Parkflyer 8. Два в одном (МиГ-23)

Евгений Рыбкин, г. Москва

" - Вы полагаете, все это будет носиться? - Я полагаю, что все это следует шить!" Из песни.

Предисловие

@@Не будет большим открытием сказать, что самолеты держатся в воздухе за счет скорости относительно этого воздуха. Причем чем больше скорость, тем больше требования к аэродинамическому совершенству самолета, больше нагрузки. С другой стороны, самолету нужно как-то взлетать и после полета возвращаться на землю, и в этих случаях ему нужно уметь устойчиво держаться в воздухе на минимальных скоростях, а это совсем другие требования. В первом случае для достижения максимальных скоростей требуются тонкие профили с минимальной кривизной и минимальная площадь крыла, небольшие рули и их отклонения, а во втором - все прямо противоположное. Попытки совместить в одном аппарате взаимоисключающие свойства поначалу редко бывали удачными. Либо это был скоростной аппарат с мощным мотором, маленьким крылом и огромным разбегом/пробегом, да и вообще высокими требованиями к качеству ВПП. (Особенно любопытен опыт гоночных гидропланов с небольшим крылом 30х годов прошлого века, где плохая взлетно-посадочная характеристика ВПХ компенсировалась бесконечной длиной водного "аэродрома".) Либо это был тихоходный самолет с большой площадью, чаще всего биплан, способный эксплуатироваться на крохотных площадках, но неспособный на большие скорости.

@@Сейчас забавными выглядят довоенные попытки конструкторов "скрестить вола и трепетную лань". Например, был полутораплан со складным нижним крылом, после взлета превращающийся в обычный моноплан [1].

Пример № 1

@@Или эксперименты с раздвижными крыльями:

@@В конце концов, наиболее удачным и прижившимся впоследствии и дожившим до наших дней получился тот метод механизации крыла, где изменяется кривизна профиля. Это закрылки и предкрылки, при отклонении которых крыло получает профиль большой кривизны, который более выгоден на малых скоростях, что позволяет всему аппарату контактировать с землей на меньшей скорости. (Ни одна колесная пара шасси не способна сохранять устойчивый контакт с поверхностью на скорости более 330км/ч, поэтому какой ни была бы полетная скорость самолета, взлетная и посадочная не должны превышать это значение.) А на некоторых самолетах закрылки и предкрылки выдвижные, то есть в какой-то мере увеличивают площадь крыла.

@@Максимальная скорость истребителей Второй Мировой едва превышала 700км/ч даже при почти симметричном профиле (Ла-7), так что для посадки даже на грунтовые аэродромы вполне хватало больших закрылков. На некоторых разведчиках (Шторх) были и предкрылки. В этом смысле поражают способности послевоенного Ан-2, пробег которого с закрылками и предкрылками не превышает 60м.

@@Эта проблема еще более обострилась при освоении самолетами звукового барьера, который для прямого крыла был как бетонная стена. Большая скорость потребовала большей стреловидности крыла.

@@Первыми большей скорости захотели военные.

@@Однако постоянно меняющиеся взгляды на боевое применение авиации привели к дальнейшему ужесточению требований к взлетно-посадочным характеристикам (ВПХ) тактических самолетов. Этому прежде всего способствовало появление на рубеже 50-60-х гг. как в США, так и в СССР тактических ядерных боеприпасов, которые можно было подвешивать под самолеты класса "истребитель-бомбардировщик", а также использовать в качестве БЧ тактических ракет. Стратеги обеих сторон считали, что в условиях полномасштабной войны крупные аэродромы с бетонированными ВПП станут слишком уязвимыми. Поэтому самолетам пришлось бы перебазироваться на запасные площадки ограниченных размеров или погибнуть на своих авиабазах. Под влиянием таких взглядов ОКБ совместно с ЦАГИ подготовили предложения по второму этапу работ программы МиГ-23, в ходе которого предстояло создать более совершенный самолет, способный эксплуатироваться с укороченных ВПП. Достичь этого можно было двумя путями: за счет применения подъемных двигателей (ПД) или использования крыла с изменяемой стреловидностью. Оба эти направления в то время вошли в моду у нас и за рубежом.

@@ ЦАГИ, опираясь на большой объем фундаментальных исследований, настойчиво рекомендовал использование крыла изменяемой геометрии. Исследования, в которых принимали участие Г. В. Александров, С. М. Белоцерковский, Г. С. Бюшгенс и другие ведущие отечественные ученые-аэродинамики, показали, что, применяя малую стреловидность (10-15 град.) при крыле с большим удлинением и мощной механизацией, можно значительно улучшить ВПХ и уменьшить минимально допустимую полетную скорость. При стреловидности 35-45° обеспечивались хорошие маневренные характеристики и высокое аэродинамическое качество на околозвуковых режимах. Установив крыло на угол 60-70°, можно было достичь больших сверхзвуковых скоростей, кроме того, этот режим оказался весьма благоприятным для полета на малых высотах при больших приборных скоростях. Применение такого крыла позволяло создать многорежимный боевой самолет, способный решать задачи фронтового истребителя, истребителя-перехватчика и маловысотного истребителя-бомбардировщика." [3]

@@Оставим пока проблемы вертикального взлета и посадки боевых истребителей - "подсасывающий эффект" при посадке, трудности пилотирования на малых скоростях, большой расход топлива да и просто большие требования к силовой установке. (Последнее пока сдерживает и развитие моделей-копий этого класса.) Тем более, что КБ Микояна пошло по второму пути - крыло с изменяемой геометрией.

@@На одном из форумов моделистов я встретился с авторитетным мнением, что-де никакого толку от изменяемой стреловидности в моделизме нет и быть не может, ибо не летают модели с теми скоростями, что требуют этой функции. А вот проблем создается много - с центровкой и устойчивостью, да и конструкция непомерно усложняется и утяжеляется, теряя надежность. Вероятно, это было мнение асов-пилотов, по своему обыкновению, презирающих копийные модели.

@@В принципе, лично мне вполне хватило бы чисто визуального копийного эффекта - обычно это и требуется от моделей-копий. Но для обоснования начала постройки нужен был хотя бы элементарный теоретический расчет поведения модели с большой и малой стреловидностью. Для этого я не постеснялся обратиться к человеку, более меня подкованному теоретически - Сдобнову С.(flysnake). (Большая ему благодарность за проведенный расчет, который приведен в следующем разделе.)

@@И еще одна вещь. Наблюдая за взлетом импеллерных моделей с крылом большой стреловидности и как следствие - малого удлинения, я замечал их отвратительную поперечную устойчивость на малых скоростях. Модель раскачивало из стороны в сторону до тех пор, пока она разгонялась до своей полетной скорости. Ей явно не хватало размаха крыла, чтобы его концевые части давали аэродинамическое демпфирование. В полете у них была прекрасная поперечная маневренность, а вот на малых скоростях это достоинство превращалось в недостаток. А вот с изменяемой геометрией эта проблема решается просто: взлетаем с большим размахом, после разгона складываем консоли и получаем требуемую поперечную маневренность. Перед посадкой снова возвращаем большой размах. Замеры по чертежу показывают, что у МиГ-23 размах меняется почти вдвое.

@@Изменение центровки, неизбежное при повороте консолей и соответствующем смещении ЦД крыла в принципе тоже не противоречит режимам полета. В полете на скорости требуется более передняя центровка, что и дают сложенные консоли. А на взлете, и особенно при посадке желательна более задняя центровка - для большей чувствительности машины к рулям на малых скоростях - что и происходит при минимальной стреловидности консолей. Получается, что в одном самолете мы имеем два: один - для взлета и посадки, а также полета на малых скоростях, с высокой продольной маневренностью и низкой поперечной; второй - для высоких скоростей, с малой продольной и большой поперечной маневренностью. И некое промежуточное состояние между ними, смещаемое в ту или иную сторону по воле пилота, и обладающее достоинствами и недостатками обоих.

@@Важно лишь чтобы это изменение центровки не выходило за пределы диапазона управляемости/устойчивости машины. Точный ответ может дать только испытание модели. А вот что было у прототипа, описано в монографии:

@@Возникшие в связи с применением нового крыла трудности обеспечения устойчивости и управляемости были успешно решены специалистами ЦАГИ благодаря обнаруженному ими эффекту: аэродинамический фокус крыла при изменении угла стреловидности мало изменялся в случае, если на нем имелся корневой наплыв и было соответствующим образом подобрано место расположения оси поворота консоли. Исследования доказали возможность создания универсальной компоновки самолета, которая и легла в основу нового МиГа, а также бомбардировщика Су-24. Отработка аэродинамики МиГ-23 проводилась в аэродинамических трубах ЦАГИ Т-106М и Т-109 с использованием крупноразмерных моделей. О важности этих работ говорит тот факт, что в 1975 г. фундаментальные исследования ЦАГИ по самолетам с изменяемой геометрией крыла были отмечены Государственной премией.

