Автожиру — мотор

Среди всех летательных аппарата, интересующих самодеятельных конструкторов, наиболее доступны, нааерное, автожиры. Как правило, это простые и сравнительно недорогие машины, поскольку из сугубо авиационных материалов при их изготовлении требуются разве что дюралюминиевые профили, и то а ограниченном количестве.Конструкцию именно такого летательного аппарата предложил читателям журнала полковник ВВС в отставке профессор одного из московских вузов Р.МЕРКУЛОВ.

В публикации «В полет—на автожире» («Моделист-конструктор» № 11’01) он подробно изложил технологию постройки и наладки автожира-планера, а также, исходя из своего богатого летного опыта, дал практические рекомендации по пилотированию этой винтокрылой машины. Кроме того, пообещал рассказать о том, как несложным путем моторизовать планер. Сегодня наш автор выполняет свое обещание.

После того как автожир-планер построен и освоено его пилотирование, вполне естественным выглядит желание переоборудовать его в собственно автожир с возможностью свободного полета. Для этого необходимы двигатель и толкающий воздушный винт.

Один из вариантов такого переоборудования — с использованием 2-цилиндрового двигателя воздушного охлаждения от мотоцикла «Днепр-10», хотя возможно применение моторов и от ижевских мотоциклов.

Изменения конструкции самого автожира-планера при этом весьма незначительны. Надо только подготовить места (в основном это сводится к сверлению отверстий) на мачте для крепления моторной рамы и топливного бака, а на килевой балке— для установки стандартного мотоциклетного аккумулятора напряжением 12 В. Кроме того, для обеспечения центровки необходимо поставить две новые дюралюминиевые пластины (с уменьшенным плечом) кронштейна головки ротора несущего винта.

Последнее связано с тем, что двигатель дополнительно нагружает хвостовую часть и из-за смещения центра тяжести летательного аппарата ухудшается его управляемость. Именно поэтому аккумулятор располагается в передней части автожира, что в какой-то мере компенсирует утяжеление двигателем хвостовой части.

КОМПОНОВКА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Практически все компоненты силовой установки автожира, кроме аккумулятора, расположены за спиной пилота — за мачтой.

В качестве топливного бака использован мопедный бензобак с мотоциклетным топливным краном, прикрепленный к мачте так, что бензин подается к карбюраторам самотеком. Предусмотрена дополнительная фиксация крышки бензобака для предотвращения ее самопроизвольного отвинчивания и попадания под несущий или толкающий воздушные винты.

Двигатель мотоцикла «Днепр-10» размещен на моторной раме.

Для правильного направления вектора тяги толкающего воздушного винта выдержано расстояние 500 мм от оси нижних консолей моторамы до килевой балки автожира. Ось вращения винта совпадает с плоскостью киля.

Воздух к карбюраторам поступает через обращенные вперед — в сторону набегающего потока — изогнутые трубы. Воздушные фильтры не используются, так как атмосфера на высоте обычно достаточно чиста. Отсутствует также глушители, что позволило наиболее полно использовать мощность силовой установки.

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

МОТОРНАЯ РАМА довольно проста.

Основной материал всех элементов ее сварной конструкции (за исключением дюралюминиевых подкосов сечением 30x30x3 мм, соединяющих мотораму с килевой балкой) — сталь: уголок сечением 35x35x4 мм, труба диаметром 35 мм и полоса размерами 40×4 мм.

Автожир с силовой установкой на основе двигателя мотоцикла «Днепр-10»:

1 — аккумулятор (от мотоцикла); 2 — топливный бак (от мопеда); 3 — пластина кронштейна головки ротора; 4—моторная рама; 5 — двигатель (без коробки передач); 6,10 — воздухозабор-ная и выхлопная трубы левого цилиндра двигателя; 7 — переходник; 8 — толкающий воздушный винт; 9 — нижние подкосы моторамы

Моторная рама:

1 — верхний кронштейн (сталь, полоса 40×4); 2— верхняя консоль (сталь, уголок 35x35x4, 2 шт.); 3—поперечина (сталь, уголок 35x35x4, 2 шт.); 4—балка (сталь, уголок 35x35x4,2 шт.); 5 — верхний подкос (сталь, уголок 35x35x4, 2 шт.); 6 — нижняя консоль (сталь, труба 35×4, 2 шт.); 7 — нижний подкос (Д16Т, уголок 30x30x3, 2 шт.); 8 —мачта; 9 — килевая балка; 10 — болт М6 (8 шт.)

К мотораме двигатель прикреплен своими штатными шпильками через отверстия, просверленные по месту в трех ее опорах — верхнем кронштейне и нижних консолях.

Наиболее сложные для изготовления детали — толкающий воздушный винт и переходник его крепления к двигателю (коробка передач отсоединена и не используется).

ТОЛКАЮЩИЙ ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ вырезан из заготовки размерами 1100x100x72 мм, склеенной «эпоксидкой» из четырех буковых (можно сосновых) досок толщиной 18 мм.

Доски подбирались без сучков и даже мелких дефектов и хорошо сушились.

