Авіамоделізм

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Радіокерована модель

Авіамоделізм — вид технічної творчості, засобом якого є:

  1. Створення і пілотування дистанційно керованих (керовані по радіо, кордові) або вільнолітаючих (планери, таймерні) літальних апаратів. Розрізняють моделі безмоторні, з гумовим джгутом, з поршневими і реактивними двигунами різних класів.
  2. Створення нелітаючих масштабних копій реальних літальних апаратів (стендовий авіамоделізм).

Авіамоделі представляють всі види літальних апаратів.

Авіамоделізм був досить добре розвинений в СРСР: видавалися журнали, фінансувалися гуртки авіамоделізму. Найпопулярніший він був серед молоді шкільного віку, в той же час авіамоделізмом на професійному рівні займалися люди різного віку.

В даний час світова індустрія авіамоделізму розвинена добре: нараховуються сотні фірм, що випускають системи радіоуправління, двигуни, моделі, паливо, аксесуари; спеціалізовані магазини, журнали і т. д Світовий авіамодельний спорт управляється FAI.

Статичні моделі для показу[ред.ред. код]

Статична модель літака (створена для демонстрації, а не для польоту) це зменшені в масштабі моделі зроблені із пластику, дерева, металу, паперу, скловолокна чи іншого відповідного матеріалу. Деякі статичні моделі створюються для використання у аеродинамічній трубі, для проведення необхідного збору даних для розробки повномасштабного літального апарату.

Для любителів існують вже готові зібрані і пофарбовані моделі; моделі, які необхідно скласти, розмалювати і склеїти; або моделі які вже були пофарбовані, але їх треба зібрати до купи.

Використання в рекламних цілях[ред.ред. код]

Більшість авіакомпаній світу дозволяють змоделювати їх парк повітряних суден в рекламних цілях.[1] Раніше, авіакомпанії замовляли великі моделі своїх літаків і поставляли їх в туристичні агентства в якості рекламної продукції.

Масштаб[ред.ред. код]

Статичний моделі літаків, насамперед, є у продажу в різних масштабах, починаючи від великого масштаб 1:18 до найменшого масштаб 1:1250

Набори для створення пластикових моделей, що вимагають збірки і забарвлення, здебільшого існують в масштабах 1:200, 1:144, 1:72, 1:50, 1:48, 1:32 і масштаб 1:24, в залежності від розміру оригінального об'єкту. Моделі вилиті з металу (попередньо зібрані і пофарбовані на заводі) в основному існують в масштабах 1:400, 1:200, 1:72, 1:600, 1:500, 1:300, 1:250, і 1:48. Різновид із непарним значення масштабу (таких як 1:239) також існують, але зустрічаються рідше.

Масштаби вибрані не випадково, часто вони основані на британській системі мір, таким чином масштаб 1:48 співвідносить 1 дюйм до 4 футів, а 1:72 це 1 дюйм до 6 футів. Парні значення масштабу так само основані на метричній системі. Масштаб 1:72 вперше був запропонований брендом Skybirds, який створив свої набори для моделювання із дерева і металу в 1932. Масштаб використаний брендом Skybirds згодом був застосований і компанією Frog, яка випустила модель літака з масштабом 1:72 в 1936 під назвою "Frog Penguin". Згідно з журналом Fine Scale Modeler, масштаб 1:72 також був популяризований військовим департаментом США коли він замовляв літаки з одним з місцем для однієї людини в такому масштабі. Військовий департамент також замовляв моделі літаків з декількома двигунами в масштабі 1:144. Таким чином військовий департамент ставив на меті навчити і ознайомити американців з ідентифікацією і маркуванням літаків за допомогою окрасу. Ці масштаби є найкращім компромісом між розміром і детальністю. Після Другої світової війни, виробники продовжували слідувати цьому масштабу. Біль детальні моделі доступні в масштабах 1:32 і 1:24. Деякі виробники запропонували масштаб 1:50 і масштаб 1:30. Японія використовує масштаб 1:100. Французька фірма Heller SA виробляє моделі в своєму власному унікальному масштабі 1:125. Herpa та інші виготовляє рекламні моделі для авіакомпаній в масштабах, які включають 1:200, 1:400, 1:500, 1:600, 1:1000 і більші. Кілька моделей літаків часів Першої світової війни були запропоновані в масштабі 1:28 компанією Revell, такі як Fokker Dr.I і Sopwith Camel.

