Методическая разработка «Особенности изготовления спортивного метательного зального планера»

Муниципальное автономное учреждение дополнительного образования

«Дворец пионеров и школьников им. А.П. Гайдара»

городского округа город Стерлитамак Республики Башкортостан

Особенности изготовления

спортивного метательного зального планера

Методическая разработка к разделу «Метательный зальный планер» дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы «Авиамоделизм»

Автор-составитель: Усманов Радик Зуфарович,

педагог дополнительного образования

Стерлитамак, 2023 г.

Содержание

Введение

1. Требования к зальному метательному планеру

2. Процесс изготовления метательного зального планера

3. Запуск планера

4. Безопасность при изготовлении и запусках

5. Особенности настройки

Введение

Известный советский авиаконструктор Антонов О.К. писал: «Модель самолета, даже самая маленькая – это самолет в миниатюре со всеми его свойствами, с его аэродинамикой, прочностью, конструкцией. Чтобы построить хорошую модель, нужно «кое-что» знать. Постройка модели сталкивает моделиста не разрозненными науками, а с их взаимодействием». Учащиеся, занимаясь авиамоделированием в объединении, получают углубленные, опережающие школьный курс знания по физике, математике, черчению, электрорадиотехнике, которые используют при решении практических задач.

Большинство модельных объединений сохранились в системе дополнительного образования, несмотря на узкую направленность. Детское объединение «Авиамодельный» - старейшее во Дворце пионеров и школьников им. А.П. Гайдара г. Стерлитамака, ему более 60 лет. Воспитали множество военных и гражданских авиаторов, инженеров, техников, учителей, рабочих и спортсменов. Все педагоги-авиамоделисты в Стерлитамаке – выпускники детского объединения «Авиамодельный».

Данная методическая разработка создана на основе дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы «Авиамоделизм» https://dp-str.eduface.ru/activity/eduprogram/file/2107726/advanced и собственного опыта работы в области авиамоделирования и технического творчества, адресована педагогам дополнительного образования, учителям технологии и всем желающим, совершенствовать свои навыки в авиамоделировании. Методическая разработка представляет собой описание деятельности по организации и проведению занятий с детьми по изготовлению зального метательного планера, особенностей изготовления планера для участия в соревнованиях по авиамодельному спорту в классе метательных планеров.

Разработка раскрывает поэтапно технологию изготовления метательного зального планера и является методическим сопровождением раздела «Метательный зальный планер» 1-го года обучения дополнительной общеобразовательной общеразвивающей программы «Авиамоделизм».

Актуальностьданнойметодической разработки заключается в том, чтобы показать особенности изготовления метательного зального планера, познакомить с секретами успешного выступления на авиамодельных соревнованиях. Занятия по изготовлению планера дают возможность наиболее полно реализовать свои способности в области авиамоделирования, результативное в соревнованиях, расширение кругозора, воспитание с учетом современных условий жизни.

Цель методической разработки: знакомство с приспособлениями для лучшей сборки метательного планера, формирование умений и навыков изготовления планера.

Задачи:

- способствовать изучению, конструированию и моделированию метательныхпланеров;

-формировать умения безопасно работать с различными материалами, инструментами и приспособлениями, обрабатывать металлы, древесину и другие материалы;

- формировать знания правил спортивных соревнований, умения и навыки запусков моделей;

- содействовать умению применять знания и практические навыки в разработке, изготовлении и эксплуатации различных авиамоделей и устройств.

1.Требования к зальному метательному планеру

Чтобы планер хорошо летал, он должен быть крепким, легким, устойчивым в полёте – следовательно, крыло должно иметь большое удлинение и стоять на пилоне, иметь большой вынос легкого хвостового оперения. Ограничение для участия с планером на городских соревнованиях в Стерлитамаке – сумма площадей крыла и стабилизатора не должна превышать 7 квадратных дециметров и участник должен быть конструктором модели. Возраст участников от 6 до 14 лет.

Требования к метательному зальному планеру:

1. Хорошие летные характеристики.

2. Доступность материалов и небольшая стоимость.

3. Легкое изготовление.

4. Безопасность при изготовлении и при запусках.

2. Процесс изготовления метательного зального планера

Делаем метательный планер, доступный в изготовлении для детей младшего возраста (7 – 8 лет). Необходимо приготовить сборочные стапеля, шаблоны плоскостей, грузики, инструменты, заготовки фюзеляжа, плитки экструдированного пенопласта, поливинилацетатный клей, бумагу.