@@Первый раз самолет поднялся в небо 9 июля 1967 г. - эту дату можно считать днем рождения МиГ-23. Уже в ходе второго полета Федотов изменял стреловидность крыла во всем диапазоне углов и, как вспоминал летчик-испытатель ОКБ Б. А. Орлов, остался вполне доволен поведением машины - балансировка самолета менялась незначительно, гораздо меньше, чем ожидалось. Эта оценка подтверждается и записью в бортовом журнале, сделанной Федотовым: "Полет при стреловидности от 16 до 72 град. Это впервые. Великолепно!" [3]

@@Само собой напрашивается решение: сделать управление стреловидностью автоматически зависимым от воздушной скорости самолета. Тогда при любой потере скорости по значению от ПВД автомат немедленно раскроет консоли в какое-то промежуточное положение и подгонит аэродинамическое качество машины под конкретную скорость, не дожидаясь действия пилота. Именно так реализовано в знаменитом палубном истребителе F-14, где пилоту можно не задумываться об угле стреловидности. В к/ф "TopGun" отлично видно, как взлетают они с авианосца на форсаже, но с прямыми крыльями, а в полете консоли уже сложены; а на вираже, где скорость немного снижается, консоли сразу же немного раскрываются в промежуточное состояние. Но для предотвращения таких резких изменений центровки в F-14 соответственно передвигается противовес. У МиГа в неявном виде тоже есть небольшая весовая компенсация - просто у него в консолях топливные баки. (Можно реализовать это и на модели, повесив на законцовки консолей грузики. Но в случае импеллерной модели, где традиционна борьба за каждый грамм, этот прием видится мне неприемлемым.) У меня нет сведений о движущемся противовесе в самолетах с простым профилем полета, таких как бомбардировщики В-1, Ту-160 и Ту-22М2,3. Но у них изменение стреловидности не так динамично, как у истребителей, и возможно, здесь дело ограничивается перекачкой топлива, обычной при переходе на сверхзвук и у других самолетов.

@@Надо сказать, что на западных сайтах модели с изменяемой геометрией появлялись неоднократно, где и были продемонстрированы несложные механизмы поворота консолей. В основном это тот же F-14:

@@На эти конструкции я и опирался при собственном проектировании. Правда, и здесь проявились свои "национальные особенности".

Прототип, чертеж, проект

@@То, что из всех отечественных машин с изменяемой геометрией МиГ-23 является самым известным, думаю, объяснять не надо. Даже во многих знаменитых американских фильмах про героев-пилотов реактивной авиации этот самолет незримо "присутствует" в качестве небольшого, но очень коварного и чрезвычайно маневренного врага, и где его роль обычно "играет" какой-нибудь F-4 или F-5.

@@Остается лишь выбрать модификацию. Более всех по душе мне показалась модификация "М". По сравнению с более ранней "С" здесь нарастили площадь консолей, образовав на каждой характерный "клык", сократили длину фюзеляжа за счет хвостовой части, и придали носовому обтекателю более выгодную оживальную форму вместо конусной. Более поздние модификации "МЛ" и "МЛД" мне уже не нравились отсутствием харизматичного форкиля и дополнительными клыками на неподвижной части крыла. Кроме того, среди всех чертежей именно у МиГ-23М получалась наибольшая площадь воздухозаборников, а это важно для импеллерной модели. Да и сам чертеж этой модификации был более аккуратен, выполнен более тонкими линиями.

Пример № 8

@@Единственное, что на нем отсутствовало - профиль крыла. Поэтому его я взял из чертежа модификации МиГ-23С и растянул его по хорде так, как это происходило бы при наращивании хорды у МиГ-23М, попутно контролируя его толщину по чертежу вида спереди. У меня получился профиль толщиной 8% и кривизной не более 1%.

Пример № 9

@@(Была еще одна причина выбрать именно эту модификацию. У меня в комнате под потолком висела стендовая модель именно МиГ-23М в масштабе 1:48. Ее я и рассматривал в целях уточнения форм, с нее я и взял схему камуфляжа.)

@@В импеллерных моделях выбор масштаба вовсе не произволен, а обычно продиктован диаметром имеющегося импеллера. А в данном случае есть еще ограничения, диктуемые механикой поворота консолей. Для этих целей нужна была мощная, но легкая и не быстрая сервомашинка с металлическим редуктором. Последней особенностью обладают сервоприводы как минимум микро-класса, т.е. весом 18-22г. и усилием около 2.2-2.5 кг/см. У меня была подходящая - Robbe FS 500 MG, достаточно медленная.

@@Обычно такие машинки используются на моделях размером около 1м размаха. Такой размах соответствовал масштабу 1:14 и по диаметру сопла указывал на диаметр импеллера примерно 75-80мм.

@@На тот момент подходящего импеллера у меня не было, ранее использовавшийся и хорошо себя зарекомендовавший Alfamodel EDF-60/15 здесь не годился из-за небольшого шага лопастей и относительно невысокой скорости потока.

@@Замечание.Замечание. Широко распространено заблуждение, что импеллер нужен модели для обеспечения большей скорости. В действительности все несколько иначе. Импеллер нужен только для копийных моделей для имитации ТРД. Во всех остальных случаях обычный авиационный винт имеет безусловное преимущество. Посмотрите на спортивные скоростные и гоночные модели - ни на одной вы не обнаружите импеллер, ни на одной.

@@После нескольких итераций с чертежом и MotoCalc было выбрано сочетание импеллера Kyosho DF диаметром 75мм с Outrunner Hivolt Kv=3000rpm и масштабом планера 1:14, дающим размах модели в минимальной стреловидности 996мм, а максимальной - 554мм. Решающее значение в выборе именно этого импеллера оказали его тяговый TCoef и мощностной PCoef коэфициенты, наибольшие из базы данных импеллеров MotoCalc 8, и якобы обеспечивающие ему стат.тягу более 1кг при токе 25А. Последующие замеры показали, что цифры завышены по меньшей мере вдвое. И все равно у этого импеллера было преимущество. Кроме относительно небольшой цены (около 44$), при диаметре крыльчатки 74мм шаг лопастей был 160мм - наибольший из всего списка. И самое главное - я видел этот импеллер в действии, когда он успешно таскал модель Kyosho T33 ShootingStar весом около 1.2кг, позволяя ей делать весь высший пилотаж. А это говорит о тяговооруженности не менее 0.5 (тяга около 600г) - и это на коллекторном моторе при токе около 30А от тяжеленных NiCd аккумуляторов. Что же будет с более совершенными БК мотором и LiPo батареей. Если нацелиться на полетный вес метровой модели около 600-650г, то реально получение тяговооруженности в районе 1.

@@Справка о прототипах (откроется в новом окне).

@@Из монографии:

@@"В 1971 г. на МиГ-23С установили двигатель, форсированный до тяги 12500 кгс. Если учесть, что нормальная взлетная масса самолета составляла 14500 кг, то без вооружения и с уменьшенным запасом топлива взлетная тяговооруженность этого истребителя превышала 1. Модернизированный МиГ с большим эффектом участвовал в "показе новой авиационной техники руководителям партии и правительства", проведенном во Владимировке летом 1971 г. (в официальных документах это мероприятие условно называлось темой "Кристалл"). Следует заметить, что аналогичную тяговооруженность американцам удалось достичь на опытном истребителе YF-15, совершившем первый полет лишь в июле 1973 г. "[3].

@@Замечание. По сведениям от специалистов, импеллер от Kyosho был одним из первых и не давал нужного КПД. Например, более поздний и дорогой Wemotec того же диаметра давал на том же моторе при примерно том же токе стат.тягу на 70г больше. Однако, считаю неверным оценивать выход импеллера только по статической тяге. Не менее важная характеристика - скорость выходного потока. Именно обе эти параметра разумно использовать в комплексе для оценки выхода импеллера и его КПД. И поскольку у Kyosho максимальный шаг из списка, по скорости потока он превышает тот же Wemotec чуть ли не вдвое (60м/c против 30м/с).

Посмотреть расчеты (откроется в новом окне)

@@При выбранном масштабе площадь крыла меняется в зависимости от положения консолей от 13.1 до 12.6дм2 (часть консоли при складывании прячется внутрь фюзеляжа). Однако для оценки несущей поверхности эти цифры весьма умозрительны, поскольку у многих реактивных самолетов немалое участие в подъемной силе принимает и фюзеляж. Это видно по задранному носу машины в стояночном положении, в то время как хорды консолей параллельны земле. Получается, что относительно строительной горизонтали крыло имеет отрицательный угол установки, а летит машина, крепко задрав нос. При этом носовой обтекатель может находиться и параллельно потоку.

@@Исходный чертеж - cкачать (zip-архив, 410 кБ, формат *.tif)

@@Замечание. Сравнивая форму сопла в стояночном и полетном состоянии, видно, что в первом случае его створки отклонены вниз примерно на 5град. Не здесь ли истоки отклоняемого вектора тяги? Это делает прототип еще более фантастичным. Motocalc никак не учитывает стреловидность, да вообще форму крыла - оно у него всегда прямоугольное. Поэтому положение максимальной стреловидности я имитировал изменением размаха при чуть изменившейся площади, а также превращением толщины профиля 8% в 5%. Как ни странно, но это дало смехотворный прирост скорости в 1.5м/с, который можно списать на уменьшение площади.

Посмотреть расчеты (откроется в новом окне)

@@Максимальная расчетная скорость при этом достигает почти 40м/с, что составляет около 144 км/ч. А вот диапазон посадочных скоростей (от скорости удержания на рулях до скорости сваливания) лежит в районе 10м/с (36 км/ч) что довольно значительно. Если попробовать сымитировать закрылки через изменение кривизны профиля, то посадочные скорости лежат в районе 9-11м/с, что уже приемлемо.

