Крыло или парус?

Вопрос, вынесенный в заголовок, все еще не отыскал окончательного разрешения. Первые опыты по замене классического паруса вертикальным крылом, по конструкции и профилировке родным самолетному, не принесли ожидаемого результата. Дело в том, что за много лет собственного существования парус превратился в красивое многорежимное устройство для преобразования силы ветра в тягу, информирующую перемещение судну либо буеру.

Причем он достаточно действенно трудится как на полных, так и на острых направлениях, при сильном и не сильный ветре, при ровном его потоке и при шквалах. Кроме этого, парус есть красивым прибором, разрешающим рулевому с высокой точностью настраивать его в соответствии с выбранным направлением и курсом ветра, его силой, появляющимся другими параметрами и креном парусника перемещения.
Так при чем же тут крыло, в случае если у паруса столько неоценимых преимуществ?

Дело в том, что при всех собственных хороших качествах парус имеет значительный недочёт: он владеет очень низким «качеством» — термин сугубо аэродинамический, определяющий отношение коэффициента подъемной силы (для самолетного крыла) к коэффициенту лобового сопротивления. Физически это указывает, что при равных условиях крыло заданной площади формирует тягу во столько раз громадную, во какое количество раз уровень качества его больше качества паруса той же площади.

В случае если отыскать в памяти первые аэропланы, то поперечные сечения их крыльев были фактически такими же, как и паруса узкий выпукло-вогнутый профиль с достаточно острой кромкой. Кроме того, что подобный профиль владел низким качеством, он имел и очень неудовлетворительную чёрта-поляру: подъемная сила появлялась на крыле в очень узком диапазоне углов атаки, а критический угол был угрожающе малым, и превышение его приводило к сваливанию самолетов того времени в штопор.

В случае если разглядеть сечение паруса, то возможно подметить, что это также вогнуто-выпуклая пластина с круглым либо круглым утолщением — мачтой. Профиль для того чтобы типа очень неудовлетворительно трудится на острых направлениях и подчас делает неосуществимым перемещение, близкое к направлению «левентик» (носом к ветру): происходит срыв потока, сопровождающийся заполаскиванием паруса и фактически полной утратой его тяги Нужно подчернуть, что обстановка изменяется на полных направлениях — в то время, когда ветер дует сбоку, сбоку-сзади и позади.

В этом случае парус очевидно действеннее крыла. Действительно, в случае если это крыло не механизированное.

Первые попытки создания нового типа паруса с чертями, родными крылу на острых направлениях и парусу — на полных, предпринимались чуть ли не два десятилетия назад. Передней кромкой его стала сама профилированная поворотная мачта, сечение которой напоминало самолетный крыльевой профиль.

В ликпаз мачты вставлялся узкий парус, усиленный сквозными латами. Такая законцовка и сама мачта имели фактически однообразные хорды, а вся совокупность в целом, по сути, представляла собой крыло с эластичным закрылком. Она уже владела целым рядом преимуществ, но все же была вынужденным вариантом, поскольку сковывалась требованиями правил, существовавших в то время для некоторых классов буеров и катамаранов.

Буер с механизированным паруcом-крылом:
1 — оковка (металлической лист толщиной 3 мм), 2 — мачта (дюралюминиевая трубаO40Х1,5мм), 3 — краспицы, 4 —ванты (металлической тросO5 мм),5 — штаг (металлической тросO5 мм),6 — крыло, 7 — закрылок, 8 — рулевое устройство,9 — сиденье, 10 —корпус-обтекатель (фанератолщиной3…4 мм), 11 — заднийконек, 12— поворотная вилка заднего рулевого конька, 13 — вилкапереднего конька, 14 — передний конек, 15 — поперечнаябалка.

Логичным исходя из этого представляется переход к полностью твёрдому механизированному крылу по типу самолетного, с твёрдым же закрылком, существенно увеличивающим коэффициент «подъемной» силы для того чтобы паруса на громадных углах атаки и, следовательно, на полных направлениях.

