Статическая неустойчивость по продольному каналу успешно используется в военной авиации на протяжении 40 лет. И лишь только сейчас найдены технические решения проблемы ее использования в кордовых моделях воздушного боя и пилотажных моделях. Особая ценность этих решений заключается в исключительной простоте тех средств, которыми они осуществляются. В отличие от военных самолетов, которые постоянно статически неустойчивы, в изобретениях девятиклассников 315 школы модели постоянно статически устойчивы и, лишь, при выполнении экстремально резких эволюций используется продольная неустойчивость. На эти технические решения выданы патенты РФ на изобретение №№ 2702279, 2725036. Вопросы на fanplan@yandex.ru

«Кордовая пилотажная модель самолета» содержит выполненное с обратной стреловидностью крыло 1, фюзеляж 2, две двигательные установки 3, (см. фиг. 1). Аэродинамические управляющие поверхности представлены в виде рулей высоты 4, размещенных на крыле 1, и цельноповоротного переднего горизонтального оперения (ПГО) 5. Шасси, содержащееся в модели, на чертежах не представлено.

Система управления по продольному каналу включает в себя главную качалку 6 с кордами 7, тягу 8, связывающую качалку 6 с рулями высоты 4, вспомогательную качалку 9 и тягу 10, служащую для отклонения ПГО 5 на больших углах атаки (см. фиг. 2). ПГО 5, главная качалка 6 и вспомогательная качалка 9 укреплены на фюзеляже с помощью шарниров 11, 12 и 13. ПГО 5 отклоняется с помощью жестко связанного с ним кабанчика 14, на который при больших углах атаки воздействуют шип 15 прямого пилотажа или шип 16 обратного пилотажа. Шипы 15 и 16 жестко закреплены на тяге 10.

Система управления модели работает следующим образом. На фиг. 2 сплошными линиями показано положение управляющих поверхностей, крыла и элементов системы управления при горизонтальном нормальном полете модели. При этом для наглядности качалки 6 и 9 условно повернуты на 90 градусов. В этом случае угол атаки крыла 1 модели является малым и составляет примерно плюс 2 градуса. Контакт между шипами 15 и 16 с кабанчиком 14 отсутствует, поэтому ПГО 5 не связано с системой управления, оно само ориентируется по потоку, т.е. работает во флюгерном режиме, вследствие чего подъемная сила им не создается. Поскольку ПГО 5 ориентировано вдоль встречного потока, по отношению к продольной оси модели оно наклонено под углом минус 2 градуса. Вследствие того, что подъемная сила создается только крылом 1, центровка модели соответствует схеме «бесхвостка» и ее центр масс находится на 15-20% от начала средней аэродинамической хорды (САХ) крыла, чем обеспечивается продольная устойчивость полета модели.

На чертежах не отражено наличие балансирного груза, но балансировка ПГО совершенно обязательна для его работоспособности.

Вторым режимом полета модели является выполнение круглых фигур пилотажного комплекса. При этом рабочими являются средние углы атаки, находящиеся в области плюс 6 градусов. В этом режиме ПГО 5 работает также во флюгерном режиме, и подъемная сила им не создается. По отношению к

оси модели оно будет наклонено под углом минус 6 градусов. Это положение ПГО отмечено на чертеже штриховыми линиями.

Особый режим испытывает модель при выполнении углов квадратных и треугольных фигур комплекса. В нем реализуются перегрузки в 15-20 единиц

и указанные эволюции выполняется на максимальных углах атаки, достигающих 20-25 градусов. При отклонении главной качалки 6 за положение, соответствующее средним углам атаки, шип 15 прямого пилотажа вступает в контакт с кабанчиком 14 цельноповоротного ПГО 5, толкает его и отклоняет из флюгерного положения в область положительных углов атаки. Штриховыми линиями отражено положение ПГО 5 при максимальных положительных углах атаки модели, а также соответствующее им положение качалок 6, 9, и тяги 10.

При выполнении обратного пилотажа шип 15 уже не работает при любых углах атаки, но при больших углах атаки работает шип 16 обратного пилотажа.

Поскольку при больших углах атаки ПГО 5 не имеет возможности флюгировать и создает подъемную силу, то фокус модели весьма существенно смещается вперед, он оказывается значительно впереди центра масс модели и модель становится статически неустойчивой по продольному каналу. В результате скорость эволюции при выполнении углов квадратных и треугольных фигур возрастает. Углы фигур фактически и визуально становятся острее.

Выбор схемы «утка» с крылом обратной стреловидности и двумя моторами, скомпонованными в передней части крыла, позволяет разместить их в непосредственной близости к центру масс модели по продольной оси. Это существенно снижает момент инерции модели относительно поперечной оси, что способствует увеличению скорости эволюции модели.

