Принцип построения двутаврового крыла для высшего пилотажа (i-beam wing)
Техника двутавровой балки, разработанная моделистами в Детройте (США) и также известная как «детройтская» техника. Сложность при создании двояковыпуклого крыла заключается в предотвращении скручивания. Этого можно добиться несколькими способами: используя стержни или трубки, на которые надеваются нервюры, или, что еще лучше, с помощью специального приспособления, имитирующего нижнюю поверхность. Последняя концепция была усовершенствована моделистами из аэроклуба Сент-Этьена, которые создали форму для установки нервюр, позволяющую выполнять очень точное изготовление.
Этапы метода (общий принцип)
1-Выберите желаемый профиль и нарисуйте корневые и концевые нервюры в натуральную величину (масштаб 1).
2-Изготовьте лонжерон.
Для этого изобразите его на плане крыла, расположив у основания в точке максимальной толщины профиля. В зависимости от стреловидности передней кромки крыла, лонжерон будет смещен дальше вперед, к законцовке: это не проблема.
Расположение этого лонжерона будет определяться согласно приведенной ниже схематической схеме (схема 1).
На этом виде спереди отмечено положение нервюр, вырез для качалки рулей управления и паз для переднего троса руля управления.
Он изготовлен из довольно плотной бальзы 100/10 с прямыми волокнами.
Пунктирные линии обозначают усиления из фанеры 15/10 и «тройки», которые будут приклеены с обеих сторон лонжерона. Более длинное усиление будет выступать за стойку шасси (в случае торсионного шасси), примерно на 28 см от центральной линии модели, а более короткое — примерно на 15 см от центральной линии, для USA-1. Центральная секция, между двумя боковыми сторонами фюзеляжа, будет закрыта фанерой 20/10. На кромках лонжерона также можно использовать однонаправленное углеродное волокно. Этот материал сейчас легко доступен, но довольно дорог. Он будет приклеиваться цианоакрилатным клеем.
3-Подготовка сборки
Боковые стенки фюзеляжа, имеющие прямоугольную форму (с параллельными верхним и нижним краями), подготовлены таким образом, чтобы фюзеляж ровно опирался на рабочую поверхность. Высота боковой стенки может быть немного больше толщины профиля крыла (это позволяет создавать тонкие профили, например, как у самолета Ares).
Чертеж выше, разумеется, не в масштабе.
Итак, мы вырезали две стороны, готовые к установке стабилизатора. Мы просверлили три отверстия для передней кромки (обычно квадратной), лонжерона и задней кромки (трапецеидальной).
Мы приклеили боковые усилители и планки крепления двигателя: при установке требуется точность, поскольку каркас еще не установлен.
Затем мы надели боковые стороны на обе стороны лонжерона, к которому уже будет прикреплена рулевая тяга. Ось тяги представляет собой CAP (предположительно, поперечину), проходящую через лонжерон. Выходные кабели будут прикреплены к рулевой тяге.
На данном этапе не приклеивайте боковые части к направляющей рамы!
Сейчас устанавливаются различные каркасы фюзеляжа (передняя часть изготовлена из фанеры). Все каркасы прямоугольные и имеют тот же размер, что и боковые части. Они склеиваются.
На этом этапе фюзеляж собран, лонжерон установлен, но не склеен: он не должен испытывать напряжения, а должен обладать «мягким трением», допускающим очень небольшое движение во всех направлениях.
На схеме показано, что на концах установлены ребра жесткости. Вот их форма (схема 4):
Это прямоугольники из бальзы толщиной 3 мм, размером с боковые стороны, с отверстиями для передней кромки, лонжерона и задней кромки. Чертеж профиля нервюр переносится на эти детали (пунктирные линии на схеме), но на данном этапе детали не модифицируются.
Глядя на деталь выше (схема 4) и чертеж стапеля для сборки (схема 3), мы видим, что достигнуто идеальное выравнивание и отсутствие перекосов (при условии, что стапель также идеально плоский).
Ширина фюзеляжа должна быть постоянной от передней части до задней кромки для облегчения осмотра.
На этом этапе переднюю кромку, лонжерон и заднюю кромку можно приклеить; до сих пор они просто вставлялись в свои пазы.
4-Нервюры
Ребра и ложные ребра представляют собой простые заготовки с корневым профилем шириной 6 мм, вырезанные из довольно твердой бальзовой древесины толщиной 3 мм. Для изготовления всех одинаковых ребер я, следуя совету Билла Верведжа (Bill Werwage), сконструировал небольшой «станок», который позволяет очень быстро производить резку.
Процесс резки осуществляется следующим образом:
- 1. Сначала вырежьте прямоугольники, длина которых соответствует длине корневого ребра, а ширина — ширине листа бальзы, обычно 10 см. Срезы должны быть чистыми и точными, с прямыми углами. Затем поместите сверху деталь из оргстекла C и вырежьте, как можно ближе к краю прямоугольника из бальзы, следуя верхней кривой детали из оргстекла.
- 2. Затем этот прямоугольник располагается, опираясь левой стороной на бальзу E, приклеенную к основанию из фанеры, и прикладывается к нервюре D, изготовленной из фанеры или твердой бальзы, приклеенной к опоре. Необходимо обеспечить идеальный контакт; возможно, потребуется небольшая подгонка шлифовальным бруском (это будет либо из-за неровности, либо... начала болезни Паркинсона!).3. После этого деталь из оргстекла C снова крепится к своей оси, и:4. Разрезы выполняются непрерывно, прижимая бальзу вверх к фанерной детали D по мере продвижения. Древесных отходов нет. Конечно, необходим хороший канцелярский нож, и его нужно держать перпендикулярно.
Чтобы получить нервюры крыла, их вырезают по мере необходимости с обратной стороны. Любопытно, что мы видим, что профиль хорошо сохранился.
Затем мы установим рёбра и ложные рёбра, сначала на верхнюю поверхность, затем перевернём её, и получим...
В процессе установки нервюр станет очевидно, что лонжерон, из-за стреловидности передней кромки, расположен ближе к передней кромке, ближе к законцовке крыла. Поэтому необходимо будет сгладить кромку лонжерона. Если использовалось однонаправленное углеродное волокно, его следует усилить полосой бальзы толщиной 3 мм, чтобы компенсировать это.
Половинки нервюр, которые фактически заканчиваются в 25 мм позади лонжерона, служат не только для эстетических целей.
Они способствуют прочности, поскольку обшивка является несущим элементом. Формирование передней кромки требует осторожности: сделайте шаблон.
Когда все будет готово, вырежьте две концевые нервюры в соответствии с чертежом (пунктирные линии на схеме 4).
Без центральной обшивки, только две соединенные нервюры из материала 100/10 (толщина), обеспечивающие площадь поверхности для обшивки 20 мм.
Готовое крыло выглядит красиво и легко выравнивается. Однако есть и некоторые недостатки. Необходимо использовать неэластичное покрытие, поскольку оно подвержено напряжениям и определяет жесткость. Кроме того, для пуриста вырезание тонких ребер не очень рационально, поскольку древесные волокна расположены неудачно по отношению к передней кромке. Но его эффективность следует признать, поскольку самолет этого типа, USA-1, дважды становился чемпионом мира и 2, 5 или 6 раз побеждал на чемпионатах США и Кубке Уокера с самолетами USA-1 и Ares.
Пьер Альберола (Pierre ALBEROLA)
(текст и иллюстрации)
Май 2017