Крыло с закрылком:

1 — концевая нервюра крыла (фанера толщиной 10…12 мм), 2 — лонжерон (сосновые рейки 20Х60 мм), 3 — передняя кромка (сосновая рейка сечением 30X30 мм), 4 — нервюры № 7 и № 8 (фанера толщиной 5 мм), 5 — усиленная нервюра № 6 (фанера толщиной 10…12 мм), 6 — задняя стена крыла (сосновая доска толщиной 20 мм), 7 — укороченные нервюры № 2—5 (фанера толщиной 5 мм), 8 — укороченная корневая нервюра (фанера толщиной 12 мм), 9 — корневая нервюра закрылка (фанера толщиной 12 мм), 10 — нервюры № 2—5 закрылка (фанера толщиной 5 мм), 11 — передняя кромка закрылка (сосновый брусок сечением 40X60 мм), 12 — внутренние расчалки крыла (капроновый либо льняной шпагат, металлическая проволока O 0,3 мм), 13 — диагональный элемент закрылка (фанера толщиной 5 мм), 14 — задняя кромка закрылка (сосновая рейка сечением 20X50 мм), 15— задняя кромка крыла (сосновая рейка сечением 20Х50 мм), 16 — раскосы лонжерона (сосновые рейки сечением 20X20 мм), 17 — обтекатель (фанера толщиной 5 мм), 18 — концевая нервюра закрылка.

Сначала предполагалось, что поворотный закрылок будет на всю длину (правильнее — высоту) крыла-паруса.

Но оказалось, что значительно удачнее, дабы закрылок занимал только около 60% высоты крыла. Дело в том, что черта ветра на различных уровнях неоднородна: внизу его скорость немного меньше, чем на высоте нескольких метров, помимо этого, изменяется и его вектор. Это указывает, что угол атаки корневой части паруса-крыла относительно направления вымпельного ветра окажется больше, нежели у его концевой части.

В совершенном случае хорошо было бы иметь «дробный» закрылок по всему размаху крыла, складывающийся из нескольких секций, отклоняемых на различные углы Но фактически выяснилось в полной мере достаточным оснастить закрылком только нижнюю часть крыла.

Все эти мысли легли в базу конструирования буера с твёрдым механизированным парусом-крылом площадью 5 м. Схема самого буера достаточно традиционна: трехточечная конструкция с задним управляемым коньком.

Основанием корпуса помогает собранная из сосновых фанеры и брусков рама; из фанеры же и обтекатель. Поперечная балка кроме этого древесная — для нее подойдет прямослойная ровная доска толщиной 60 мм и длиной 3,3 м

На раму потребуется два продольных сосновых бруска сечением 25X60 мм и длиной 3,5 м и пять-шесть поперечных. Сверху и снизу они в сборе обшиваются фанерой толщиной 5 мм. Соединение древесных элементов оптимальнеевести на эпоксидном клее (но пригоден и казеиновый).

По окончании отверждения клея и обработки взятой панели по наружному контуру на ней монтируется брусок основания (степс) мачты, и опорный брусок рулевого конька.

Фанерный обтекатель планирует по упрощенной разработке Предварительно имеет суть на маленькой модели (к примеру, 1:5) уточнить конфигурацию элементов обшивки, вырезав их из плотной бумаги либо картона, а позже уже перенести их очертания на фанеру.

Потом в взятых заготовках на протяжении стыкуемых кромок насверливаются с шагом 50—100 мм отверстия диаметром 2—3 мм, после этого подробности «сшиваются» мягкой бронзовой проволокой. По окончании соединения такими скрутками заготовок обтекателя все стыки изнутри заделываются эпоксидной шпаклевкой, складывающейся из смолы и небольших древесных опилок. По завершении ее отверждения проволока снаружи удаляется кусачками-бокорезами, а изнутри стыки оклеиваются двумя-тремя слоями стеклоткани на эпоксидной смоле.

Но вот обтекатель установлен на панель основания, корпус снаружи прошпаклеван и зачищен. Остается оклеить его слоем стеклоткани и по окончании окончательной зачистки и финишных шпаклёвок окрасить синтетическими эмалями.

Поперечная балка буера — монолитная. Она вырезается из целой прямослойной доски толщиной 60 мм и большой шириной 320 мм. В случае если подобрать такое сечение затруднительно, балку возможно склеить из двух-трех досок меньшей толщины.

В готовом виде она имеет обтекаемую форму и переменное поперечное сечение. К панели основания балка крепится четырьмя болтами с резьбой М10 и гайками с шайбами; фиксируется двумя растяжками из металлического троса O 4 мм со стандартными талрепами. На финишах балки устанавливаются узлы подвески коньков.

Кстати, передние коньки амортизации не имеют: упругим элементом для них есть сама поперечная балка.