Изготовление модели делим на 2 этапа.

1 этап - начинаем с крыла. По шаблону вырезаем из потолочного экструдированного пенопласта толщиной 4 мм канцелярским ножом правую и левую плоскости (фото 1). Учитываем разную прочность листов «потолочки» по направлению, лист должен лучше сгибаться поперёк крыла. У плоскостей заостряем передние и задние кромки с помощью шкурки, наклеенной на брусок, на ровном стапеле (фото 2). Затем заготовкам придаём небольшой изгиб хорды крыла на отрезке пластиковой трубы (фото 3).

Фото 1. Вырезаем плоскости крыла вдоль жесткого направления пенопласта.

Фото 2. Обтачиваем наждачкой, наклеенной на брусок, переднюю и заднюю кромку заготовок плоскостей.

Фото3. Сгибаем плоскости на стапеле (отрезке полиэтиленовой трубы), поглаживая вдоль плоскости.

Фото 4. Подгоняем место соединения плоскостей шкуркой прямо на сборочном стапеле.

Фото 5. Склеиваем половинки крыла и фиксируем на стапеле резинками.

На шаблоне крыльев место соединения плоскостей имеет форму вогнутой дуги, это для более плотного соединения деталей. Однако, лучше перед склейкой подравнять места соединения наждачкой прямо на стапеле (фото 4). Часто у детей плоскости висят на бумаге из-за плохой подгонки поверхностей половинок крыла.

Фото 6. Усиливаем склейку бумажными «мушками» размером около 20х10 мм.

Фото 7. Готовые крылья ставим на просушку.

Готовые половинки соединяем поливинилацетатным клеем «Титан» на стапеле с заданным «V» модели (фото 5). Для того чтобы быстро сделать планер, усиливаем склейку бумажными «мушками», размер 20х10 мм (фото 6). Под полистиролом клей сохнет долго, под бумагой «Титан» твердеет быстро, потому что растворитель клея (этиловый спирт) впитывается в бумагу. Получается как бы прочный композит в месте соединения.

Готовые крылья ставим на просушку(фото 7). Изготовление занимает 10-15 минут.

2 этап - приступаем к фюзеляжу. Для этого готовый стрингер из легкой породы дерева (сосна, липа, осина) сечением 5х5 мм шлифуем на ровном стапеле (фото 8). Это упрочняет будущий фюзеляж (снимаем места возможных дислокаций на дереве).

Фото 8. Шлифуем на ровном стапеле стрингер из лёгкого дерева.

Фото 9. На ровном стапеле с помощью блошки (малого рубанка) облегчаем хвостовую часть, чтобы можно было поставить лёгкий груз, т.е. сделать более лёгкую модель.

Затем, выбираем с какой стороны будет наклеен грузик, и на стапеле с помощью блошки (малого рубанка) облегчаем хвостовую часть (фото 9). Фюзеляж получается весом около 4 грамм.

Готовый грузик наклеиваем на утолщенную сторону фюзеляжа. Грузики заранее вырезаем из шлифованной фанеры толщиной 3 мм на лазерном ЧПУ (фото 10). На швы склейки наклеиваем полоски чистой бумаги, грузик ими фиксируется на фюзеляже. Грузик служит ещё посадочной лыжей (фото 11).

Фото 10. Готовый грузик имеет безопасную форму.

Фото 11. Готовый грузик наклеиваем на нос фюзеляжа. На швы склейки наклеиваем полоски чистой бумаги, Грузик ими фиксируется на фюзеляже. Грузик служит ещё посадочной лыжей.

Фото 12. Избыток фиксирующей бумаги срезаем шкуркой

С помощью шаблонов хвостового оперения из тонкого пенопласта вырезаем стабилизатор и киль, вырезаем на них триммеры (небольшие рули высоты) для тонкой настройки полёта модели (фото 13).

Фото 13. С помощью шаблонов хвостового оперения из тонкого пенопласта вырезаем стабилизатор и киль.

Киль и стабилизатор на хвост фюзеляжа наклеиваем раздельно (фото 14). Это облегчает настройки полёта и ремонт модели. Желательно зафиксировать детали с помощью полосок бумаги шириной 2-3 мм.

Фото 14. Киль и стабилизатор на хвост фюзеляжа наклеиваем раздельно.

Всё. Модель почти готова. Осталась сборка планера.

