Создаём планер для своего самодельного самолёта. Ч.2

Итак, на улице становится всё теплее и теплее и настало время подумать о продолжении эпопеи с самодельным самолётом…

Маленький спойлер: самолёт в принципе готов для уличных экспериментов, требуется только подобрать соответствующее время. Для тех, кто не знает — собираю подобное в первый раз.

Предыдущая статья про электронную начинку и её программирование — тут.

Только сама электроника без какого-либо несущего планера летать не может, поэтому подумаем о том, как обеспечить ей эту «положительную летучесть».

Хотя, честно говоря, с большим по размерам винтом и соответствующим двигателем она будет летать даже в виде комка нервов чистой электроники.

У меня был прецедент, когда случайно запустился не прикреплённый к столу двигатель и взлетел вертикально с подключённым к нему трёхбаночным аккумулятором, на 2600 mah (тот ещё кирпич по весу).

Хотя ему, конечно, далеко до четырёхбаночных аккумуляторов дронов :-). Просто этот эксперимент говорит о том, что с хорошим двигателем и малым весом полетит даже, грубо говоря, ведро. Так что, тут не всё так строго…

Так как я человек довольно ленивый, я начал, естественно, искать самый простой вариант постройки самолёта и в результате таких поисков наткнулся на следующий вариант:

Там парень берётся доказать, что сможет построить летающий самолёт за срок в полчаса и даже для подтверждения своих слов запускает таймер. В принципе он справился со своей задачей и его конструкция мне очень понравилась!

Единственное, что мне видится слабой стороной такой конструкции – так это то, что она для поворотов использует только отклонения хвостового руля, элероны на крыльях отсутствуют.

Что это означает: к сборщику предъявляются очень серьёзные требования по качественной сборке и хорошо отцентрованному размещению крыла.

Скажем, если бы элероны на крыльях присутствовали, то, если даже одно из крыльев создавало большую подъёмную силу/имело неправильную геометрию — то мы могли бы это поправить в реальном времени, просто-напросто подруливая элеронами.

Так как у нас элеронов нет, то, если мы «криво» собрали, — самолёт может начать в полёте закручиваться как сверло, и мы ничего не сможем с этим поделать! С другой стороны, — это существенно облегчает управление.

Думается, что это только в компьютерных играх летать легко или, или даже если сложно, мы просто можем разбить n-нное количество самолётов и научиться:-)

В реальной же жизни нам придётся научиться с первого раза… А теперь представим, что для управления нам надо рулить:

• силой «газа»;
• хвостовым рулём направления;
• хвостовым рулём высоты;
• закрылками.

И всё вышеперечисленное делать одновременно и весьма быстро. Самолёт — не дрон, и с большой скоростью покрывает расстояния, поэтому скорость реакции должна быть соответствующей. Так что, любое исключение какого-либо из пунктов пойдёт только на плюс, особенно новичкам…

Уже обрадовавшись и предвкушая построение подобного самолёта, в процессе я осознал ещё один неочевидный его минус: плохая транспортабельность. Даже по видео видно, что размах крыльев самолёта достаточно большой и может достигать порядка метра. Я очень сильно сомневаюсь, что большинство читателей живёт рядом со спортивным стадионом, на который у них есть свободный вход:-) для запуска самолётов.

Поэтому подавляющему большинству людей наверняка придётся выбираться куда-то условно далеко от дома, чтобы полетать. Соответственно, вопрос транспортабельности не является праздным.

В результате поисков я наткнулся на нечто совершенно замечательное (по крайней мере, для человека, делающего первые шаги в направлении авиации) — миниатюрный самолёт с радиоуправлением из картона (автор видео на youtube, к сожалению, запрещает его показ на других ресурсах, поэтому его можно глянуть вот этой ссылке).

Вот такой форм-фактор и есть то, что нужно! Легко можно транспортировать в рюкзаке/пакете, не сильно превосходит по размерам дрон.

Я предположил, что где-то имеется большая база подобных маленьких моделей, которую можно скачать. Упорные поиски ничего не дали, возможно, подобная база где-то и имеется, но мне найти её не удалось.

Однако в результате я нашёл нечто гораздо более интересное: ещё один простой способ создания самолётов. Так называемые «крестолеты»:

Картинка rc-aviation.ru

Картинка rc-aviation.ru

То есть, самолёты, изготавливающиеся из лёгкой потолочной плитки, свою жёсткость приобретающие за счёт соединения деталей самолёта крест-накрест. Дополнительная жёсткость может придаваться вставкой обычных деревянных школьных линеек/карбоновых прутков и т.д.

Также удалось найти достаточно большую базу подобного типа самолётов, например, вот здесь и здесь.

После ознакомления с подобным типом самолётов собирать самолёт первого типа, который был приведён в статье — уже как-то стало неинтересно:-).