Задний управляемый конек возможно кроме этого без амортизатора, не смотря на то, что отсутствие его пара затрудняет управление буером. Но, в принципе, подрессорить его — задача не из сложных.

Управление рулевым коньком — тросовое, с приводом от руля автомобильного типа. Передача вращающего момента осуществляется металлическим тросом O 3 мм, пропущенным через барабан O 60 мм на рулевой колонке, две пары направляющих роликов и двойной рулевой сектор O 250 мм. ролики и Барабан дюралюминиевые, точеные.

Поворотный узел паруса-крыла:
1 — велосипедная звездочка, 2 — мачта, 3 — крыло, 4 — малаявелозвездочка,5 — закрылок, 6 — ось поворота закрылка, 7 — поворотный узел,8 — штифты цилиндрическиеO6 мм, 9 — подпятник (дюралюминий),10 — втулка (фторопласт, капрон либо текстолит), 11 —винт М5, 12 — винт М5.

Одним из самых сложных элементов конструкции буера есть механизированное крыло-парус. Планирует оно по классической «планерной» технологии.

Для начала заготавливаются нервюры — для шести потребуется фанера толщиной 5 мм, а для трех (а также корневой и концевой) — толщиной около 12 мм. Для построения профилей нервюр рекомендую воспользоваться таблицей из координат, каждое из значений которой выражено в относительных единицах (в процентах) от длины хорды профиля.

Чтобы получить ординат и значения абсцисс соответствующего сечения паруса-крыла, необходимо значение длины этого сечения последовательно умножать на табличное значение координат профиля. направляться подчернуть, что для паруса-крыла выбран профиль с относительной толщиной, равной 10%; он владеет высоким качеством и прекрасно трудится в громадном диапазоне углов атаки.

Таблица координат профиля паруса-крыла.

Продольными элементами крыла-паруса являются лонжерон, задняя кромка и носок. Кроме этого, на участке от первой до шестой нервюры врезается стена, разделяющая крыло на фактически крыло и закрылок.

Лонжерон — ферменной конструкции, его базу составляют верхняя и нижняя полки (сосновые рейки сечением 20X60 мм). По окончании сборки он улучшается спереди и позади рейками-раскосами, что и образует очень твёрдую ферму.

Передняя кромка — также сосновая рейка сечением 30X30 мм.

Стыковка ее с нервюрами производится так: в кромке под них пропиливаются пазы, носок каждой из нервюр наряду с этим обрезается, дабы по окончании сборки не было искажений профиля.

Примерно так же врезаются в нервюры задняя стенка и задняя кромка крыла. Тут глубина пазов нужна в 10—15 мм.

Сборка крыла начинается с подготовки плаза. На ровном полу расчерчивается плановая проекция паруса-крыла с осями нервюр и лонжеронов.

Потом на плазе закрепляется нижняя полка лонжерона, а на ней монтируются нервюры и закрепляются штапиками и эпоксидным клеем. Фиксация штапиков — маленькими гвоздями. Потом устанавливается на клею верхняя полка лонжерона и совершенно верно так же стыкуется с нервюрами.

Основание корпуса буера:
1 — поперечина (сосновый брусок сечением 20X60 мм), 2 — поперечины крепления степса мачты (сосновые бруски сечением 20X60 мм), 3 — степс (сосна 60X80X80 мм), 4 — поперечины узла крепления поперечной балки буера (сосновые бруски сечением 20Х60 мм), 5 — площадки крепления поперечной балки (сосновые бруски сечением 50Х60 мм), 6 — 8 — поперечины (сосновые бруски сечением 20X60 мм), 9 — поперечины узла крепления рулевого конька (сосновые бруски сечением 20X60 мм), 10 — установочная площадка рулевого конька (сосна 60X80X80 мм), 11 — законцовка (сосновый брусок сечением 60X60 мм), 12 — обшивка основания корпуса (фанера толщиной 5 мм), 13 — лонжероны основания (сосновые доски сечением 25X60 мм), 14 — носовая часть основания (сосновый брусок сечением 40Х60 мм).

Конек буера:
1 — лезвие конька (металлическая полоса толщиной 8 мм), 2 — щека (бук либо дуб), 3 — винт крепления щек к лезвию, 4 — втулка (труба металлическая O 20Х3 мм, крепится к лезвию сваркой).

Поперечная балка буера.