Посмотреть расчеты (откроется в новом окне)

@@Я столкнулся с мнением, что при увеличении стреловидности аэродинамическое качество как минимум не улучшается, поскольку уменьшается эффективное удлинение крыла и возрастает индуктивное сопротивление из-за ухудшающейся законцовки. Поэтому в горизонтальном полете машину-де придется удерживать с бОльшим углом атаки, а это приведет к увеличению общего лобового сопротивления. В качестве аргумента приводились примеры кроссовых планеров, у которых нет особой стреловидности. В пикировании со сложенными консолями действительно скорость возрастет. Это обстоятельство используют хищные птицы, складывая крылья в пикировании на жертву. Но в этом случае изменяется и площадь крыльев, и возможно, профиль. Для прояснения этого вопроса я и обратился к Сдобнову С. Вот его расчеты и комментарии:

@@"Была проведена оценка влияния изменения геометрии (стреловидности) крыла на максимальную скорость модели самолета МиГ23. Следует учесть, что рассматривалось только крыло, а на скоростях, близких к максимальным, основное сопротивление может вноситься не крылом, а другими деталями модели. Использовались классические формулы аэродинамики крыла. Оценка проведена на Excel (в ячейках зеленого цвета находятся исходные параметры, которые можно изменить, в желтых - вычисленные)."

Cкачать расчы (zip-архив, 7 кБ, формат *.xls)

@@При оценке учитывалось следующее:

@@При увеличении угла стреловидности увеличивается хорда крыла вдоль потока набегающего воздуха (скос потока, вызванный стреловидностью, учитывался дополнительным увеличением хорды и соответствующим уменьшением удлинения крыла).

@@При увеличении хорды уменьшается относительная толщина профиля (исходный профиль толщиной 9% превращается в профиль толщиной 5%), со всеми вытекающими последствиями - уменьшение максимальной подъемной силы, уменьшение кривизны профиля, уменьшение минимального лобового сопротивления. Причем, важно отметить, что уменьшение кривизны профиля приводит к сдвигу минимального сопротивления к точке минимальных Су (к точке нулевой подъемной силы).

@@К сожалению, мне оказались недоступны поляры профилей Clark YH 9% и Clark YH 5%. Для оценки я применил профили S6062 - (толщина около 8%, кривизна около 1.6%) (для крыла с малой стреловидностью) и S6063 - (7% и 1.4% соответственно) (для крыла с большой стреловидностью). Эти профили имеют меньшее минимальное лобовое сопротивление, чем Clark, и меньшую максимальную подъемную силу, чем он.

""""К сожалению, на сайте мне не удалось найти профиля с полярами, имеющего толщину около 5% и кривизну около 1%.

""""В диапазоне скоростей от 10м/с до 65м/с для обеих стреловидностей вычислялось:

число Рейнольца Re;
коэффициент подъемной силы Cy;
коэффициент индуктивного сопротивления Ci;
из поляр, в соответствии с Cy и Re, подставлялся коэффициент профильного сопротивления Cp;
вычислялось коэффициент полного сопротивления крыла Cp+Ci;
вычислялось аэродинамическое качество крыла;
вычислялось сопротивление крыла в граммах;
отдельно, ниже таблицы приводится коэффициент сопротивления плоской пластинки при ламинарном и турбулентном обтекании;

@@Из полученной таблицы видно, что на скоростях до 20м/с стреловидное крыло работает хуже, а на скоростях выше 30м/с - лучше (при данной нагрузке на крыло).

@@На любых скоростях индуктивное сопротивление стреловидного крыла больше, чем у "прямого", но на скоростях выше 30м/с оно значительно меньше, чем профильное сопротивление.

@@На скоростях в районе 50м/с дает выигрыш в скорости порядка 10м/с при той же тяге.

@@В случае применения профиля с бОльшим исходно профильным сопротивлением эффект уменьшения сопротивления будет выше (хотя максимальная скорость будет, естественно, ниже).

@@Прикладываю поляры профилей S6062, S6063, Clark Y, взятые с указанного выше сайта."

@@Эти данные меня несколько успокоили, и я смог продолжать проектные работы.

@@Имея активную площадь импеллера 3494мм2 (37*37*3.14=4298 внутр. площадь трубы минус площадь кожуха мотора 16*16*3.14=804), я получал предельный диаметр выходного сопла 66мм. Что при установке импеллера в районе сечения Е-Е (см. чертеж) давало бы длину выходного канала 255мм и сужение 2град, что гораздо меньше критического 4град. Имея большой шаг импеллера, я мог не беспокоиться о снижении скорости потока и не сужать канал до активной площади. Тем более, что большой диаметр сопла МиГ-23 допускал это. При внешнем диаметре сопла на чертеже 72мм и минимальной толщине пенопластовых стенок 1.5-2мм я получал выходной диаметр канала 68мм.

@@А вот с входным каналом пришлось традиционно помучиться. Если рассматривать сечение С-С, где воздухозаборник максимально выражен, то из внешнего сечения 36х75мм после вычитания толщины стенок (это как минимум 4мм с каждой стороны, ведь передняя кромка канала должна быть толстой и скругленной примерно так же, как и передняя кромка крыла) получаем внутреннее 28х67мм и суммарную площадь обоих воздухозаборников 1876*2=3752мм2. Что едва больше активной площади 3494мм2. ("- Маловато будет!") Что делать? Толщину стенок уменьшать крайне нежелательно - это повлияет на результирующую тягу импеллера с каналом. От наружного входного сужения воздухозаборника, хорошо просматриваемого на чертеже вида сверху и сбоку перед сечением С-С, однозначно придется отказаться. Решение было такое. Раз уж придется расширять воздухозаборник, то без существенного искажения его копийных габаритов можно попробовать это сделать за счет вещи, не очень-то и нужной на модели - системы отрезания пограничного слоя с фюзеляжа. Если придвинуть два ножа этой системы поближе к фюзеляжу так, чтобы к воздухозаборнику они были вровень с бортом фюзеляжа, то тогда мы получаем внешнее сечение 40х75мм, внутреннее 35х66мм и суммарную площадь воздухозаборников 2310*2=4620мм2, что составляет 130% от активной площади импеллера. А это уже немало.

@@Замечание. При последующей 3Д-компоновке эти ножи удачно стали продолжением боковых стенок входных полуканалов. Причем угол их схождения перед импеллером был таков, что на переднем конце они уже отставали от борта фюзеляжа на 2-3мм, что в какой-то степени маскировало действительное отсутствие щели и позволяло не терять копийности.

@@Замечание. При использовании импеллера диаметром 80мм будет безусловный выигрыш по тяговым возможностям. Однако, если в выходном канале еще есть запас для использования большей активной площади, то у входного канала резерв площади будет исчерпан, и придется думать о большем размере модели.

@@У меня обычно 3Д-изображение компоновки модели делается уже после постройки и даже после испытаний модели, во время написания статьи, как наглядная иллюстрация строения модели. В данном случае по компоновке модели было столько вопросов, что 3Д-модель была сделана первой, еще до печати чертежей. Последний пункт вообще стоял под вопросом. Мне рекомендовали программно-управляемый станок для резки пенопласта, и была реальная перспектива вырезания сложных деталей модели, используя контуры 3Д-модели, благо она выстроена сплайновым методом. (Желающим могу переслать ее для реализации именно такого САПРовского метода в формате 3Д МАХ или DXF.) А в данном случае применить прогрессивный метод не удалось, станок не поспел к сроку, и пришлось большинство деталей делать традиционным ручным способом. Кроме того, сборка сложного фюзеляжа из изогнутых листов пенопласта дает постоянную толщину стенки и, следовательно, меньший вес всей конструкции.

@@Поправки к чертежу и дополнительные детали - cкачать (zip-архив, 340 кБ, формат *.tif)

@@Малая толщина плоскостей исключала их наборную конструкцию, посему их резали нагретой нихромовой нитью по шаблонам, вручную. О деталях вращения (носовой обтекатель) вообще отдельный разговор.

@@Но более всего 3Д-моделирование пригодилось для механизма поворота консолей. Будучи не только 3Д-моделлером, но и 3Д-аниматором, мне виделось совершенно логичным для настройки и регулировки механизма применить инверсную кинематику. Причем активным объектом была правая консоль, угол поворота которой был виден на чертеже. Промежуточным ведомым объектом - качалка сервомашинки, финальным ведомым объектом - вторая консоль. Зная размеры плеч реальной качалки, перемещением IK-шарниров я подбирал длину тяг и радиусы кабанчиков так, чтобы поворот консоли давал реальный угол поворота качалки реальной машинки, и соответственно, угол поворота второй консоли. Причем старался, чтобы плечо кабанчика было как можно больше плеча качалки - для снижения нагрузки на нее. Считая самым нагруженным максимально раскрытое положение консолей, я установил в этом случае исходное положение качалки почти параллельным тягам. В то же время длина тяг, оси и углы кабанчиков устанавливались с сохранением хотя бы небольшого плеча в крайних положениях, но при этом не вылезая за габариты скрывающей всю эту механику неподвижной части крыла.

Cкачать анимацию механики (zip-архив, 353 кБ, формат *.avi)

@@Замечание. Таким способом мне удается проектировать механизмы сложных убирающихся шасси.

@@Короче, у меня получились такие цифры: при радиусе качалки 14мм длина тяги была 101мм и радиус кабанчика 28мм, что давало рычаговую редукцию 1:2 и требовало хода качалки 140град. (Реальный максимальный расход качалки у машинки Robbe FS500MG оказался здорово меньше - 110град., но это лишь изменило начальный угол установки качалки, отклонив его от параллельного тяге.) Небольшой расчет усилий показывал, что на максимальной скорости, когда на все крыло приходится около 300г, а на каждую консоль - около 120г, если взять в качестве точки приложения силы середину консоли - плечо 200мм, это дает нагрузку 120г/20см на одну консоль. Или 2400г/см, или 4.8кг/см на обе консоли. С учетом рычаговой редукции 1:2 на машинку в самом худшем случае приходится 2.4кг/см. Т.о. получается, что на полной скорости машинке немного не хватает, чтобы расправить консоли, но усилия удержания в раскрытом состоянии хватает с запасом. А вот на скорости удержания на рулях 12,5м/с, с которой и начинается посадка, усилий машинки более чем достаточно. Получается такая схема полета: взлетаем с "прямым" крылом, разгоняемся и складываем крыло (поток помогает), а далее весь полет выполняем со сложенным крылом. Пред посадкой убираем газ, дожидаемся снижения скорости и "расправляем крылья". Ограничение в раскрывании консолей в полете на тот момент виделось мне не столь значительным. Применять стандартную сервомашинку было просто недопустимым и по весу, и по габаритам, а так называемые низкопрофильные машинки, используемые для закрылков и обладающие большим усилием и небольшой скоростью, были дороговаты.

@@Правда, такая рычаговая реализация механизма не давала полной синхронности поворота консолей. Уже при интерактивном просмотре анимации было видно, что при линейном повороте правой "ведущей" консоли левая "ведомая" сначала немного отстает на 2-3град. а затем догоняет правую. Перемещением всей сервомашинки был найден оптимум, когда асимметрия скоростей консолей минимальна и не заметна ни визуально, ни оказывает влияние на полет. Для более точной синхронизации требовалось связывать между собой консоли общими рычагами, тягами или даже шестернями.

@@Мало того, именно тут обнаружилось, что при повороте консоли ее внутренний угол врезается в канал. Хорошо было бы, если бы это обнаружилось на уже собранной модели! Случилось это отчасти оттого, что решил ликвидировать отрицательный угол установки крыла, установив его параллельно строительной горизонтали чертежа, как я это делал на модели Су-25. Пришлось решать проблему с двух сторон - немного поднять весь механизм вместе с консолями, и одновременно немного продавить канал в этом месте, образовав на нем плоскую "площадку".

Конструкция и материалы

@@Ничего нового в плане материалов по сравнению с моделью Су-25 здесь нет. Тот же голубой пенопласт Roofmate Styrofoam плотностью 35г/дм3, тот же стеклотекстолит 1мм, а также плотный пенопласт ПС-60, угольные трубки 6мм, лексан бутылок и двойной толстый лавсан. Лексановая трубка упаковки светильников, не примененная в Су-25, отлично подошла для более крупного импеллера и по диаметру, и по длине. Правда, угольную трубку на этот раз удалось добыть длиной 1000мм, что позволило протянуть ее от носа до вхождения в киль. (Для Су-25 нашлась лишь длиной 800мм, и фюзеляж машины неоднократно ломался именно там, где она кончалась.) А поскольку и у этого самолета большой киль, оставлять его без интегрального усиления никак было нельзя.

@@Замечание. Обратите внимание, у всех сверхзвуковых самолетов огромный киль, а у многорежимных, таких как истребители, их может быть и два здоровенных. Связано это и с отсутствием обдува оперения, и с особенностями распределения зон скачков давления на сверхзвуке, обычно обходящих вертикальное оперение. Риск срыва в плоский штопор у таких самолетов намного выше. Кстати, у современных сверхзвуковых истребителей горизонтальное оперение обычно цельноповоротное, что продиктовано риском флаттера на сверхзвуке. И МиГ-23 здесь не исключение. У него и киль не только сверху, но и снизу, подворачиваемый при посадке. Но и этого мало. У этого самолета отсутствуют элероны как явление. Управление креном осуществляется посредством дифференциального стабилизатора, а в посадочном состоянии ему помогают дифференциальные интерцепторы. А составе механизации крыла присутствует отклоняемый носок во всю консоль и огромный закрылок также длиной во всю консоль, которые работают только при полностью раскрытых консолях и блокируются при сложенных, ибо при большой стреловидности они становятся почти вдоль потока и толку от них немного. Так что у этого самолета, в известной степени, крутятся все плоскости, кроме разве что, верхнего киля, у которого традиционный руль направления, весьма небольшой. Если прибавить к этому 4 тормозных щитка в хвостовой части фюзеляжа и сложнейшее 3-шарнирное шасси, становится понятно, что по механизации это очень насыщенный аппарат. И при его моделировании достойным будет реализовать хотя бы половину его свойств "трансформера".

@@Поэтому, если уж взялись за поворотные консоли, то и цельноповоротное оперение уж тем более напрашивалось. Механику убирающегося шасси такой сложности мне было не под силу выполнить в домашних условиях, да и убирать его было откровенно некуда - внутреннее пространство фюзеляжа было занято каналом. По этой же причине не стал делать подворачивающийся нижний киль - в условиях посадки на брюхо ему лучше быть цельным, иначе при посадке ему разнесет всю механику.

@@Были некоторые мысли по реализации закрылков, но ни до чего путного они не дозрели. Ставить в каждую консоль маленькую рулевую машинку показалось мне накладным и лишним утяжелением, как-то надо было блокировать их работу при сложенных консолях (моя аппаратура не позволяла такое), да и провода от таких машинок путались при повороте консолей. Было еще решение опускать закрылки вниз автоматически при полном раскрытии консолей натяжением тросиков. Причем если завести этот тросик на качалку машинки, получаем еще и флапероны. Однако, одна мысль, что один тросик натянется раньше или заест, и все это пред посадкой сработает лучше любого элерона, вплоть до переворота модели - заставила отложить решение этого вопроса. Во всяком случае, машинки можно врезать и задним числом, если это действительно потребуется.

@@Замечание. Большой недостаток копийной импеллерной модели в том, что ее нельзя испытывать по частям. Требуется ее закончить и окончательно закрыть, чтобы она хотя бы разогналась до полетного режима. Даже прием "летающая лаборатория", на которой можно отдельно отработать импеллер, отдельно сложение консолей, отдельно диф.стабилизатор, и т.д. - здесь не некорректно. Модель модели рознь, и смысл имеет только комплексное решение. Я был бы очень рад вначале сделать угольную палку с моторчиком и винтом, и снабдив ее поворотными консолями, изучать изменение центровки, успокоиться и продолжать или наоборот, прекратить проект; но...это было бы как в анекдоте - искать не там где потерял, а где светлее и удобнее.

@@Так что пришлось делать все сразу.

@@И начинать с самого сложного в этом самолете и неизвестного.

Крыло изменяемой геометрии

@@Сразу скажу, что используемый за рубежом опыт простых механизмов изменения геометрии крыла, приведенный выше в ссылках, годился здесь лишь наполовину. МиГ-23 не F-14, расстояние между осями консолей у него меньше, есть приличный отрицательный поперечный V крыла. И, кроме того, сразу под консолями проходят трубы входных полуканалов. Все это мешает применению двух прямых бальзовых пластин, между которыми вращаются консоли, и которые обеспечивают всему крылу жесткость. (Кроме того, при покраске такие пластины резко выбивались бы из общего пенопластового фона, что нехорошо.) Поэтому держатели консолей пришлось делать по-другому. Вначале эта была фигурная текстолитовая пластина с вырезами под каналы импеллера, и с вырезами, в которых вращаются консоли. Еще полезно к ней и машинку прикрепить, и завязать ее с угольной трубой, которая, как и в предыдущей модели Су-25, является основным силовым элементом. (Как и в модели Су-25, здесь невозможно сделать несущие борта из-за воздухозаборников.) Однако, одна такая пластина будет иметь жесткость только по двум осям; поперек себя она будет гнуться, а уж крутке и вовсе не будет противостоять. А это особенно важно при сложенной консоли, возникает риск флаттера. Можно было решить задачу "в лоб", удвоив толщину пластины. Но более грамотное инженерное решение - применить вторую пластину аналогичной формы, поставленную под углом к первой и поддерживающую консоль в сложенном положении. Вместе с угольной трубой они образуют треугольник - самую жесткую фигуру. Со второй консолью - все аналогично. Поскольку первая пластина для обеих консолей одна, а вторую придется "ломать" под углом в месте крепления к трубе, я решил сразу делать ее из двух половинок Р2 и Р3. А на трубе срастить с помощью стеклоткани, ниток, ваты и волшебного связующего под названием "жидкий циакрин", которое любую целлюлозу в результате бурной реакции превращает в твердый пластик. Жесткость конструкции получилась неимоверной. А к тыльной стороне пластины Р1 приклеена циакрином сервомашинка консолей, обернутая медицинским пластырем. Это соединение достаточно надежно, особенно если прорезать в Р1 окошки для выступающих цапф корпуса машинки. И в то же время машинку несложно снять, разрезав пластырь.

@@Почему окна для консолей не прямоугольные, а трапецевидные? Ну, во-первых, конусность верхней стороны ответной части консоли продиктована ее профилем, особенно в задней части. А во-вторых, чисто инженерный опыт подсказывает, что ближе к середине крыла нагрузка больше, там и будет ломаться. Конечно, это сложнее, чем прямоугольная форма окна. Но на самом деле сделать одинаковые окна не так уж и сложно; моделисты успешно делают это при групповой обработке нервюр.

@@Чтобы ребро 1мм стеклотекстолита не продавило относительно мягкий пенопласт ответных частей консоли, последнюю я обклеиваю стеклотканью. Не будучи совершенно уверен в надежности этого решения, я и внутри окон приклеил к текстолиту пластинки-сектора из более тонкого текстолита. Площадь соприкосновения резко возросла, и она остается постоянной при любом положении консоли.

@@Владельцы катушечных магнитофонов хорошо знают, что лучший прижим магнитной ленты к головке получается из поролона, обернутого скотчем. Лавсан скользит по лавсану с минимальным трением без всякой смазки и заеданий. Это обстоятельство я и использую, обернув скотчем не только пластинки-сектора, но и пенопластовые оси консолей. После монтажа фрагментов этих осей на пластинах они скрепляются вместе полоской стеклоткани с эпоксидкой, а уж затем - скотчем. А консоль крыла и так вся одевается скотчем.

@@Замечание. Поскольку пенорезного станка мне так и не досталось, я не смог сделать в ней аккуратного цилиндрического паза под угольную трубку. Поэтому вместо трубки, изображенной на 3Д-рисунке, я применил уже многократно освоенный текстолитовый лонжерон - полоску "на ребро", вклеенную в разрез консоли. Это решение несколько хуже трубки в плане противостояния крутке консоли, но есть надежда, что спасет обтяжка. А вот в поворотной части есть некий выигрыш - если проложить пластину в прижим к оси сзади, то при повороте часть текстолитового лонжерона всегда будет находиться между текстолитовыми же секторами, и гарантированно входить в первую либо вторую пластину. Вместо пенопласта в текстолит будет упираться другой такой же текстолит, что увеличит общую прочность конструкции в разы. Правда, несколько пострадает внешний вид консоли, ни с того ни с сего разделенной ребром текстолита, которое еще надо как-то закрашивать.

@@Проблемы вырезания нагретой проволокой такой консоли по шаблонам не ограничиваются большой длиной (425мм) и малой толщиной профиля, особенно на законцовке - 6мм. Тут еще и огромное сужение консоли. Когда длина корневой и законцовочной хорд различается в 3 раза, такая же разница должна быть в скорости резки на соответствующих шаблонах. Как бы не так! Если по длинному корневому шаблону проволока режет хорошо, то на коротком законцовочном шаблоне пенопласт горит. И проблема эта не решается никаким станком.

@@Было выработано два пути решения этой проблемы, один дополняет другой. Во-первых, шаблон законцовки делают с запасом по толщине по 0.5мм с каждой стороны. Во-вторых, меняется порядок "отсекания лишнего". Раньше резка начиналась с самого толстого участка профиля - примерно с первой 1/3 хорды, срезая от центра к краю. Теперь резка начинается с последней 1/3 длинного шаблона и такого же расстояния на коротком шаблона, снимая таким образом кусок в форме параллелограмма. Затем аналогичная процедура проводится с первой 1/6 длинного шаблона. Оставшийся "треугольник" снимается в два приема, с первой 1/3 длинного шаблона, причем на коротком проволока фактически работает "вхолостую", но зато ее хорошо видно и легче контролировать. Небольшой прогиб в средней части заготовки и компенсируется снятием запаса 0.5мм с короткого конца. Более точно выстроить эту линию поможет текстолитовый лонжерон. А поскольку консоли все равно разрезаются им, то и резать их можно также по частям, без опасений испортить целую заготовку.

@@Особенно проявляется эта проблема с горизонтальным оперением - оно почти треугольное и очень тонкое.

@@Верхний киль во избежание мучений я решил изначально разделить на форкиль и собственно киль, разделив их по линии излома передней кромки и применив в месте их стыка один и тот же шаблон.

@@Киль настолько близок к треугольной форме, что при резке серединный "треугольник" я снимал длинным ножом как плоский, без кривизны.

@@Из соображений веса усиливать стеклотканью я посчитал нужным только задние кромки плоскостей, тоненькие и просвечивающие.

@@А передние кромки и законцовки, как более толстые и скругленные, обошлись оклейкой полосками папиросной бумаги на ПВА.

Импеллер

@@Стандартный электроимпеллер Kyosho DF 75мм используется фирмой в своих моделях T33 ShootingStar и F-16 с коллекторным мотором LeMans AP26Long, помещаемым традиционно внутрь пластикового "стакана" без задней крышки.

@@В принципе мотор Hivolt помещался в этот стакан примерно с 0.5мм зазором от стенок. Однако при малейшем перекосе или смещении бешено вращающийся внешний ротор мог начать обтачивать стенки, и вряд ли это кончилось бы хорошо как для стенок, так и для магнитов ротора. Поэтому по совету А.Гореславца импеллер был доработан так, что ротор мотора "вылез" из стакана наружу. Из стеклотекстолита 1мм были сделаны две одинаковые круглые шайбы под внутренний размер стакана, со строгой центровкой отверстия, для чего при обтачивании шайб применялась дрель. В одну шайбу был вклеен упорный подшипник, и она была установлена изнутри к лицевой стороне стакана. (Правда, оказалось, что стакан изнутри сам не отцентрован.) На вторую шайбу был привинчен мотор Hivolt, у которого Гореславец выдвинул ось вперед так, чтобы она высовывалась на 32мм. Эта шайба также вклеена в стакан, но на такую глубину, чтобы между ротором и задним срезом стакана был зазор чуть меньше 1мм. Этого зазора хватает для охлаждения мотора.

@@Вылезающего спереди из стакана отрезка вала хватает с лихвой на муфту крыльчатки импеллера. Мне даже пришлось ее просверлить до передней резьбы. Поскольку у вала диаметр 3мм, а у муфты 3.17, для центрирования был проложен слой толстой алюминевой фольги.

@@А сзади, прямо на ротор мотора надет и приклеен к его торцу пенопластовый конус, который вращается вместе с ротором (да и вместе с окружающим потоком). Я даже проделал в нем два канала для охлаждения мотора - напротив окон ротора.

@@А сделан был этот конус невероятно простым способом. Вначале из пенопласта была вырезана простая 4-гранная, а потом ставшая 8-гранной, заготовка. Затем она была надета на вал мотора, и на малом газу сухариком обточена до нужной гладкой формы. Получился импровизированный токарный станок для пенопласта. Поскольку "задней бабки" у него нет, особо длинные детали на нем не обработаешь. И оказалось удобнее надевать заготовку не со стороны ротора, а со стороны муфты, в резьбу которой я еще ввинтил дополнительную шпильку - для поддержки заготовки.

@@Таким приемом были изготовлены и носовой обтекатель, и его передний конус из твердого ПС-60, и цилиндрические оси консолей.

@@Правда, тот длинный 120мм конус, что показан на фото, в первом же испытании импеллера сорвало и унесло потоком. Поэтому вместо него был быстро выточен более короткий 70мм.

@@Забавно, что у самого Гореславца крыльчатка точно такого же импеллера была порвана на 28 000 об/мин. Но мне повезло - в моей крыльчатке трещин не было. Вот только при испытании в руках я слишком крепко сжал наружную трубу импеллера, и крыльчатка немедленно обточила эти места изнутри. На стендовых испытаниях при питании от LiPo 3s1p Hyperion 2100mAh 16C на токе около 28А этот импеллер выдал тягу немного более 600г.

@@Не столько из-за тока, сколько из-за большого потребления в BEC был применен регулятор Markus 40 3p. Проблема улучшения обтекания 3х толстых проводов к мотору, находящихся в потоке, так и не была решена. Провода, идущие к аккумулятору (в целях улучшения центровки находящимся под кабиной машины), были удлинены примерно на 250мм, и в целях уменьшения наводок свиты и проведены по дну фюзеляжа, подальше от приемника и особенно антенны. Знаем, как они ее затеняют в некоторых ракурсах.

Фюзеляж

@@Для воспроизведения такой непростой формы листами постоянной толщины 5мм здесь применен тот же принцип, что использовался в модели Су-25: сопряжение плоских деталей с криволинейными. Причем от сечения к сечению переходы сделать прямолинейными, для простоты. (Возможно, более правильным был бы криволинейный переход, но проблемы сопряжения деталей тогда возросли бы неимоверно.) Именно этим объясняются такие странные изломы плоской детали F4.

@@Развертки пенопластовых деталей приведены здесь. На криволинейных деталях уже есть запас для подгонки.

Скачать (zip-архив, 624 кБ, формат *.tif)

@@Особенностью фюзеляжа именно этого самолета является плавное срастание двух воздухозаборников с фюзеляжем. Если на сечении С воздухозаборники выглядят отдельной деталью, на сечении D снизу между листом воздухозаборника и днищем есть угол, то на сечении Е этот угол уже вырождается. Скругленные углы на верхней части сечения Е к сечению F спускаются на уровень стабилизатора, а к сечению G полностью "рассасывается".

@@Судя по стыковочным узлам на чертеже в районе сечения Е, у настоящего МиГ-23 сохранена традиция съемной хвостовой части. На модели я не рискнул снимать ее всю, - непонятно, как тогда обращаться с длинным верхним килем - также отделять его или оставлять висящим на угольной трубе. Поэтому я решил делать съемной только нижнюю половину задней части, а верхнюю вместе с горизонтальным оперением оставлять на фюзеляже. Открываемого при этом пространства достаточно для возможного техобслуживания импеллера и сервоприводов рулей. А вот к приемнику и сервоприводу консолей оперативный доступ остался проблематичным.

@@Вначале шпангоуты, вырезанные из листа пенопласта толщиной 8мм, надеваются на угольную трубку. Затем они по очереди приклеиваются к днищу, сохраняя перпендикулярность к нему, и одновременно к обмотанным ниткой участкам трубы.

@@В качестве точки отсчета на трубе служит острие носового конуса FМ2 из ПС-60, временно надетого на трубу. Шпангоут D, чтобы "не мешать" сервомашинке консолей, "переехал" немого вперед, на переднюю сторону пластины Р1, у которой точкой установки служит линия расшивки на виде сверху, что соединяет оси консолей.

@@Затем формируется носовая часть: к днищу приклеиваются треугольники F3 и крышка F2, которая является единственной деталью с двухосевой кривизной. Эту форму ей помогает принять кабинный вырез.

@@К этому моменту уже должен быть готов носовой обтекатель, а в нем с помощью кольцевого шаблона вырезан проволокой конус так, чтобы на широком торце детали толщина стенки была 5мм. Тогда этот обтекатель, будучи временно надет на шпангоут А, поможет подогнать детали носа фюзеляжа для более точного сопряжения.

@@Съемная нижняя хвостовая часть тоже имеет поверхность двухосевой кривизны. Одной деталью ее не сделать, а вот если срастить ее из двух, а лучше из четырех криволинейных клиньев, получится красивая и гладкая поверхность.

@@Замечание. Таким способом можно делать и всяческие фюзеляжи аэробусов. В отличие от набора усеченных конусов этот метод дает более гладкий, правильный и продольно прочный результат.

@@Плоскую деталь F4 и скругленную F6 лучше склеить заранее.

@@Кстати, если верить сечению В, радиус кривизны детали F6 в этом месте сопоставим с толщиной листа. Есть нехитрый прием, как осуществить этот изгиб без трещин с наружной стороны. Надо лишь с внутренней стороны заранее продавить пенопласт в месте сгиба несколькими глубокими продольными канавками, с помощью, например, шариковой ручки. Тогда деталь согнется даже руками.

@@Но перед монтажом этих "щек" воздухозаборника нужно заняться половинками входного канала.

@@Плоские части канала F10 (они же ножи) могут быть вырезаны из более тонкого, например 4мм или даже 3мм листа пенопласта. Эта деталь должна быть заранее обтянута скотчем, поскольку потом это сделать не удастся. И обтягивается только та ее часть, что внутри; наружный "нож" еще впоследствии подлежит окраске в камуфляжные цвета.

@@Скругленную часть, как и в модели Су-25, я согнул из склеенного вдвое толстого лавсана. Форма заготовки - трапеция со сторонами 146 и 116, высотой 460мм (лучше с 5мм запасом на каждой стороне - 156, 126 х 470мм). К скотчу плоской части канала лавсан отлично приклеивается с помощью UHU-Por. Сначала приклеивается прямая, нижняя сторона полуканала; затем внутрь на уровне шпангоута D, а также на входе и на выходе канала вклеиваются "заглушки", поддерживающие форму канала; затем лавсан натягивается и приклеивается к верхней части пластины. Форма заглушки уровня D - это вырезанный кусок из самого шпангоута. Контур заглушки на входе виден на сечении В.

@@Для концевой части полуканалов вырезается круг такого диаметра, чтобы он плотно входил спереди в трубу импеллера. Этот круг пригодится, когда придет пора устанавливать в фюзеляж полуканалы и сращивать их у импеллера. Но вначале надо подготовить фюзеляж для установки полуканалов. Нужно срезать лишнее в местах прижима "ножей" к бортам фюзеляжа F3.

@@Чтобы трубы пролезли в окна шпангоута D, пришлось выломать края этого шпангоута и после вклеить обратно - иначе не пролезало.

@@После удачной установки полуканалов с применением того самого диска, имитирующего импеллер, дополнительно фиксируют их еще и к машинке консолей.

@@Там понадобится проложить небольшие ватные валики, пропитанные клеем "Титан" или ПВА. Также можно заняться смыканием "ножей" перед импеллером.

@@Ну а после этого можно подгонять и приклеивать "щеки" воздухозаборников - склеенные детали F4 и F6. Заглушки в полуканалах лучше оставить до поры до времени - для сохранения формы. Мешать они станут только при покраске и обтяжке - тогда их легко вышибить длинной палкой, а остатки клея убрать ваткой со спиртом или ацетоном.

@@Шпангоут Е является моторамой и вырезан из 4мм листа пенопласта ПС-60. К сожалению, у него нет непосредственного контакта с угольной трубой, поэтому для его монтажа уже должны быть собраны детали F1, F6 и F4. Желательно заранее смонтировать на ней импеллер с выходным каналом, просунув регулятор хода вперед. На эту же мотораму приклеиваются рулевые сервомашинки, также обернутые пластырем. На них уже должны быть установлены и отцентрированы качалки, направленные внутрь, к корпусу импеллера, но не касающиеся его. Чтобы качалка при полном расходе не упиралась в шпангоут, между ним и машинкой вклеена прокладка из того же 4мм ПС-60.

@@У меня не было сомнений в том, что относительно слабые машинки HS-50 сдюжат управление большими цельноповоротными рулями. Во-первых, у импеллерных моделей нет обдува рулей. Во-вторых, ось поворота руля близка к середине его хорды, так что наличествует аэродинамическая компенсация. И наконец, цельноповоротное оперение не требует больших отклонений, и значит, можно применить рычаговую редукцию. То есть маленькую качалку на машинке и большой кабанчик на руле, что сразу снизит нагрузку на машинку. Самая маленькая качалка HS-50 радиусом 7мм при максимальном расходе дает суммарный ход тяги 10мм, что на кабанчике радиусом 20мм дает отклонение руля +-14град., снижая усилие на машинке почти втрое. А нелинейность хода компенсируется экспонентой передатчика.

@@Для справки: у прототипа в посадочном режиме отклонение половинок стабилизатора для управления креном составляет +-10град., а тангажом -28 и +8град. Так что в большинстве случаев хватает.

@@При монтаже моторамы вместе с мотоустановкой во избежание отклонений оси импеллера и канала разумно ориентироваться на угольную трубку как ось модели.

@@После отвердения клея можно заняться пристраиванием киля и форкиля - проделать в них каналы под угольную трубку. В рабочем варианте это выглядит так:

@@Дальше пора заняться монтажом поворотных консолей в раму.

@@Вот эта деталь замысловатой формы и есть внутренняя часть консоли.

@@Она изготавливается отдельно от самой консоли не только по соображениям другой формы, но и для того, чтобы по частям надеть консоль на ось. Как вырезать коническую поверхность, рассказано еще в статье про По-2, где таким приемом вырезалось колесо. Полезно засунуть деталь в соответствующий проем рамы и проверить, насколько плотно и в то же время без особых усилий проворачивается эта деталь в секторе рамы.

@@Затем эту деталь придется разрезать по линии текстолитового лонжерона, а чтобы сохранить точность - срезать еще 1мм с разреза, занимаемые потом текстолитом. Линия лонжерона должна пройти вплотную с осевым отверстием.

@@Т.о. разрез откроет это отверстие, и появится возможность вставить деталь в проем рамы и надеть ее на ось вращения. И можно было бы после этого приклеивать к детали оставшуюся консоль. Но простая склейка пенопласта с текстолитом виделась мне непрочной. Поэтому я вынул деталь из рамы, оклеил внутреннюю поверхность отверстия стеклотканью с эпоксидкой и скотчем (одновременно, скотч наружу), а также трущиеся поверхности секторами стеклоткани с таким расчетом, чтобы потом эти сектора захватили и профильную часть консоли, прикрыв тем самым шов.

@@Обратно в раму я уже возвратил такой "бутерброд".

@@Он готов принять к себе оставшуюся часть консоли с лонжероном. Сектор рамы поможет прижать скотч+стеклоткань+эпоксидка плотно к пенопласту. Причем отвердение 5-минутной эпоксидки в течении 5 минут на самом деле не является окончательным, и вначале не нужно удивляться, что консоль вдруг стала поворачиваться "вязко". Лишь на следующий день можно удостовериться, насколько легко и одновременно плотно вращается консоль в раме.

@@Неоднократно я утверждал, что жесткий металл и мягкий пенопласт плохо дружат. Поэтому просто воткнуть тягу в пенопласт консоли было бы, мягко говоря, кощунственно. И даже вклеить в это место текстолитовый кабанчик, прижав его к лонжерону, мне показалось мало - проволока тяги со временем расшатает и его. Поэтому были найдены пистоны - пустотелые заклепки под диаметр проволоки, и плотно вклеены циакрином в текстолитовые кабанчики.

@@И только потом это место было прикрыто стеклотканью с нахлестом на уже сделанный сектор. Теперь в этот пистон можно смело вставлять 1.5мм проволоку тяги, проверять ход консоли с помощью аппаратуры и подгонять длину тяг для синхронности хода.

@@После окончательного отвердения клея полезно провести статические испытания на перегрузку. Поскольку у крыла этой модели нет монолитного лонжерона, эта проверка полезна, хотя бы для самоуспокоения. Планируемый вес модели 650-700г, следовательно, добавка груза в 1.5 кг даст троекратную перегрузку. Роль этого груза сыграла 1.5л бутылка минералки. Подложив рулоны мягкого материала под середины консолей, я положил модель на опоры и осторожно нагрузил ее. Центроплан трещал, но выдержал нагрузку.

@@Заодно можно проверить и нагрузочную способность механизма. Поскольку вес машины на этот момент уже составлял более 500г, то его с запасом хватит для имитации максимального лобового сопротивления. Консоли с помощью передатчика устанавливаются в положение максимального размаха и уже в вертикальном положении ставят на опоры в места середин консолей. При включенном передатчике сервомашинка удержала положение консолей.

@@А по отключению питания консоли немедленно сложились. Так что для удержания усилия машинки хватило, а вот чтобы "отжаться" на консолях - нет.

@@Шпангоут F нужен не столько для поддержания формы хвостовой части фюзеляжа, сколько как платформа для механизма цельноповоротного оперения. Поэтому он вырезан из текстолита 1м. Для оси каждого руля-стабилизатора подбирается пара: угольная трубка длиной 70мм и угольный стержень прямоугольного (или квадратного) сечения, длиной на 20мм больше. Участок стержня длиной 75мм скругляется по сечению до внутреннего диаметра трубки, чтобы трубка могла свободно, но без люфтов вращаться на стержне. Участок стержня прямоугольного сечения обматывается ниткой для более надежного приклеивания циакрином к текстолиту платформы. (Для увеличения площади контакта я еще и сточил конец стержня на "клин", который плотнее прилегает к лексану канала.)

@@Таким образом обеспечивается поперечная жесткость стабилизатора. А вот для продольной жесткости этого оказалось мало, пришлось приклеить сзади еще текстолиту - полукольцо той же формы, что и верхняя часть шпангоута. Теперь никакой встречный поток не отклонит рули назад и они ни за что не зацепятся при повороте.

@@На трубку надевается кабанчик руля - большая качалка от стандартной сервомашинки с радиусом плеча 20мм. У меня трубка 6мм очень хорошо подошла под посадочное место качалки.

@@После проверки соосности приклеенных стержней на них надеваются трубки с качалками. Для предотвращения их съема в полете на концы стержней наматывается нитка, аккуратно зафиксированная циакрином.

@@По чертежу сложно понять, где именно у стабилизатора ось поворота. Поэтому я сместил ее почти до середины его корневой хорды - для улучшения аэрокомпенсации. Поскольку у цельноповоротных рулей отклонения небольшие, нет большой разницы в угле установки оси перпендикулярно потоку (и корневому торцу руля), то для простоты обе оси параллельны и находятся на одной линии.

@@Все сооружение больше не на что крепить, кроме как на выходной канал, для чего он предварительно оборачивается пластырем. После установки тяг механизм имеет такой вид:

@@Теперь можно заняться обшивкой верхней части фюзеляжа. Задняя часть детали F7, относящаяся к соплу, также спрягается из двух клиньев. Изгиб, отверстия под ось руля, а также подгонки под шпангоуты и друг под друга приводят детали к такому виду:

@@Наименее критичен здесь шов между этими деталями, поскольку он будет скрыт килем. Поэтому первыми делаются швы между F4 и F7.

@@У детали F5 сочетание плоскости с кривизной радиусом меньше толщины листа, поэтому здесь риск растрескивания наибольший.

@@Она прилегает к лексану воздухозаборника лишь спереди, а для задней стороны придется подкладывать пенопластовый клинышек. К этому моменту уже должны быть приклеены "продолжения" детали F2, задача которых лишь в прикрытии щели.

@@К этому моменту у меня созрела мысль, что консоли уже пора обтягивать. Ибо когда они будут частично прикрыты неподвижной частью крыла, мне это будет сложно сделать. А точнее, подлезть под детали W3 и W4 и дотянуться обтяжкой до уже приклеенного участка скотча на секторе. Ну а раз обтягивать, то значит и красить. А заодно и половинки стабилизатора, как просто отдельные детали.

@@Снизу "чужие" по цвету кромки маскируются под окружающий пенопласт светло-голубой нитрокраской. Отдельная проблема - замаскировать ребро текстолитового лонжерона.

@@Положить светлый тон на голубой пенопласт та еще проблема. Светлые краски просвечивают, их приходится наносить толстым слоем, и все равно равномерно не получается, местами голубая подложка пробивается и меняет цвет. Если покрасить голубое желтым, почти наверняка получится нечто зеленоватое. Понадобился огромный опыт общения с голубым пенопластом и интуиция художника, чтобы для воспроизведения песочного оттенка выбрать ни много ни мало оранжевую акриловую краску на водной основе! Оказывается, если пальцем размазать ее тончайшим слоем по голубому пенопласту, получается то, что нужно! Правда, дело портят инородные включения на поверхности - законцовки из стеклоткани и папиросной бумаги, и особенно ребро лонжерона, отказывающиеся смачиваться водой. Но в конце концов, сдаются и они. (Долго заживала стершаяся подушечка пальца.) И после этого нанесение посредством аэрографа двух оставшихся, более темных колеров нитрокраски - травяного зеленого и коричневого, который я в целях различимости довел до шоколадного оттенка - уже не составляло труда.

@@После наведения расшивки тонкой скрепкой - обтяжка, и модель приобретает странный полуфабрикатный вид:

@@После этого можно заниматься и неподвижной частью крыла. Поскольку и в верхнюю, и в нижнюю ее части "врезается" текстолит рамы, там надо заранее проделать пазы. Их рисунок отпечатается на внутренней стороне детали, если после подгонки к другим деталям обшивки ее плотно придавить к раме. А кружок от отпечатка пенопластовой оси консоли лучше вырезать целиком, а уж потом обрезать по высоте и вернуть на место после приклейки детали.

@@Разумеется, и здесь внутренние трущиеся поверхности заранее обтягиваются скотчем.

@@Гаргрот я сделал из трех частей - передней F8 и двух наклеек F11 на угол киля и фюзеляжа.

@@Нижний киль состоит из пластинок К4 и К5, и профильной детали К3, кромки и законцовку которой я обклеил стеклотканью. При посадке именно эта деталь первой коснется земли и послужит "якорем", заодно и зарывая нос модели в землю.

@@Между рулями-стабилизаторами и фюзеляжем есть некий профильный переходный элемент, который я довольно долго подгонял.

""""После пробной установки рулей это место выглядит так:

@@Для имитации створок сопла к пенопласту приклеены 14 трапеций из плотной бумаги. После окраски этого участка в "металлический цвет" сопло приобретает вид, за который не стыдно любому стендовому моделисту:

@@Другого места для аккумуляторного отсека, кроме как между шпангоутами В и С, не нашлось. Именно там и сделал прорезь в днище и оборудовал коробку из пенопластовых листов 8мм. Дна у коробки нет, поэтому фиксируется закладываемый снизу аккумулятор полоской ткани с липучкой, пропущенной поверх угольной трубки, как у модели Су-25.

@@Фонарь кабины МиГ-23 имеет характерную особенность советских реактивных - плоскую фронтальную панель. Именно ради нее пришлось делать фонарь из двух лексановых деталей (фронтальная на чертеже вида сверху) - смотреть (откроется в новом окне).

@@Причем для исполнения кривизны большой детали используется параболоидный участок бутылки HerchiCola, который очень аккуратен.

@@В качестве альтернативной технологии можно применить и обжимание лексаном деревянной болванки под действием горячего воздуха из фена.

Балансировка и настройкае

@@Окончательный вид модели таков:

- со сложенными консолями

- с раскрытыми

@@После окраски, расшивки и обтяжки скотчем я занялся балансировкой модели. Если учитывать только поворачивающиеся консоли, то ЦД смещается на 50мм - с точки 25мм от линии рамы до точки 75мм. Таким образом, если ориентироваться на положение ЦТ на линии рамы, то при повороте консолей в самом худшем случае центровка будет меняться с менее передней на более переднюю.

@@Отклонения цельноповоротных рулей тоже имеют свои особенности. Я установил ограничения в аппаратуре таким образом (микширование типа "элевоны"), чтобы даже при крайнем отклонении по "элеронам" одновременное отклонение по "элеватору" затрагивало лишь тот руль, что идет к нейтрали, а максимально отклоненный уже не двигался. Это предохраняет цельноповоротные рули от любого отклонения более чем на 20град. Также была введена асимметрия - вверх рули отклонялись вдвое больше, чем вниз (см. выше настройки прототипа).

@@Последний штрих - на днище фюзеляжа приклеивается на клее UHU Por уже обтянутые отсеки камеры и пушки. Их задача не только декоративная - спасать днище при посадках на грунт.

@@Сомнения в способности выбранной сервомашинки поворачивать консоли против потока в полете все же мешали приступить к летным испытаниям. К тому же на глаза мне попалась вот такая сервомашинка. Недорогая, мощная 5.4кг\см, тех же габаритов и с большой качалкой. Кушает вот только много, как стандартная и довольно быстрая. Вот здесь и пригодились запасы по току в BEC регулятора. Пришлось собраться с духом, вскрыть только что законченную модель и установить новую машинку через небольшие проемы в днище и верхней части фюзеляжа. После чего мощности машинки хватало на то, чтобы расталкивая консолями траву, разворачивать модель по земле.

Испытания

@@Самым проблематичным мне виделся режим полета с "прямым" крылом, когда центровка менее передняя, продольная чувствительность к рулям высокая, а в поперечной управляемости вообще большие сомнения.

@@Погода была премерзкая, холодно, пасмурно и порывистый ветер. Мы дождались паузы между порывами, я включил мотор, и Владимир бросил вперед модель, точнее направил против ветра. Модель сразу немного пошла вниз, я ее тут же вздернул и отправил вверх под 45град - поперла вверх как миленькая, с разгоном, без всяких просадок и рысканий. Это неудивительно - при весе в 700г стат.тяга 600г. Триммированием выяснилось, что стабилизатор надо поднять примерно на 1-2град от нейтрали, после чего пикирование прекратилось. Старт был с "прямым" крылом, и в этом состоянии мне важно было узнать, управляется ли вообще модель по крену. Как и ожидалось, довольно вяло: при полном отклонении ручки угловая скорость крена была примерно в 1.5-2 раза быстрее секундной стрелки. (То есть примерно как у моей Цессны (которая без элеронов), только летит вдвое быстрее). Что не помешало заложить вираж большого радиуса, развернуться и, не меняя стреловидности, пройти в 3м перед собой на высоте около 2м и выйти снова на высоту 50м, где успешно влетел в стаю ворон. Скорость крепко за 100км\ч. На втором проходе сложил консоли до промежуточного состояния 45град - и сколько-нибудь заметного изменения центровки не почувствовал - модель как летела, так и продолжала лететь, примерно так же управляясь по тангажу. И до этого после триммирования никаких мотаний по тангажу не наблюдалось. Иначе бы при выключении двигателя модель вставала бы на хвост. (В следующем эксперименте попробуем сразу резко поменять стреловидность с 18 до 70град и посмотреть, что получится. А потом обратно, в наборе высоты. Потом попробуем то же самое на вираже - опять же, как поведет себя аппарат.) Изменение скорости отловить не удалось. А вот поперечная маневренность здорово улучшилась, примерно вдвое, стал по управлению как обычный истребитель. Но ухудшилась его видимость, особенно на высоте, сбоку и против света. Летит эдакая серая ракета горизонтально, куда летит, чего, с каким креном - не видно. Крен определял только по тому, куда смещает модель или заворачивает. Только когда немного задом повернется - тогда видно крыло. Поэтому не стал доводить до макс. стреловидности 70град и делать бочку - была реальная опасность зарулиться в первом же полете. Только при проходе на малой высоте перед собой видно, что он желтый, в остальное время - серый силуэт. С этой машиной лучше "варежку не разевать" - просвистит мимо и быстро уйдет в "потолок". Сходство с ракетой дополняет еще и нижний киль - силуэт сбоку получается симметричным и есть риск перепутать верх с низом. Если бы еще и шлейф дымный за собой оставлял - точно ПВОшная ракета. И вообще нужно менять стратегию полета - после детальной проверки разных режимов продумать, какие фигуры с какой стреловидностью выгоднее делать, и не забывать переключать тумблера. А то при посадке забыл снова разложить консоли и сажал машину в той же стреловидности 45град. Правда, тогда это было в плюс - как раз дунул крепкий шквал, и пролет машины после выключения двигателя составил не более 100м. Очень устойчиво планировала и садилась, села примерно в 20 м от меня в высокую траву.

""""Влияния сильного ветра на модель не обнаружено, даже на малых скоростях.

@@Для меня неожиданными оказались 2 вещи: 1) необходимость подъема стабилизатора на 1-2град от нейтрали (впрочем, нейтраль у сверзвуковых самолетов вещь умозрительная, у них и нос вниз смотрит); 2) плохая видимость модели сбоку, даже несмотря на такой цветной камуфляж.

@@Второй испытательный полет МиГ-23 совершил, проверив оставшиеся режимы.

@@Переключал стреловидность как хотел - ничего не менялось, как летел самолет, так и продолжал лететь. Никаких клевков или вставаний на хвост не наблюдалось даже при резком переходе с 18град на 70град стреловидности и обратно. Смещений фокуса и соотв. коррекции рулем высоты опять-таки не обнаружил. На "прямом" крыле сделал петлю, радиусом около 15М.

@@Зря грешил на плохую управляемость по крену с прямым крылом - увеличил расходы, все пошло лучше, можно весь полет крыло не складывать. Было небольшое солнышко, поэтому аппарат был виден лучше. Задумавшись, попробовал сделать бочку с прямым крылом - не тут-то было, не хочет. А вот с полностью сложенными консолями бочка отличная - ввинчивается в воздух буравчиком по прямой, без спиральности. (Ничего удивительного здесь нет, ведь со сложением консолей отношение размаха стабилизатора к размаху крыла меняется почти в два раза, примерно с 1:2 до1:1.) С полностью сложенными крылышками летит, как показывают полет наконечника стрелы в голливудских боевиках. Лишь цвет при вращении меняется с желтого на голубой. Только так и определял положение машины, поскольку в этом состоянии крылья с килем перепутать запросто - оба стреловидные.

@@Кстати, тут сервозамедлитель может быть и не нужен. Это на земле кажется, что консоли складываются быстро, а в полете, на фоне скорости этот темп вполне органичен. Пока он складывает или расправляет крылышки, успевает метров 10 пролететь.

@@Низкий пролет со сложенным крылом особенно эффектен, даже по звуку. Народ в Тушино оценил.

@@Сажал честно - с прямым крылом. Пролет опять около 150м, даже без ветра - значит, закрылки не особо нужны, 5-лопастный остановленный импеллер в длинном канале тормозит лучше, чем 3х-лопастный. (МиГ-15 после остановки мотора продолжает лететь, как ни в чем ни бывало, этот - тормозится.)

@@Время полета было около 3х минут на полном газу, вылетал 1500мАч. Перед посадкой резко вырубил мотор - народ испугался, потом я понял, что высоко захожу, снова включил, и легко набрав высоту, ушел на второй круг.

@@Во время третьего полета попытались сделать видеосъемку:

Пролет (zip-архив, 3.1 мБ, формат *.avi),
Вираж (zip-архив, 1 мБ, формат *.avi),
Приземление (zip-архив, 5.6 мБ, формат *.avi)

Заключение

@@По сравнению с моделью Су-25 у этой машины гораздо больше энергии, больше скорость, увереннее взлет. Весь полет проходит гораздо быстрее и стремительнее, как и должно быть у реактивного истребителя. По скорости полета уже сложно записать ее в класс паркфлаеров.

@@Да и пускать с рук ее гораздо удобнее - рука свободно охватывает "худой " фюзеляж. И в эксплуатационном плане есть удобства - модель не нужно разбирать, - складывая крылья, она уменьшает свой габарит по ширине вдвое.

@@С другой стороны, камуфляж делает свое дело - на малой высоте модель сливается с окружающим пейзажем, да и в полете не всегда отчетливо различима. В пасмурную погоду есть очевидная опасность зарулиться.

@@Относительно небольшая нагрузка на крыло дает возможность посадки с приемлемой скоростью без закрылков.

@@Посадка может осуществляться только на мягкую поверхность - рыхлый снег или высокую траву. Были мысли сочинить для модели проволочную тележку по мотивам копийного шасси, которую модель будет оставлять на асфальте после отрыва.

@@Как и предполагалось, взлет и посадка с "прямым" крылом очень устойчива, как у обыкновенного высокоплана, а полет с большой стреловидностью дает высокую поперечную маневренность. У пилота в полете есть выбор - для какой фигуры какой режим лучше использовать.

@@Серьезного влияния даже сильного ветра на полет не обнаружено. В связи с отсутствием вертикальных рулей подруливание проблематично, только посредством крена. Так что при полете боком к ветру немного разворачивает за киль против ветра, что при моторном полете ведет к смещению модели в сторону ветра, а при безмоторном - от него. (То же самое наблюдается и у Су-25, да и у любого аппарата без руля направления.)

@@В плане воспроизведения копийности полета - все прекрасно. Несколько раздражает отсутствие выпуска шасси и подворачивающегося киля.

@@Некоторые опасения вызывает большая вероятность повтора модели по статье неопытными пилотами, не привыкшими к специфике импеллерных моделей в частности и большим скоростям в общем. Ни о какой "первой модели", и даже о "второй" здесь и речь не идет.

Литература

"Един в двух лицах", И. Андреев, Моделист-Конструктор" 1975, №8
В.Шавров, "История конструкций самолетов в СССР, 1938-1950гг"
В.Е.Ильин, "МиГ-23: долгий путь к совершенству", Авиация и время №2, 2000г.

@@Раздел Евгения Рыбкина на нашем форуме.