Смирившись, с тем фактом, что первый самолёт будет достаточно большим, я приступил к его постройке…

Вкратце, как выглядит технология его создания: как правило, подобные самолёты уже содержат полноразмерные чертежи, разбитые на листы, которые остаётся только распечатать на принтере, склеить в единый полноразмерный чертёж, вырезать каждую деталь, после чего приложить её к листу потолочки, обвести ручкой и вырезать канцелярским ножом.

Правда там тоже есть свои нюансы, которые заключаются в том, что листы не имеют формата А4 — так как большинство подобных самолётов разработаны в Америке (по крайней мере, по ссылкам выше), соответственно, они оптимизированы для распечатки на их дюймовом формате бумаги, который отличается от А4 (как правило, он меньше по высоте и больше по ширине).

Ну да ладно, плюнем на эти нюансы, и будем пытаться печатать на родном посконном А4…

Самым муторным в этом процессе является последующая клейка отдельных листов бумаги в единый чертёж. Ведь здесь нельзя ошибиться и все линии должны быть параллельны, не искажены неправильным приклеиванием листов и т.д. В общем, занятие для терпеливых и аккуратных.



Впрочем, можно сказать, что большинство программистов уже имеют эти качества по дефолту:-)) С другой стороны, я часто замечаю за собой то, что иной раз надо не быть таким, так как нужно вовремя замечать, что «лягушку варят потихоньку». Ну, да это уже из другой оперы разговор.

Изрядно намучившись в процессе склейки и выполнив работу частично, индеец «Острый Ум» (то бишь я), вспоминает, что у него есть видеопроектор. И тут, словно молния пробивает в воздухе: Эврика! Вот оно!

Ведь мы можем отказаться от муторного склеивания листов, если используем видеопроектор и проекцию наведём прямо на листы потолочки! Кроме того, таким способом мы можем решить первую проблему, которую не удалось решить непосредственно — можем масштабировать легко и просто в нужное число раз, выбранную модель!

Сказано — сделано: лист потолочки приклеивается скотчем на шкаф, на него наводится видеопроектор и буквально за 5 минут обводятся все детали! Вуаля… О_о





Экономия времени — колоссальная… Кроме того, мы практически имеем в кармане готовую миниатюрную модель!

Далее эта модель вырезается ножом, и мы имеем полный набор деталей:



Как я уже выше говорил, для повышения жёсткости модели используют разнообразные армирующие закладные детали. Я как раз по случаю прикупил в Леруа Мерлен алюминиевую трубку внутренним сечением 5 мм, длиной 2м, за «непосильные» 72 рубля.

Трубка очень лёгонькая и, при маленьких длинах, вообще можно сказать невесомая. Используем её для закладки внутрь крыла, чтобы его не изгибало:



Также для повышения жёсткости, вспомнив, как примерно выглядели маленькие самолёты с бензиновым двигателем в своё время, например, те же самые кордовые модели, собранные, грубо говоря, чуть ли не из ножки от стула и его же спинки (и это я не шучу, видел и такое), решил увеличить жёсткость. А для этого собирать весь самолёт из склеенной в три слоя потолочки.

Правда тут выявилась параллельно проблема, так как изначальный чертёж был рассчитан на толщину материала, из которого он будет собираться, не более чем в 5-6 мм, — то все вырезы требовали коррекции, чтобы можно было состыковать детали между собой, так как сейчас, с учётом толщины клея, общая толщина пакета потолочки составляла порядка 13,5 мм.

Честно скажу, что с этим пришлось изрядно помучиться и перечерчивать заново, прямо по модели, что натолкнуло на мысль о необходимости соответствующей изначальной коррекции модели, до того как она будет переноситься проекцией, — об этом будет ниже.

Набор скленных деталей (кстати, клеил термоклеевым пистолетом):



На фото выше видно, что почти везде задал фаски — просто ножом подрезал края, чтобы были более округлыми все формы.

В результате начал вырисовываться довольно симпатичный самолётик, миниатюрный и очень прочный (малость притушевал свою мохнатую руку):



Как можно видеть, некоторые элементы конструкции пришлось изменить, в частности, кабину, чтобы уместить детали конструкции.

Я провёл разные эксперименты с креплением движущихся деталей самолёта — элеронов, деталей хвоста. И пришёл к выводу, что одним из лучших способов является закладной полиэтилен, полоска из которого закладывается внутрь крыла, заступая на площадь крыла порядка 1,5 см, после чего крыло склеивается, а затем, дополнительно это место прошивается насквозь иголкой с ниткой. Это получается один из самых дешёвых и простых способов создания крепежа элеронов и довольно точный.

Хотя на фото выше можно видеть, что здесь я решил поэкспериментировать с другим известным вариантом создания крепежей. Просто приматываем элероны и другие движущиеся детали к самолёту с помощью красного скотча.

