Летающие модели с импульсным стартом

У
правление образования администрации Озерского городского округа

Челябинской области

Муниципальное бюджетное учреждение

дополнительного образования

«Станция юных техников»

(Методическое пособие - 1 год обучения)

I часть

Составил педагог дополнительного

образования Думенек М. А.

г. Озерск

2018 г.

Модели с импульсным стартом

Методическое пособие - предназначено для обучающихся авиамодельного объединения 1 года обучения при изучении темы «Модели с импульсным стартом».

Цель. Познакомить обучающихся с конструкцией и технологией изготовления моделей самолётов с импульсным стартом.

Модель с импульсным стартом - это модель планера необеспеченная собственной тягой, у которой подъёмная сила образуется действием аэродинамических сил на неподвижно закреплённые поверхности. Старт модели производится при помощи катапульты.

За последние несколько лет во многих странах (особенно в ЧССР) широкое распространение получили модели с импульсным стартом.

Эти модели неоднократно показывали хорошие результаты на соревнованиях.

К моделям с импульсным стартом предъявляется одно требование – обеспечить набор высоты только по инерции, от запуска катапультой. Модели способны на стремительный старт, для них не предел 10 – 15 метров высоты, набираемые при взлёте.

Технические требования к модели:

- максимальная масса модели………………………………….………..…………15 г
- минимальные размеры модели (размах Х длинна)………………….….250 Х 300 мм
- минимальная площадь несущих поверхностей……………………………….... 3 дм2
- минимальный радиус носа ……………………………………………………….5 мм
- модель должна быть изготовлена только из пенопласта и дерева без покрытия, не иметь никаких металлических и пластиковых деталей, включая балласт и крюк для катапульты.

Модель самолёта с импульсным стартом «БУРАН».

Модель очень проста в изготовлении и есть путь к творчеству. На основе подобных моделей  вырабатываются навыки изготовления, запусков, самых простых настроек модели, появляется желание что-то придумать самому...

Эта схема названа "Буран" по небольшому сходству с  Советским космическим аппаратом.

Перед началом работы нужно приготовить острый нож, желательно канцелярский со сменными тонкими лезвиями, пенопластовую потолочную панель толщиной около 4 мм без рисунков и тиснения, чтобы была ровная и гладкая.  Модель склеивать клеем ПВА. Нельзя применять клей, содержащий органические растворители!!! Это все нитроклеи,  Момент, Суперцемент и т.д. Они сразу растворяют пенопласт.

   Фюзеляж сделан из сосновой рейки 4 х 6 мм. Груз 4 х 15 х 70мм. Груз  делается таким широким, чтобы центр тяжести (далее Ц.Т.) модели был ниже крыла, и модель не переворачивалась в полёте вниз килем.

Крыло и верхнюю часть фюзеляжа модели вырезать по шаблону из потолочных панелей.  Шаблон можно сделать из картона согласно чертежам

На чертеже указан размер 4 мм в «Место приклейки крыла» это для панели 4 мм, если у Вашей панели другая толщина, то этот вырез должен соответствовать толщине Вашей панели, это чтобы при склеивании верхней части фюзеляжа и крыла  не получилась «ступенька», тогда нижняя часть (деревянная) будет хорошо прилегать и качественно приклеится.

Вырезали всё, проконтролировали качество и можно склеивать детали.

Первыми склеиваем рейку и груз, потом верх фюзеляжа и крыло, затем рейку с грузом к крылу снизу так, чтобы носики совместились и не было выступов пенопласта и дерева между собой.

Клеить желательно так: смазать груз клеем толщиной примерно 1 мм, прижать к рейке, (см. чертёж) отсоединить и дать просохнуть 3-5 минут, потом снова соединить и сжать, выдержать сжатым около минуты. Смазать верхнюю часть фюзеляжа клеем в «Место приклейки крыла», аккуратно прижать её по средней линии крыла, отсоединить, дать подсохнуть, потом снова приложить и немного, около минуты, подержать прижимая. Примерно через 10 минут, таким способом приклеить нижнюю часть фюзеляжа к крылу с приклеенной верхней частью фюзеляжа.

Через час, после полного высыхания можно раскрашивать и начинать регулировки.

Раскрашивать можно фломастерами и цветным скотчем, акриловыми водорастворимыми красками.  Нитролаки нельзя применять!!! Сразу растворится пенопласт!

Можно краску опробовать на обрезках пенопласта.

Проверка центровки.

Обеспечить центровку можно подрезанием груза или «хвоста». Для определения, что подрезать, надо на рейке сбоку сделать метку карандашом - точка Ц.Т. должна быть в 130 мм от носа.  На стол положить брусок, на него шестигранный карандаш и положить самолёт перпендикулярно на карандаш, чтобы метка ЦТ оказалась на верхней грани. Если перевешивает нос – режем груз, если перевешивает задняя часть – режем хвост. Добиваемся равновесия.