Изобретение может быть применено и в схеме «нормальная». При этом, в отличие от аналогов, во флюгерном режиме при небольших и средних углах атаки работают закрылки крыла. Они включаются в работу при больших углах атаки, т. е. при выполнении углов квадратных и треугольных фигур. Связь их с системой управления выполняется аналогично выше описанному примеру.

Здесь при включении в работу закрылков крыла модель остается статически устойчивой, но в результате резкого увеличения подъемной силы крыла

значительно увеличивается момент пары разнонаправленных сил крыла и стабилизатора, и, следовательно, существенно увеличивается скорость эволюции модели. Хотя «нормальная» схема проигрывает схеме «утка» по аэродинамике, но ее достоинство в том, что существующие модели легко перенастроить согласно предлагаемому изобретению. Для этого необходимо, всего лишь, изменить конструкцию тяги закрылков и отбалансировать их.

Модель воздушного боя выполнена по аэродинамической схеме «бесхвостка». Она содержит крыло (1) симметричного профиля. На задней кромке крыла (1) размещен руль (2) высоты шарнирно связанный с крылом. Крыло (1) модели снабжено предкрылком, который размещен впереди крыла (1) и шарнирно связан с ним, он занимает всю длину передней кромки крыла за исключением центральной ее части, где размещен не показанный на чертеже воздушный винт. Таким образом, в простейшем случае, предкрылок состоит из двух секций (3) – по одной на каждую консоль крыла. Каждая секция (3) предкрылка имеет симметричный профиль, она шарнирно связана с крылом (1) по оси ОО¹, лежащей в его базовой плоскости. Секция (3) предкрылка уравновешена балансиром (4) относительно оси ОО¹ и она имеет возможность свободно отклоняться от базовой плоскости крыла в пределах угла, ограниченного упором (5) нормального полета и симметричным ему упором (6) перевернутого полета. Не отмеченный на чертеже фокус секции (3) предкрылка находится позади его оси ОО¹ вращения. Модель содержит винтомоторную установку и систему управления, которые на чертеже не представлены.

На чертеже сплошными линиями показано положение элементов модели при горизонтальном нормальном полете модели. В этом случае угол атаки крыла (1) модели является малым и составляет примерно плюс 2 градуса. Секция (3) предкрылка свободно ориентируется вдоль встречного воздушного потока поэтому по отношению к базовой плоскости крыла (1) она наклонена под углом минус 2 градуса. Свободная ориентировка обеспечивается наличием балансира (4). Поскольку секции (3) предкрылка работают во флюгерном режиме, подъемная сила ими не создается. Центровка модели соответствует схеме «бесхвостка» и ее центр (G) масс находится на 5% величины САХ впереди фокуса (F_кр) крыла (1), чем обеспечивается продольная устойчивость полета модели.

Вторым режимом полета модели является выполнение мало маневренных эволюций при прямом пилотаже авиамодели. При этом рабочими являются средние углы атаки, находящиеся в области плюс 6 градусов. В этом режиме секция (3) предкрылка работает также во флюгерном режиме, и подъемная сила ею не создается. По отношению к базовой плоскости крыла (1) она будет наклонена под углом минус 6 градусов. Это положение секции (3) предкрылка, а также руля (2) высоты отмечено на чертеже штриховыми линиями с литерой (С). Здесь, как и в предыдущем случае, центровка авиамодели соответствует

схеме «бесхвостка» и ее центр (G) масс находится на 5% величины САХ впереди фокуса (F_кр) крыла (1), чем обеспечивается продольная устойчивость полета авиамодели.

Третьим режимом полета модели является выполнение высоко маневренных эволюций при прямом пилотаже авиамодели. Указанные эволюции выполняется на больших углах атаки, которые могут значительно превышать 10 градусов. В этом случае секция (3) предкрылка под действием встречного потока воздуха отклоняется также на большой угол, отмеченный на чертеже штриховыми линиями с литерой (Б). При контакте секции (3) предкрылка с упором (5) нормального полета она оказывается прижатой к нему встречным потоком воздуха и, таким образом, становится зафиксированной. И на ней возникает подъемная сила. В результате фокус модели оказывается впереди центра (G) масс модели. Это положение фокуса модели при больших углах атаки отмечено на чертеже литерой (F_кр+пр). Модель становится статически неустойчивой по продольному каналу. В результате скорость ее эволюции значительно возрастает.

Совершенно аналогичные процессы, но в зеркальном отражении происходят при обратном пилотаже модели, и здесь рабочим является упор (6) перевернутого полета.

Изобретение применимо не только для схемы «бесхвостка», но и для схемы «нормальная».