Вертикальный руль направления, на хвосте самолёта пока зафиксирован в неподвижном состоянии, так как для приведения его в действии требуется внести изменения в код радиопередатчика и приёмника, так что пока решил обойтись без него.

В качестве кабанчиков (петли, прикреплённые к элеронам и деталям хвоста, за которые мы дёргаем сервоприводами, чтобы приводить их в движение), а также самих тяг,- использованы кусочки стальной омеднённой проволоки, от сварочного полуавтомата, согнутые самостоятельно, с использованием двух плоскогубцев.



В качестве силовой установки будут в дальнейшем проведены эксперименты с двумя типами двигателей (более скоростным и более медленным): 1400kv и 2200kv.

Это означает, что первый двигатель на каждый вольт поданного напряжения питания разовьёт обороты вала в 1400 об/мин, а второй, соответственно, — 2200 об/мин:



Соответственно, один двигатель имеет винт большего размера (более медленный двигатель), а другой — меньшего размера (более быстрый двигатель).

Кроме того, я закупил достаточно большой набор запасных винтов, понимая, что это расходник, и «биться» они будут направо и налево. В этом наборе есть даже условно большие винты, больше чем представленные на картинке выше: 1047 и 1147.

В качестве питания будем использовать двухбаночный аккумулятор, на 2200 mah, 7,4V (не догадался купить ещё и трёхбаночный, меньшего объёма (где-нибудь на 1000 mah, 11,1 V), для того чтобы уменьшить вес, с другой стороны, учитывая, что у меня два двигателя, это не особо принципиально, — так как я могу, для увеличения оборотов, просто взять более скоростной двигатель). Аккумулятор меньше, чем тот, что показывал раньше, поэтому мы тут выигрываем по весу:


Таким образом, дальнейшая успешность полётов готового самолёта зависит от нескольких вещей:

• веса оборудования,
• мощности двигателя,
• насколько он хорошо собран,
• насколько «кривые руки» у пилота :-)

Учитывая, что у меня есть достаточно большое количество винтов и разные двигатели, можно поставить ряд экспериментов и добиться приемлемого качества полёта (картинка ниже — кликабельна).



Пока, с тестами полётов порадовать читателей не могу — нет времени куда-то выбраться. Провёл серию тестов дома. С двигателем 1400kv и винтом 8060 — «рвёт из рук». Тягу замерить нечем, но субъективно — грамм 400-450. Может и более. По ощущениям, если слегка подкинуть — полетит. Но надо тестировать естественно. Кстати говоря, вот и повод купить нечто вроде ньютон-метра и электронных весов — мерить тягу винта и вес получившегося самолёта.

А что же с оптимизацией чертежей?
Как правило, чертежи представлены двумя наборами файлов, в формате PDF:

• общий вид, который можно посмотреть на экране;
• чертёж, разбитый на отдельные листы для печати на принтере.

Так как мы будем проецировать весь чертёж на один лист потолочки, то нам достаточно взять и внести изменения в общий вид (по сути, он является тем же самым векторным чертежом, только маленького размера).

В этих целях можно использовать любой векторный редактор. Для этого сначала нужно сохранить PDF в векторный формат EPS (на тот случай, если редактор сразу не понимает PDF):



После чего открыть в векторном редакторе (например, Adobe Illustrator, Corel Draw) и скорректировать все необходимые вырезы. Либо, если вам так больше нравится, пересохранить его из векторного редактора в формат DXF, после чего открыть в своём любимом инженерном CAD и править там.

Процесс этот достаточно разноплановый и требует специфических знаний, поэтому описание его в достаточно подробном формате выйдет далеко за пределы этой статьи. Однако направление, куда можно смотреть, я вам наметил…

Тем более что вносить все необходимые правки на экране намного легче, чем делать это руками в реальной жизни.

Подытоживая, хочу сказать, что описанный в статье способ проекционного быстрого перевода чертежей на реальный материал я ещё не встречал в интернете. Да, он используется совершенно в других сферах и мне даже самому приходилось его применять.

Однако, в плане переноса чертежей самолётов, в основном главенствует старый добрый недобрый способ переноса с помощью склеивания из отдельных бумажных листов. Благодаря описанному способу, вы можете его благополучно избежать.

Если у вас нет видеопроектора, есть способ альтернативный: можно использовать школьные диапроекторы (если они ещё где-то остались).

В канцелярских магазинах продаётся специальная прозрачная плёнка формата А4, для печати на лазерных принтерах. Можно, например, распечатать чертёж прямо на этой плёнке, положить её в проектор и спроецировать на вашу потолочку. В любом случае — это будет существенно быстрее, а для тематических кружков, которые занимаются моделированием, позволит существенно сократить время создания модели.

Telegram-канал с розыгрышами призов, новостями IT и постами о ретроиграх