 Остальные регулировки в полётах.

При броске горизонтально модель должна лететь ровно с небольшим снижением, если все плоскости ровные, а модель пикирует (опускает нос) – ещё немного подрезать груз, он тяжеловат, а если кабрирует (поднимает нос, теряет скорость, потом опускает нос) то подрезать сзади рейку (можно укорачивать, можно делать тоньше).

При нормальной центровке самолёт летит хорошо. На улице удобно запускать с катапульты  (резиновая петля, купить в магазине для рыбалки) под углом 30-40 градусов к горизонту. Не запускать в сторону деревьев и препятствий, иначе будут заломы на крыле.

Вообще модель живуча засчёт малого веса и эластичности пенопласта. Небольшими отклонениями элевонов можно добиться фигурного полёта. Отклонять их надо с небольшим "прищипыванием", тогда пенопласт хорошо подгибается не ломаясь.

Если правый элевон отклонить вверх, а левый вниз, то самолёт полетит с разворотом вправо. Если правый вниз, а левый вверх, то будет левый разворот. Если оба вверх, то модель будет кабрировать (поднимать нос), а если оба вниз, то пикировать. Называются элевоны потому, что они отклоняются как рули высоты и как элероны для обеспечения управления по крену и тангажу. Применяются в основном на самолётах схемы – летающее крыло. Как у нашей модели.

Это вариант "Бурана" с двумя килями. Можно основной шаблон фюзеляжа подрезать, убрав килевую часть. И приклеить два киля, размером как на основном  шаблоне фюзеляжа.

************   ***********   *********** 

Настройка модели планера с импульсным стартом

Старт модели осуществляется при помощи катапульты, основная особенность данного запуска является высокая начальная скорость модели (намного выше, чем скорость планирования).
Необходимо решить три задачи при запуске такой модели.

Задачей номер один: является максимальный набор высоты моделью, но если просто запустить модель строго вверх для набора максимальной высоты (при таком старте крыло не создаёт подъёмной силы), достигнув наивысшей точки траектории модель потеряв скорость, развернётся носом вниз (пикирование) под действием Ц.Т. и будет стремится набрать необходимую скорость для перехода на планировании и выхода из пикирования.
При запуске модели параллельно земле или под углом до 45 градусов, в момент старта модель будет иметь очень высокую скорость. Прирост подъёмной силы на крыле будет значительно выше, чем на стабилизаторе, из-за этого нос модели подниматься вверх. Модель выполнит петлю, не набрав высоты для планирования.

Задача номер два: модель должна перейти с режима старта на режим планирования (подъёмная сила на крыле и стабилизаторе выравнивается), но при этом она должна сохранять скорость необходимую для планирования (иначе модель уйдёт в пикирование)

Наиболее правильной траекторией будет правая восходящая спираль при наборе высоты и левая спираль на планировании, а также данная траектория позволит запускать модель на ограниченных площадках. Это компенсирует подъём носа модели при старте, позволит набрать максимальную высоту и сохранить скорость модели необходимую для планирования.

Катапульта для модели состоит из жгута резины толщиной 3-4 мм, сложенного вдвое, длинной 350мм и узлом на одной стороне.

Для задания правильной траектории на старте возьмем катапульту в левую руку, так чтобы кончик с узлом находился в кулаке и большим пальцем прижимаем катапульту к указательному. Левая рука вытянута вперёд и горизонтальна земле. Удерживая модель правой рукой за фюзеляж в районе задней кромки крыла, начинаем максимально растягивать катапульту, угол запуска модели примерно 45 градусов. Модель лежит на боку (то есть, повёрнута правой консолью под 90 градусов к земле).

После старта модель нос модели будет подниматься. Необходимо, чтобы прирост подъемной силы на правой консоли был выше, чем на левой, в этом случае на момент достижения наивысшей точки запуска, модель примет горизонтальное положение и при этом сохранит скорость необходимую для планирования. Для того чтобы повысить подъёмную силу на правой консоли необходимо изменить её профиль путём подгибания задней кромки консоли крыла вниз на угол 3-4 градуса.

Задача номер три: Так как прирост подъемной силы на правой консоли сохраняется модель уходит в левый вираж, который плавно перерастает в крутую нисходящую спираль. Чтобы не допустить этого необходимо рулём поворота (вправо) компенсировать вираж. Рулём поворота мы регулируем радиус виража, но незабываем и о том, что руль поворота также влияет и на старт модели.