Заготовка из них клеилась на ровном жестком столе-стапеле, застеленном полиэтиленовой пленкой (иначе доски пристали бы к столешнице), и выдерживалась под массивным гнетом в течение двух суток.

Толкающий воздушный винт спрофилирован при помощи шаблонов сечений, вырезанных из дюралюминиевого листа. Геометрия шаблонов задана табличными параметрами, которые приведены отдельно для нижней и верхней поверхности профиля (см. таблицу).

После профилировки участков винта, соответствующих заданным сечениям, излишки дерева между этими участками были аккуратно удалены, поверхность винта выровнена, отполирована и покрыта несколькими слоями лака.

Статический дисбаланс винта не должен превышать 1 г м. При большем дисбалансе появляется сильная вибрация во время работы двигателя, что чревато поломкой отдельных элементов конструкции автожира или даже его разрушением.

Геометрические параметры винта рассчитаны на получение максимальной тяги на взлете за счет снижения до 100 км/ч максимальной скорости полета. В принципе, можно использовать воздушный винт и от паркового аттракциона с вращающимся самолетиком. Но при этом тяговые характеристики силовой установки автожира ухудшатся.

ПЕРЕХОДНИК.

К картеру двигателя воздушный винт присоединен посредством специального переходника, который состоит из нескольких самодельных деталей, полученных токарной обработкой (полого вала, шпильки, фланца, корпуса подшипника, крышки и трех втулок — упорной, винтовой и посадочной), и нескольких стандартных изделий (подшипника 36207, двух пружинных упорных колец, двух резиновых армированных манжет и двух гаек).

Вращающий момент от двигателя к винту передается полым валом с двумя шпонками: сегментной (на переднем его конце) и призматической (на заднем).

На хвостовик коленвала двигателя полый вал насажен своей конусной частью и притянут гайками шпильки.

Для более надежного крепления самой шпильки в хвостовике применен дополнительный фиксатор— стальной закаленный цилиндрический штифт диаметром 4 мм. Он запрессован в отверстие, просверленное сбоку в хвостовике и шпильке в сборе— после их соединения.

Такая комбинация нескольких фиксирующих элементов обеспечивает всей конструкции необходимую жесткость.

Вторая опора полого вала — подшипник, корпус которого прикреплен четырьмя болтами Мб к самодельному фланцу на картере двигателя (все головки болтов вкруговую законтрены одним отрезком мягкой проволоки). В корпус вставлены манжеты, защищающие подшипник от контакта с внешней средой, и набита смазка, пополняемая время от времени через специальное отверстие с резьбовой пробкой.

На задний конец полого вала надета посадочная втулка с восемью болтами М8 крепления толкающего воздушного винта.

Фланец переходника присоединен к двигателю с помощью штатных шпилек, оставшихся на картере после отсоединения коробки передач (отверстия в венце фланца просверлены по этим шпилькам по месту). Прорезные гайки крепления фланца также законтрены вкруговую мягкой проволокой.

ДОВОДКА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ

Для запуска двигателя применена электронная система зажигания—опыт показал, что она более надежна. Частота вращения толкающего воздушного винта изменяется с помощью рукоятки, расположенной слева от сиденья пилота.

Использование мотоциклетной рукоятки «газа» нецелесообразно, так как в большинстве своем і^бжим работы двигателя в полете стационарен.

На ручке управления положением автожира в воздухе предусмотрена кнопка аварийного выключения двигателя, чтобы предотвратить возможность какого-нибудь несчастного случая при аварийной посадке. Кнопка разрывает цепь питания системы зажигания. • Двигатель запускается рывком руки за одну из лопастей толкающего воздушного винта.

Для этого, стоя слева от автожира, необходимо перевести лопасти в горизонтальное положение (при этом поршни в цилиндрах двигателя немного не доходят до верхней мертвой точки), включить зажигание и резко толкнуть ближнюю лопасть вниз.

Важно помнить о том, что при вращении воздушный винт невидим и что по неосторожности можно попасть под его лопасти с самыми трагическими последствиями.

Не случайно в эру поршневых самолетов при запуске обязательно подавалась громкая команда «От винта!». Не следует пренебрегать этим и сейчас. И еще при запуске необходимо, чтобы кто-нибудь находился на рабочем месте пилота и притормаживал автожир, иначе он может уехать и без пилота.

Поскольку мощность двигателя мотоцикла «Днепр-10» невысока, то перед использованием на автожире его необходимо форсировать.

Подробности форсирования можно выяснить, обратившись к специальной технической литературе или проконсультировавшись в местном мотокпу-бе. В качестве одной из первых мер можно рекомендовать повышение степени сжатия или, иными словами, уменьшение объема камер сгорания путем стачивания головок цилиндров.