Декілька виробників зробили моделі в масштабі 1:18, що мають такий самий розмір як автомобілі. Масштаби для моделювання літаків зазвичай відрізняються від тих, що використовуються при створенні моделей військових транспортних засобів, фігурок людей, автомобілів і потягів – еквівалентом масштабу 1:72 для броньовиків був 1:76, а версією для залізничного транспорту був масштаб 1:87 однак різниця між масштабами є помітною тому досить невелика кількість наборів для моделювання було запропоновані за ці роки в цих альтернативних масштабах, в той час як спостерігається тенденція збільшення кількості виробництва наборів для моделювання військових транспортних засобів з використанням авіаційних масштабів.

Це призвело до істотного кількістю дублювання найбільш відомих об'єктів у великій різноманітності розмірів, що стало корисним для створення вимушеної перспективи в кубічних діорамах, де обмежують кількість можливих об'єктів до тих, які більш відомі.

Інші популярні масштаби - 1:50, 1:64, 1:96, і 1:128; однак, частіше лише старі моделі збереглися в цих розмірах. Багато старих пластикових моделей, наприклад таких, що були створені компанією Revell не відповідають жодному стандартному масштабу оскільки їх розмір підібраний так, щоб поміститися в стандартну доступну коробку. Такі набори часто називають "масштабовні під коробку" і зазвичай перевидавалися в їх оригінальних, незвичних масштабах. [2] Для деяких гвинтокрилів використовувався масштаб 1:32, що також був застосований і для деяких моделей літаків з нерухомим крилом. Зараз існує тенденція виготовляти моделі вертольотів в масштабі 1:35, по аналогії з більшістю моделей наземних транспортних засобів.

Матеріали[ред.ред. код]

Найбільш популярною формою виробництва наборів для моделювання є виготовлення деталей із пластику (полістиролу) за допомогою лиття під тиском, з використанням форм з вуглецевої сталі. Зараз таке виробництво відбувається здебільшого в Китаї, Тайвані, Філіппінах, Північній Кореї, і східній Європі. Лиття дозволяє створювати деталі з високою точністю і автоматизацією, що є не можливим для інших процесів виготовлення моделей, але такі прес-форми є дорогими і того, щоб покрити витрати на їх виготовлення необхідно виробляти великі партії. Менші і дешевші партії можна створювати з використанням форм з міді, а деякі виробники випускають навіть більш дешеві деталі, з використанням литої смоли або гумових прес-форм, але мають мають більш низьку якість і меншу довговічність, ніж сталеві і потребують більших трудових витрат.

Спеціалізовані набори вилиті в смолі випускаються такими компаніями як Anigrand, Collect Aire, CMK, CMR, та Unicraft, виготовленні з форм , аналогічних тим, що використовуються для виготовлення пластикових наборів, але як правило вони не настільки довговічні. Вакуумне формування є ще однією поширеною альтернативою для лиття під тиском, але вимагає більшої майстерності, щоб зібрати такий набір деталей, і, як правило в них не вистачає детальних частин частин, які повинен створити моделіст.[3] Існує декілька металевих наборів зроблених за допомогою фотолітографії, які дозволяють зробити моделі з великим рівнем деталізації але можуть бути трудомістким у збиранні, і не мають можливості відтворити деякі форми.[4]

Масштабовані моделі можна зробити із паперу (нормального або важкого) або картону. Комерційні моделі друкуються видавцями і в основному розташовані в Німеччині та Східній Європі. [5] Картонні моделі також поширюються через інтернет, і багато з них доступні безкоштовно. Картонні моделі не обмежуються лише літаками, такі набори дозволяють створювати всі типи транспортних засобів, будівель, а також комп'ютери, людей, тварин та ін..