Перед началом настройки модели необходимо
• Проверить все клеевые швы модели.
• Убедиться, что крыло и стабилизатор модели вклеен строго по осевой линии и имеет одинаковую площадь обоих консолей
• Убедиться, что оперение и крыло строго параллельны друг другу.
• Киль модели должен, установлен перпендикулярно стабилизатору (90 градусов) и установлен точно посередине осевой линии модели.
• Убедиться, что при натяжении катапульта не соскальзывает с крючка модели.

При выборе точки старта учитывайте снос модели по ветру, так чтобы модель не приземлилась на здания и деревья окружающие лётную площадку.
Запрещено целится моделью в людей.
Запуск модели производится по ветру (ветер в спину).
Будьте внимательны убедитесь, что в момент старта модель не зацепится за вашу одежду.
Если на площадке для запуска модель в полёте и движется в сторону человека, необходимо предупредить голосом «Внимание! Воздух!»
Строго запрещено залазить за моделью на деревья, заборы, гаражи и другие постройки, окружающие лётную площадку.
Модель, застрявшую, в кроне деревьев или на элементах зданий достают при помощи рыболовного удилища.

ПРАВИЛА ПРОВЕДЕНИЯ СОРЕВНОВАНИЙ
ПО МОДЕЛЯМ С ИМПУЛЬСНЫМ СТАРТОМ
НА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛЁТА.

Определение соревнований моделей с импульсным стартом на продолжительность полёта.

Соревнования моделей с импульсным стартом на продолжительность полёта – это соревнования, в которых соперники запускают свои модели на продолжительность полёта с целью набрать максимальное количество очков в пяти турах.

Определения.

Модель с импульсным стартом - это модель планера необеспеченная собственной тягой, у которой подъёмная сила образуется действием аэродинамических сил на неподвижно закреплённые поверхности. Старт модели производится при помощи катапульты.

1. Технические требования к модели:

- максимальная масса модели………………………………….………..…………15 г
- минимальные размеры модели (размах Х длинна)………………….….250 Х 300 мм
- минимальная площадь несущих поверхностей……………………………….... 3 дм2
- минимальный радиус носа ……………………………………………………….5 мм
- модель должна быть изготовлена только из пенопласта без покрытия, не иметь никаких металлических, деревянных или пластиковых деталей, включая балласт и крюк для катапульты.

2. Катапульта.

Катапульта для старта модели должна состоять из одной петли одинарной резиновой нити максимальным сечением не более 6 мм 2 и массой не более 5 г.

3. Площадка для проведения соревнований.

Соревнования должны проводиться на площадке, выделенной организаторами соревнований, где должны быть обеспечены условия для запуска моделей против ветра.
Площадка для проведения соревнований ровное поле не менее 40-60 метров (футбольное поле) - представляет собой обозначенные флажками места для запуска модели (стартовый стол), размеченные с учетом направления ветра, в расчёте 1 стартовый стол не более чем на 10-12 участников. Стартовые столы должны находиться, по крайней мере, в 5-ти метрах друг от друга.

4. Правила безопасности.

Организаторы должны четко разметить границу между участком, предназначенным для запуска моделей и областью безопасности, предназначенной для других действий.
В целях безопасности, запуск моделей разрешен только в зонах определённых организаторами.
Запрещено запускать модели в местах расположения зрителей, судей, участников, автотранспорта и т.д.

5. Число моделей.

Участник может иметь неограниченное число моделей.
В каждом туре участник может использовать не более двух моделей и двух катапульт (запрещается использовать для старта модели одновременно две катапульты).
Все модели участника должны быть промаркированы, маркировка содержит 3 буквы (Фамилия Имя Отчество) и 3 цифры (номер модели)
Пример маркировки:
Участник - Александр Сергеевич Пушкин
Модели - АСП-032, АСП-155, АСП-574.

6. Методика проведения старта.

• Перед началом каждого тура на специально отведённой площадке проводится проверка контроля параметров моделей и катапульт, номер модели прошедшей проверку вносится в стартовый лист.
• По команде начальника старта «начало тура» - участник направляется на стартовый стол указанный в полётном листе.
• Участник имеет право стартовать в любое время в туре, если стартовый стол свободен, либо в порядке очереди, как только стартовый стол освободится.
• Запуск модели должен производить только участник, запрещена любая сторонняя помощь.
• Судья хронометрист убедившись, что участник занял позицию в стартовой зоне, объявляет «минута на старт», в течение которой участник должен произвести запуск модели.
• Если участник в течении не произвёл запуск в течение одной минуты после команды «минута на старт» он покидает стартовую позицию, становится в конец очереди на запуск моделей и сможет произвести запуск, как только подойдёт его очередь.
• Сразу после полёта результат заносится в стартовый лист и подтверждается подписью судьи хронометриста.
• В конце тура судья хронометрист сдаёт результаты главному судье.
• Запасные модели и катапульты должны находиться за пределами «стартовой зоны стола».
• В каждом следующем туре происходит смена стартового стола, то есть участник, стартовавший на первом стартовом столе в первом туре, во втором туре стартует на втором стартовом столе, а участник, стартовавший на последнем столе, переходит на первый, и т.д.