Конструкция толкающего воздушною винта

Геометрические параметры поперечных сеченяй толкающего воздушного винта

Переходник:

1 —хвостовик коленчатого вала двигателя; 2—сегментная шпонка; 3 — полый вал (ЗОХГСА); 4 — картер двигателя; 5 — фланец (Д16Т); 6 — корпус подшипника (Д16Т); 7 — шпилька (ЗОХГСА); 8 — подшипник 36207 (46207 или 207); 9 — винтовая втулка (сталь 30); 10 — посадочная втулка (ЗОХГСА, ЗОХГА или сталь 40); 11 — толкающий воздушный винт; 12 — призматическая шпонка; 13 — болт М8 (6 шт.); 14 — крышка (сталь 30); 15 — гайки М16х1,5; 16 — упорная втулка (сталь 30); 17,21 —пружинные упорные кольца; 18—манжета 1-40×60; 19 — резьбовая пробка М8 (по месту); 20 —манжета 1-42×62; 22 — болт М8 (4 шт.): 23 — винт М8 (4 шт.); 24 — штифт d4

При форсировании и регулировке двигателя необходимо контролировать развиваемую воздушным винтом тягу.

Ее желательная величина — примерно 80 кг. Для контроля целесообразно пользоваться динамометром с пределами измерения не менее 100 кг. Применимы и обычные хозяйственные пружинные весы. Схематичная конструкция динамометрического приспособления представлена на рисунке.

Следует также проверить центровку автожира с пилотом, подвесив летательный аппарат за ось несущего винта. Мачта при этом должна быть наклонена вперед на четыре градуса.

Если угол наклона другой (больше или меньше), то надо изменить местоположение какого-нибудь груза, например, аккумулятора, сиденья пилота и т.п. Или, как в нашем случае, изменить конфигурацию пластин кронштейна головки ротора, передвинув тем самым положение оси ротора.

Пластина кронштейна головки ротора несущего винта (Д16Т, 2 шт.; крепежные отверстия не показаны — сверлятся по месту)

Приспособление для измерения силы тяги толкающего воздушного винта на земле:

1 — опора (стена дома, столб, дерево);2 — кронштейн; 3 — динамометр (пружинные весы); 4 — рычаг; 5 — трос d5; а,Ь — плечи рычага (соотношение их длин подбирается в зависимости от пределов измерения динамометра)

После доводки двигателя и проверки центровки автожира можно приступать к рулению на земле и к пробным полетам.

РЕКОМЕНДАЦИЯ: выработка навыков управления автожиром на земле и в воздухе

Запустите двигатель и прогрейте его. Левой рукой раскрутите лопасти несущего воздушного винта и, увеличивая ручкой «газа» частоту вращения толкающего винта, начинайте пробежку.

На малой скорости выдерживайте направление движения с помощью переднего управляемого колеса, а когда оно оторвется от земли — с помощью воздушного руля направления.

Регулируя положение оси несущего воздушного винта ручкой управления автожиром, добейтесь такого состояния равновесия в движении, когда ни переднее, ни хвостовое колеса не касаются грунта.

Все повороты осуществляйте плавно и с большим радиусом. Если почувствуете, что автожир начинает отрываться от земли, немедленно сбросьте «газ».

Поупражняйтесь так в течение получаса. Только тогда у вас появятся автоматические навыки управления.

После этого можно переходить к пробным полетам. Увеличьте частоту вращения коленчатого вала двигателя и, набрав скорость, оторвите автожир от взлетно-посадоч-ной полосы. Но тут же сбросьте «газ» и посадите машину. Проследите, чтобы первым коснулось земли хвостовое колесо! Все это нужно делать только против ветра.

Снова увеличьте тягу толкающего воздушного винта и повторите все свои предыдущие действия. Отметьте про себя скорость, при которой происходят взлет и посадка—в дальнейшем это понадобится.

Освоив такие «подскоки», приступайте к настоящим полетам. На первых порах, выбрав подходящее место, полетайте прямолинейно, а затем начинайте осваивать и виражи.

Имейте в виду, что руль направления на высоте неэффективен. Поэтому в воздухе поворачивайте, отклоняя ось несущего винта в необходимую сторону. Для поддержания неизменной высоты при виражах увеличивайте тягу толкающего винта.

Может оказаться, что тяги недостаточно, особенно для взлета. В этом случае попробуйте оторваться от земли на буксире за автомобилем. После набора необходимой высоты отцепите буксирный трос и продолжайте полет самостоятельно.

Конечно, позже придется продолжить работу по форсированию двигателя, поскольку наибольшая его мощность требуется как раз для взлета.

И еще несколько важных советов. Перед полетом обязательно обойдите автожир и убедитесь в надежности крепления всех его частей. Проверьте наличие топлива в баке и фиксацию крышки заливного отверстия.

Не забудьте надеть мотоциклетный шлем и защитные очки.

И наконец, никогда не летайте над населенными пунктами. А в воздухе всегда осматривайте и анализируйте местность на случай вынужденной посадки.

Удачных вам полетов и максимума удовольствия от них!

Р.МЕРКУЛОВ, полковник ВВС в отставке, профессор

Игромир

Автожиру — мотор

Рандомные статьи:

Аппозитный двигатель для автожира

Похожие статьи, которые вам понравятся: