самый маленький самолет своими руками Самый маленький самолет своими руками Самый маленький самолет своими руками Самый маленький самолет своими руками