7. Право на повторный запуск модели.

Участнику даётся право на повторный запуск модели в пределах тура, если имеет место любое из ниже перечисленных событий, должным образом зафиксированных судьями:
• Модель участника сталкивается с моделью другого участника в полёте. Если при этом модель продолжает нормальный полет, то участник имеет право потребовать, чтобы полет был засчитан как зачетный, даже если требование выдвинуто в конце полета.
• Полёт не оценивался по вине судей или хронометристов.
• В случае любого другого события, помешавшего запуску или полёту модели не по вине участника.
Когда участник получает право на повторный запуск модели, а его модель была повреждена во время предыдущей попытки, то он имеет право продолжить полёты в этом туре на другой своей модели.

8. Подсчёт очков.

• За каждую полную секунду полёта модели начисляется одно очко.
• Результат округляется в меньшую сторону до полных секунд,
например: 12,9 секунд – 12 очков.
• Хронометраж модели начинается сразу после схода модели с катапульты и останавливается сразу после первого касания моделью земли или любого предмета, имеющего контакт с землей, любой её частью.
• Полетом модели считается лишь самостоятельное поступательное движение модели вперед. Если после того как модель приземлилась, её сносит или кувыркает ветром, то полетом это не считается.
• Участник имеет право самостоятельно прекратить полет своей модели.

9. Нарушения.

Судья аннулирует результат полёта если:
• в полёте от модели отделяется любая её часть;
• в «стартовой зоне» коснулся модели соперника (независимо от причины);
• производит старт на поврежденной модели;
• производит старт на чужой модели или с моделью, на которой отсутствует маркировка п.5;
• модель (модели) или катапульта не соответствуют условиям п.1;

Главный судья может снять участника с соревнований за нарушение правил техники безопасности и правил поведения на месте проведения соревнований;
• при старте умышленно направил модель в участника, зрителя
• производит старт модели за пределами «стартовой зоны» или площадки для настройки моделей;
• проявляет грубость в отношении участников, судей, зрителей;

10. Определение победителей.

Победителем становится участник, набравший наибольшее количество очков в течение 5 туров.
В случае одинакового результата у претендентов на первое, второе или третье место, между ними дополнительный 6 тур.

11. Определение командных мест.

Победителем становится команда, набравшая по сумме участников наибольшее количество очков в течение 5 туров.
В случае одинакового результата у претендентов на первое, второе или третье место, между ними дополнительный 6 тур.

11. Судьи.

Минимальная Судейская бригада состоит из: главного судьи, секретаря, начальника стартов, судей хронометристов по одному на один стартовый стол.*
Все сигналы подаваемые судьями должны быть акустическими и визуальными.
Судьи-хронометристы определяют время нахождения моделей в воздухе в период полёта модели и вносят результат в стартовый лист. В конце тура судьи сдают стартовый лист главному судье.
Секретарь производит регистрацию участников и заполняет грамоты.
Начальник старта следит за временем, объявляет начало и конец тура, а также перерывы между турами, следит за ходом соревнования.
Главный судья объявляет начало и конец соревнования, выдаёт стартовые листы судьям хронометристам, подписывает стартовые листы с результатом каждого тура, следит за ходом соревнования, подсчитывает результаты соревнования, решает любые спорные вопросы, возникшие в процессе соревнования.
Судьям, не разрешается оказание какой, либо помощи участникам, которая может повлиять на результат соревнования.
*Если есть техническая возможность, время полета моделей каждого участника фиксируется тремя судьями хронометристами. В зачет идет среднее время полета, наибольший и наименьший результаты не учитываются.

12. Прерывание соревнований

В неблагоприятных погодных условиях главный судья может принять решение об уменьшении количества туров и времени в туре.
Максимальная скорость ветра, допускающая проведение соревнований в классе моделей с импульсным стартом составляет 9 метров в секунду.
Соревнования могут быть прерваны или отложены главным судьей, если скорость ветра на высоте 2 метров, не менее 1 минуты, превышает 9 метров в секунду.
В случае дождя решение о прерывании соревнований может быть принято главным судьей.

Рекомендуемая разметка площадки для проведения соревнований в классе моделей с импульсным стартом.

Список литературы:

Журнал «Моделист-Конструктор» 2015 – 2018 год;

Журнал «Моделизм, спорт и хобби» 2005г.;

Интернет ресурсы.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/332197-letajuschie-modeli-s-impulsnym-startom