Від часів Першої світової війни до 1950 року, моделі літаків створювалися з легкої коркової деревини і часто покривалися тонким папером. Їх виробництво було не простим, потребувало багато часу, що повторювало фактичне будівництво літака. Такі моделі існували до кінця Другої світової війни.

Найскладніші комплекти вироблялися Cleveland Model and Supply Corporation, в той час як самі відносно прості набори моделювання робить компанія Guillow's. Багато виробників моделей згодом почали створювати моделі кресленнями справжніх літаків.[6]

Літаючі спортивні моделі (Аеромоделювання)[ред.ред. код]

Некерований планер запущений в політ в ручному режимі

В аеромоделюванні загалом зустрічаються усі форми апаратів, які часто використовуються в аеромодельному спорті, деякі моделі являють собою зменшені версії повномасштабних літаків , а інші розроблені без намагання повторити справжні літаки. Бувають також моделі птахів та динозаврів. Зменшений розмір моделі змінює характеристики літального апарату в порівнянні з великими літаками. Число Рейнольдса яке визначає як поводить себе повітря при обтіканні моделі, і порівнянні з повномасштабним літаком розміри керуючих поверхонь, які не обхідні для стабілізації і ефективності окремих аеродинамічних частин можуть значно відрізнятися і потребують змін в конструкції.
Літаючи моделі в залежності від способу їх застосування можуть бути умовно поділені на такі групи:

  • Некеровані моделі моделі літальних апаратів рухаються вільно без зовнішнього контролю з землі. Цей тип моделі передує пілотованому літаку.[7]
  • Кордові моделі використовують кабель (зазвичай два), які сполучають крило з контролером. Варіацією є моделі, які літають по колу.
  • Радіо-керовані моделі мають передавач, який управляється контролером і посилає сигнали на радіоприймач, що знаходиться на борту моделі, яка в свою чергу приводить у дію сервоприводи, які дозволяють управляти польотом літака аналогічно до того, як керуються справжні літаки.

Планер[ред.ред. код]

Планер відрізняється від інших моделей тим, що літає не маючи двигуна.

Планери здійснюють політ використовуючи природний вітер, що виникає в навколишньою середовищі. Височини або схили часто призводять до утворення висхідних потоків повітря, які дозволяють підтримувати планер в польоті Це називається узгірне планерування, і при вмілому пілотуванні, радіо-керовані планери можуть залишатися в повітрі доки існує висхідний потік. Другим засобом здійнятися у висоту для планера є використання термалей, які являють собою колони теплого висхідного повітря, що утворені завдяки різниці температур на поверхні землі, наприклад, між асфальтованим ділянкою і озером. Нагріте повітря здіймається, несучи за собою планер у гору. Як і в випадку з моделями, які мають двигун підйомна сила створюється крилами літака, який рухається в повітрі, але у випадку з планером, висота здобувається завдяки повітрю, яке здіймається швидше, ніж літак падає вниз відносно повітряного потоку.

Великі надвірні моделі планерів зазвичай є радіо-керованими і мають ручну лебідку, яка тримає модель проти вітру за допомогою тросу, що закріплюється до гачку в нижній частині фюзеляжу за допомогою кільця, а коли модель здіймається на необхідну висоту, трос відпускається. Інший спосіб, який дозволяє здійняти планер у повітря це катапульта, з еластичним банжі шнуром. Більш новітній запуск метанням з руки в значній мірі витіснив всі інші способи запуску. Крім того, використовують наземні силові лебідки, ручне буксирування і буксирування у повітрі за допомогою іншого літака з мотором.

Двигуни[ред.ред. код]

Моделі з двигуном мають силову установку, механізм, який утворює тягу літака для руху в повітрі. Найчастіше використовується електродвигун або двигун внутрішнього згоряння, але також можливе застосування ракетного двигуна, невеликої турбіни, пульсуючого повітряно-реактивного двигуна, стисненого газу, а також натяжні (намотані) гумові пристрої.

Гумові двигуни і двигуни із стисненим газом[ред.ред. код]

Старим способом руху моделей, що вільно літають, є гумовий мотор Альсфонса Пено, що являє собою довгу гумку, яка задає початкову енергію для польоту для руху моделі.

Це один з найпоширеніших двигунів, які використовуються в моделях літальних апаратів, який застосовується усюди починаючи від дитячих іграшок закінчуючи серйозними моделями для змагань. Гумовий мотор дуже прости і надійний, але має обмежений час роботи і початковий потужний крутильний момент повністю намотаного двигуна різко зменшується при виході літака на "плато" (більш стійку траєкторію), і згодом зовсім зупиняє свої обороти. Ефективне використання цього згасаючого крутильного моменту є однією з задач при створенні вільнолітаючих моделей для змагань. Для цього застосовують гвинти з регульованим кроком, диференційне крило, хвостовий стабілізатор і зміна положення керма, які контролюються бортовим часовим реле. Це є одними з основних засобів, які застосовуються для управління при зміні крутильного моменту і, як правило, зменшенні ваги двигуна під час польоту. Вдала модель на змаганнях може продовжувати свій політ майже 1 годину.[8][9]

Стислий газ, зазвичай двоокис вуглецю (CO2), також може створювати рушійну тягу простих моделей по принципу надутої повітряної кульки, яку відпустили.

Більш складним використанням стислого CO2 це використати його разом з поршневим двигуном, для обертання за допомогою нього великого гвинта з великим кроком. Такі двигуни можуть мати декілька циліндрів і регулятори швидкості, і можуть застосовуватись в легких радіокерованих моделях.

Парові двигуни, які з’явилися раніше ніж гумові зробили вагомий внесок в розвиток авіації, в сучасних моделях використовуються рідко. У 1848, Джон Стрінгфеллоу зробив літальний апарат з паровим двигуном, в Chard, Сомерсет, Англія. Хайрам Стівенс Максим згодом показав, що пар навіть дозволяє здійняти в повітря людину. Семюел Пірпонт Ленглі розробив моделі з паровим двигуном, так само і з двигуном внутрішнього згорання, які здійснювали тривалі польоти.

Двигуни внутрішнього згоряння[ред.ред. код]

Усі двигуни внутрішнього згоряння продукують значний шум (і вихлоп газів) і потребують регулярного технічного обслуговування. У моделюванні до останнього часу, запальні двигуни є найпопулярнішими.

Для відносно важчих і більших моделей, найчастіше застосовують карбюраторний двигун. Такий двигун заправляється повільно горючою сумішшю метанолу, нітрометану, і мастила (синтетичного чи рицинової олії), яка продається вже в змішаному вигляді. Карбюраторні двигуни потребують зовнішнього пускового механізму; свічка розжарювання нагрівається за допомогою електроструму доки температура не буде достатньою, щоб призвести до запалення пального, завдяки чому цикл роботи двигуна починає підтримуватися самостійно.

Найпростіші запальні двигуни працюють у двотактному циклі. Такі двигуни коштують не дорого, але мають найбільше співвідношення потужності до ваги з усіх запальних двигунів. чотиритактні двигуни, будь то з використанням звичайних тарілчастих клапанів або поворотних клапанів забезпечують більшу ефективність використання палива (вихідну потужність відносно споживання палива), але виробляють менше енергії ніж двотактні двигуни тієї ж водотоннажності. Потужність, яку вони виробляють більше підходить для використання з гвинтами більшого діаметру в поєднанні з полегшеними конструкціями, які породжують більший опір, таких як біплани і моделі літаків, які існували в період до Другої Світової Війни.

Реактивні і ракетні двигуни[ред.ред. код]

Мініатюрна реактивна турбіна
Канальний вентилятор[ред.ред. код]

Ранні подібні до реактивних моделі літальних апаратів використовували гвинти з великим кроком з багатьма лопатками, які розміщувалися в середині повітроводів, зазвичай у фюзеляжі літака. Вентилятори приводилися в рух двотактними поршневими двигунами, які працювали на високих оборотах. Перші виробники таких пристроїв були Kress, Scozzi, Turbax, та інші.