Убедившись, что эти элементы крыла соединены без перекосов, возможно перейти к монтажу задней кромок и передней, и задней стены. Операция эта производится посредством эпоксидной шпаклевки — с введенными в смолу небольшими древесными опилками либо зубным порошком. Потом каркас крыла фиксируется на плазе так, дабы были исключены искривления либо перекосы.

По окончании отверждения эпоксидного связующего лонжерон улучшается раскосами. Диагональные силовые элементы направляться ввести и между нервюрами, что существенно увеличит жесткость крыла при его кручении. Для этого совсем не необходимы раскосы — возможно натянуть внутрикрыльевые растяжки из особо прочного капронового либо кроме того льняного шпагата. Дабы обеспечить однообразное натяжение, рекомендуется делать их из единой нити.

Места стыков растяжек с элементами конструкции крыла фиксируются эпоксидным клеем.

Примерно так же планирует и закрылок. Действительно, устроен он не в пример несложнее крыла: два продольных элемента (задняя кромки и передняя), нервюры и диагональные раскосы.

Сборка нервюр с продольными элементами — посредством врезки; диагональные вставляются враспор, фиксация — эпоксидным клеем.

Обшивка паруса возможно самой разной. Несложнее всего обтянуть его перкалем, покрыть три-четыре раза эмалитом, а после этого нитрокраской. Лучше, само собой разумеется, оклеить крыло лавсановой пленкой по «модельной» разработке. Как это делается, возможно определить из публикаций издания «Моделист-конструктор».

Наконец, подойдет и обшивка из воздухонепроницаемой ткани — к примеру, болоньи либо технической типа «500».

Подобно выполняется и закрылок. Он подвешивается к крылу на двух самодельных петлях так, дабы ось поворота закрылка совпадала с плоскостью хорд крыла.

Механизированный парус имеет возможность поворачиваться около без движений закрепленной мачты, являющейся дюралюминиевую трубу O 40Х1,5 мм (возможно применять спортивный прыжковый шест; древесный вариант должен иметь увеличенный диаметр у основания — до 50 мм). Наряду с этим крыло опирается на подпятник, зафиксированный на мачте. Для облегчения поворота паруса на его корневой нервюре монтируется опорная втулка, выточенная из капрона, фторопласта либо текстолита.

При повороте крыла относительно корпуса навешенный на петлях закрылок машинально отклоняется в противоположную сторону. Это достигается благодаря установленным на закрылке и мачте велозвездочкам с передаточным числом около 1,5, кинематически связанным втулочно-роликовой цепью. Угол поворота закрылка примерно в полтора раза больше, нежели угол отклонения крыла.

направляться подчернуть, что угол данный — а следовательно, и передаточное число цепного привода — подбирается умелым методом. Кстати, имеет суть установить звездочку на мачте не жестко, а посредством несложного фиксатора — к примеру, резьбовой шпильки с рукояткой. Это разрешит возможность настраивать крыло-парус применительно к условиям перемещения — скорости и курсу ветра.

Мачта буера устанавливается в выточенный из дюралюминия стакан-степс.

На топе мачты закрепляется оковка с тремя ушками для штага и пары вант (из троса диаметром 5 мм и трех стандартных винтовых талрепов).

Регулировка положения паруса-крыла производится посредством шкотового устройства, складывающегося из пары двухшкивных блоков и капронового каната диаметром 8—10 мм.

Коньки — со металлическим полозом.

Эксперты, действительно, утверждают, что более подходит для данной цели латунь, но отличие между ними не через чур заметна. Щеки коньков — древесные, нужно из бука либо дуба. С полозом они соединяются гайками и винтами с резьбой М6 либо М8.

Отладку буера направляться создавать в ходе пробных заездов.

Предварительно имеет суть к поверхности паруса-крыла подклеить (к примеру, пластилином) узкие нити-шелковинки длиной около 200 мм. Нужно, дабы на каждой стороне паруса-крыла их было не меньше пяти-шести десятков, причем самый увлекательны для контроля при пробных заездах территории большой толщины крыла и оси поворота закрылка.

Шелковинки наглядно посоветуют вам о приближении срыва потока и разрешат подобрать оптимальные соотношения между углами самого паруса и отклонения закрылка-крыла.

В. ЕВСТРАТОВ, инженер

Игромир

Крыло или парус?

Рандомные статьи:

Kitewing — (кайтвинг)парус-крыло,по льдуБайкала с ветерком

Похожие статьи, которые вам понравятся: