Авіамоделі – основи аеродинаміки
Впливаючи на крило, повітряний потік крім горизонтальної сили лобового опору, спрямованої назад, викликає поперечну вертикальну силу, яка використовується для підтримки авіамоделі в повітрі, тобто для польоту, і називається тому підйомною силою. Ця підйомна сила обумовлена рухом повітря і є, отже, динамічної підйомної силою.
Однак підйомна сила крила залежить не тільки від форми, профілю і площі горизонтальної проекції крила радіокеровані літаки, але й від кута атаки. Будь-який профіль досягає максимальної підйомної сили тільки при певному куті атаки. Варто збільшити цей кут, і потік почне зриватися з верхньої поверхні і стане турбулентним. Сила лобового опору в результаті цього істотно зросте, а підйомна сила зменшується.
Крім того, при збільшенні кута на радіокеровані моделі літаків проявляється і дуже неприємна властивість багатьох профілів — зміщення центру тиску. Центри ваги і тиску авіамоделі повинні розміщуватися поблизу один від одного і лежати на одній вертикалі. У більшості моделей він лежить в точці відповідної 30% хорди (ширини) крила.
Через зсув центра тиску авіамодель втрачає стійкість у польоті. Тому слід вибирати такий профіль, у якого центр тиску зі зміною кута атаки зміщується найменше. При негативних кутах атаки крила потік зривається з його нижньої поверхні, лобовий опір також зростає, а підйомна сила зменшується.
Навантаження на крило визначається як відношення ваги моделі в грамах при зльоті до загальної несучої поверхні в квадратних дециметрах, що складається з площі поверхні крила і стабілізатора (несучою називається поверхня, що створює підйомну силу) і виражається в грамах на квадратний дециметр.
Планери мають відносно малу швидкість зниження і мале навантаження на крило. Швидкісні радіокеровані літаки з великою швидкістю зниження, мають, як правило, високі навантаження на крило. При цьому кожен профіль розрахований на цілком певне навантаження на крило. Значне перевищення цього максимального значення погіршує льотні якості моделі.
Тепер кілька слів про стійкість радіокерованих літаків в польоті. Йдеться про динамічну стійкість, яка повинна забезпечуватися по трьох взаємно перпендикулярних осях. Осі являють собою лінії, що перетинаються в центрі ваги авіамоделі. Зазвичай авіамодель повинна розгортатися навколо кожної осі за допомогою окремого керма. Елерони забезпечують розворот навколо поздовжньої осі, кермо висоти — навколо поперечної, кермо повороту — навколо висотної осі.
Радіокеровані моделі літаків повинні бути стійкі по всіх трьох осях. Стійким називається такий стан моделі в польоті, коли при відхиленні від свого початкового положення (за рахунок поривів вітру або висхідних теплових потоків) вона самостійно, без допомоги рулів, повертається в колишнє, нормальне положення.
Поняття поздовжньої стійкості відноситься до обертання моделі навколо поперечної осі. Вона визначається площами крила і стабілізатора, їх кутами атаки і віддаленістю стабілізатора від центра ваги. Поздовжня стійкість моделі може бути істотно підвищена вибором профілів зі стабільним центром тиску.
Поперечна стійкість проявляється при обертанні моделі навколо поздовжньої осі. Поперечну стійкість можна істотно підвищити, надавши крилу V-подібну форму.
При нахилі радіокеровані літаки діючі поверхні обох половин крила виявляються неоднаковими. Велика діюча поверхня створює велику підйомну силу, а отже, і більший зворотний момент обертання, який повертає модель в нормальне положення.
Для моделей без елеронів варто подбати про підвищену поперечну стійкість, отримати яку можна вибором відповідної V-подібної форми крила. Для надійної стійкості достатній кут 5° -8° (при наявності елеронів 5° -5°).
Шляхова стійкість відноситься до обертання авіамоделі навколо осі висоти. Утримання на курсі забезпечується в польоті головним чином кермом напрямку. Однак при польоті по кривій шляхова стійкість безпосередньо пов'язана з поперечною стійкістю (на кривій траєкторії модель летить із креном, розвертаючись при цьому навколо поздовжньої і вертикальної осей), тому занадто сильний вплив керма напряму небажано.
При розвороті навколо вертикальної осі радіокеровані моделі літаків (а отже, і занадто різку реакцію на відхилення керма напряму) можна обмежити вибором щодо великої поверхні бічного перетину. Шляхова стійкість підтримується також і за рахунок того, що ефективний опір однієї з половин крила при нишпоренні стає більше, ніж у іншої (аналогічний ефект виявляє V-подібна форма крила на поперечну стійкість).
Нишпоренням називають незначні кутові відхилення літального апарату від основного напрямку в горизонтальній площині щодо вертикальної осі при прямому положенні керма. Стабілізуючий ефект можна підвищити доданням крилу стрілоподібної форми.
На практиці всі види стійкості тісно переплетені один з одним. Ми познайомилися тут тільки з найважливішими положеннями аеродинаміки.
Часті питання
Скільки коштує модель?
Нижня планка ціни R/C літаків (R/C — радіокерований, від англійського Radio Controlled) коливається від $250-600, верхня — може досягати десятків тисяч доларів (літаки з реактивними двигунами і гелікоптери).
В якому вигляді продаються моделі?
Радіокеровані літаки можуть бути різного ступеня готовності: коробка, заповнена шматочками дерева (зазвичай бальза) і креслення. Або склеєні фюзеляж і крила, які не обтягнуті плівкою. Або повністю готові блоки, час збирання 2-3 години.
Як швидко може літати модель?
Максимальні швидкості гоночних моделей до 300 км і більше на годину!
Наскільки далеко може полетіти модель?
Фактично настільки, наскільки далеко можна розглянути положення моделі — приблизно до 1 км, хоча керованою вона залишається і на значно більшій відстані.
Наскільки високо може полетіти модель?
Радіокеровані моделі літаків можуть підніматися до такої висоти, яка обмежена гостротою зору пілота.
Як довго може літати модель?
Якщо мова йде про моделі планера, то тривалість польоту сильно залежить від атмосферних умов — наявності висхідних потоків, і може становити від декількох хвилин до декількох годин. Що стосується моторних моделей, то очевидно, що тривалість польоту в основному залежить від кількості палива в баку. Зазвичай обсяг бака вибирають для 10-15 хвилин роботи двигуна. Керувати швидкою моделлю занадто довго — вельми втомлює.
Що робити, якщо затихне двигун?
Моделі після зупинки двигуна здатні планувати, іноді досить довго, робота системи управління при цьому залишається нормальною.
Який корисний вантаж може підняти модель?
Кількість корисного вантажу залежить від розміру моделі, точніше від площі крила. Найчастіше на модель встановлюють фото і відео камери, іноді роблять пристрої для скидання вантажу, наприклад листівок або імітації бомб. Деякі моделі вертольотів можуть піднімати вантаж до 5 кг.
Яка повинна бути довжина корд для кордових моделей?
За правилами, довжина корд, не повинна перевищувати 21 метр, але може бути і менше — близько 15 метрів.