Турбіни[ред.ред. код]

В аматорських повітряних і наземних моделях використовуються не великі реактивні двигуни. Турбіни масштабовані до розміру моделей нагадують спрощені версії турбореактивних двигунів, які використовуються в справжніх комерційних літаках, але на справді це є нові незалежні розробки, які не побудовані по принципу зменшеної версії реактивних двигунів. Перша більш менш розвинена любительська версія турбіни була розроблена і запущена в політ в 1980-их Джеральдом Джекманом в Англії, а в комерційне виробництво була запущена лише недавно (наприклад компанією Evojet в Німеччині) і тепер такі турбіни доступні на ринку. Турбіни вимагають спеціальних методів проектування і точності виробництва (деякі розробки для авіамоделей виготовлялися з застосуванням перероблених автомобільних турбокомпресорів) і споживають суміш авіаційного палива A1 і синтетичного моторного масла для турбін або мотоциклів.

Ці особливості, а також потужна тяга, яку продукує турбіна, робить апарати з такими двигунами складними і дорогими в експлуатації для більшості любителів, а в багатьох країнах навіть вимагають спеціальної сертифікації від авіамодельних клубів (наприклад AMA в США) для того, щоб вміти безпечно поводитись з такими двигунами і моделями. [10]

Пульсуючий повітряно-реактивний двигун[ред.ред. код]

Це дуже шумний двигун, який забезпечує потужну тягу, і більш компактний ніж звичайний карбюраторний двигун внутрішнього згоряння, проте не так часто застосовується. Популярною моделлю такого двигуна був "Dynajet". Із-за гучного шуму, використання таких двигунів заборонене в деяких країнах.

Двигун побудований за таким принципом використовувався в ракетній бомбі Фау-1 під час Другої Світової Війни.

Ракетний двигун[ред.ред. код]

Ракетні двигуни іноді використовуються для запуску планерів, найперший ракетний двигун для моделей був створений в 1950-их і називався Jetex. Вони використовують твердопаливні гранули, які запалюються ґнотовим замком; корпус багаторазовий. Зараз, любителі також використовують одноразові моделі ракет, щоб забезпечити короткотривалий (менше ніж 10 секунд) викид енергії. В деяких країнах, урядові установи і обмеження призвели до непопулярності і складності для моделювання ракетних двигунів, навіть для планерів; але зараз, не зважаючи на це, використання таких двигунів зростає, особливо в моделюванні ракет.

Електродвигун[ред.ред. код]

Моделі, які використовують електричну енергію для моделі, силову тягу створює електродвигун, джерелом енергії якого є батарея. Контроль дросельної заслінки відбувається завдяки електронного регулятору ходу, який контролює вихідну потужність двигуна. Перші електричні моделі були оснащенні колекторними електродвигунами постійного струму і нікель-кадмієвими акумуляторами, які дозволяють моделі літати 5–10 хвилин (двигун внутрішнього згоряння такої ж ваги і потужності скоріш за все зможе забезпечити в двічі більшу довжину польоту). Згодом електричні системи використовували більш ефективні вентильні двигуни і більш енергетичні нікель-метал-гідридні акумулятори, що дозволило значно збільшити тривалість польоту. Недавно розроблені літій-полімерні акумулятори (LiPoly або LiPo) тепер дозволили зрівняти тривалість польоту із аналогічними двигунами внутрішнього згоряння, а в деяких випадках навіть перевищити – однак, все більше популярності набирає більш надійний і довговічний Літій-залізо-фосфатні акумулятори. Також існують літальні апарати які живляться сонячною енергією, що стають популярними у любителів. В червні 2005 року в Каліфорнії, був зареєстрований політ тривалістю 48 годин 16 хвилин, що був здійснений моделлю такого класу.

Аеродинаміка моделі[ред.ред. код]

Паперовий планер із загнутою кромкою

Поведінка літального апарату при польоті залежить від його розміру, густини повітря і швидкості польоту.

На дозвукових швидкостях відносини між ними виражається за допомогою числа Рейнольдса. Дві моделі з різним масштабом, які при польоті мають те саме число Рейнольдса матимуть схожі характеристики повітряного потоку.

Якщо число Рейнольдса відрізняється, наприклад як для зменшеної в масштабі моделі, яка літає на невеликій швидкості в порівнянні з повномасштабним літаком, характеристики повітряного потоку будуть відрізнятися дуже сильно. В результаті така модель може взагалі не літати, і потребуватиме деякої модифікації, для того щоб літати. Наприклад опір як правило більший при невеликих значеннях числа Рейнольдса при зміні пропорцій, таким чином зменшена модель зазвичай потребує більшого пропелера у співвідношенні, ніж він є у пропорційно зменшеній моделі.

При більш високих швидкостях, що наближаються чи перевищують швидкість звуку, застосовують число Маха (швидкість руху дорівнює одному Маху). На цих швидкостях повітря стає стисливим і його характеристики різко змінюються, при формуванні ударних хвиль.

Швидкі реактивні двигуни зазвичай не ефективні на низьких швидкостях, таким чином модель, яка не здатна літати на швидкості звуку, теж буде не ефективною. Зокрема, стрілоподібні крила і загострені носи реактивних літаків на малих швидкостях при малих значеннях числа Маха призводять до збільшення опору.

Маневреність також залежить від масштабу, при тому, що стабільність є більш важливою. Момент сили керма пропорційний до довжини плеча важеля, в той час як кутова інерція пропорційна площі важеля, таким чином чим менше масштаб тим швидшою буде реакція літального апарату на зміну положення керма чи інші сили.

Одним із наслідків цього є те, що моделі вимагають поздовжньої і шляхової стійкості, які протидіють раптовим змінам нахилу і відхиленню від курсу. В той час як в літаку можливо, що пілот досить швидко відреагує і візьме на себе керування нестійким літаком, радіо-керовані моделі такого ж за конструкцією літака зможуть літати лише після додаткової зміни конструкції для стабілізації, або за допомогою авіоніки, яка забезпечує його стабільність. Вільно літаючі моделі повинні мати як статичну так і динамічну стабільність. Статична стабільність це протидія раптовим змінам курсу і нахилу як вже було сказано, і зазвичай забезпечується горизонтальною і вертикальною поверхнею хвоста відповідно, і винесенням вперед центру тяжіння. Три моделі динамічної нестабільності це фугоїдні осциляції (нахил), спіраль і голландський крок. Літальний апарат з великою горизонтальною поверхнею хвоста, яка занадто коротка може здійснювати флугоїдні рухи — постійні підйоми і занурення корпусу. У випадку некерованих моделей це призводить до відхилення чи петлі в кінці початкового підйому. Недостатній двогранний кут нахилу крил і відведення назад зазвичай призводить до збільшення повороту по спіралі. Занадто великий двогранний кут призводить до голландського кроку. Це все також залежить від розміру, а також від форми елементів фюзеляжу і розподілу ваги. Наприклад, паперовий планер показаний на малюнку випереджає в змаганнях моделей якщо зроблений з невеликого листка паперу але він почне відхилятися із сторони в сторону в "голландський крок", якщо його навіть злегка збільшити.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Це такі компанії як Delta Air Lines, Air France, British Airways, Aerolíneas Argentinas, Avianca, Aeroméxico, FedEx, Polar Air Cargo, Air New Zealand, Qantas, China Airlines, Singapore Airlines, South African Airways, Finnair, American Airlines, United Airlines, Lufthansa, Japan Airlines, Royal Jordanian, Korean Airlines and Asiana Airlines.
  2. Wright Flyer компанії Revell був перевиданий в оригінальному і незвичайному масштабі 1:39.
  3. Koster Aero Enterprises, Welsh Models, DynaVector, and AirModel manufacture vacuum formed models.
  4. "Photoetching At Home" by Andy Slater, The Model Makers Resource," accessed 30 March 2007
  5. Card model kit companies, smaller even than vacuum formed manufacturers, include Schreiber-Bogen (one of the largest), ModelArt, Halinski, Modelik, JSC, Williamshaven and FlyModel.
  6. http://www.jitterbuzz.com/navion.html
  7. [1]
  8. Testing Commercial Rubber – R.J. North, Model Aircraft magazine, Feb, 1961
  9. http://www.indoornews.com/indoorrecords/record_list.php
  10. AMA. «AMA Documents – Turbines». AMA. Процитовано 5 October 2012. 

Джерела[ред.ред. код]