Фото 15. Находим центр тяжести фюзеляжа на острие ножа или на кромке линейки, отмечаем карандашом. Здесь будет располагаться крыло планера.

Отмечаем карандашом центр тяжести фюзеляжа, здесь будет располагаться крыло планера (фото 15). Крыло должно стоять приподнятое по передней кромке (угол подъёма передней кромки крыла +2 - +3 градуса). Центр тяжести модели должен находиться приблизительно в 25% от передней кромки хорды крыла.

Фото 16. Изготавливаем по шаблону пилон.

Изготавливаем по шаблону пилон (фото 16, 17). Передняя часть должна быть выше. Наклеиваем на стыке плоскостей.

Фото 17. Шаблоны пилона крыла, на них подсказки, отметки положения крыла.

Окончательное действие: устанавливаем на фюзеляж пилон с крылом с помощью бумажных лент размером 20х100 мм (фото 18).

Фото 18. Устанавливаем на фюзеляж пилон с крылом с помощью бумажных лент.

Модель окончательно будет готова через сутки, но можно приступать к настройке полёта после сборки, исправлять ошибки. Вес планера 15-17 грамм (фото 19).

Фото 19. Планер у Платона получился удачный, не пикирует после излишне сильного броска, переходит в планирование. Вес 16 грамм.

3. Запуск планера

Обычно, настроенный планер, запускают, со свойственной для данного планера скоростью, горизонтально, с максимальной высоты. Часто, планера с жесткими крыльями после излишне сильного броска, набрав высоту, падают.

Фото 20. Городские соревнования. Хороший старт - максимальная высота и правильное положение модели. На снимке у детей одинаковые модели, главное требование наших городских соревнований: запускать должен автор модели. При удачном запуске с высоты 2 метра планер летит в школьном спортзале до 8-9 секунд.

При удачном запуске с высоты 2 метра планер летит около 8 секунд. Для спортивных соревновании это мало. Для динамического старта этот планер не годится, ломаются крылья. Нужна модель более прочная, более обтекаемая, более легкая.

Спортивный зальный метательный планер.

Для спортивного зального метательного планера используем другие материалы: карбоновый пруток 1х1 или карбоновый хлыст от удочки диаметром 3-4 мм для фюзеляжа, полоски древесины бальзы (Ба́льса) или абаша (абачи или африканский клён) толщиной 1-1,5 мм для усиления крыла, пенополистирольную подложку под ламинат толщиной 2 мм. Ленточная пила. Шлифовальные шкурки. Нужны стапеля и другие приспособления,клей цианоакрилатный, эпоксидный, поливинилацетатный.Гидрокарбона́т на́трия (пищевая сода).

Фото 21. Хлыстики от удочки диаметром 3-4 мм для фюзеляжа.

Фото 22. Приспособление для изготовления трапециевидных в сечении задних хорд плоскостей крыла. Через блок натянута грузом в 100 грамм нихромовая (фехралевая) нить толщиной 0.1 мм. Для резки пенопласта достаточно тока 0,5-0,7 ампер.

Фото 23. Сборочные стапели крыльев.

Фото 24. Стапели сборочные для хвостового оперения.

Сборочный стапель нужен для того чтобы получилось необходимое поперечное «V» крыла и правильная форма хорды крыла, стабилизатора.

Фюзеляж. Отрезаем утолщённую часть хлыстика диаметром 3-4 мм. от рыболовной удочки, оставляем 700мм более легкой части. Обезжириваем места крепления плоскостей.

Всё, фюзеляж готов. Вес фюзеляжа около 1 грамма.

Крыло.

Вырезаем по форме шаблона задней кромки крыла заготовку из подложки ламината толщиной 2 мм. Заготовки пропускаем через станок для резки пенопласта. Заготовка после резки должна полежать, остывая несколько секунд, на ровной поверхности под гнётом. Вторую заготовку переворачиваем перед резкой, чтобы сформировать зеркальную плоскость. Общий вес заготовок 2 грамма.

Фото 25. Заготовки задней кромки крыла.

Л обики крыльев вырезаем из легкого дерева, бюджетный, термообработанный, абаш дает вес 3-4 грамма на пластину размером 300х20х2 мм. Затем, пластинам на ровном стапеле придаём необходимую форму для лобика крыла с помощью шкурки. Лобики должны быть зеркальными.

Фото 26. Заготовки лобика крыла.

После обработки, шлифовки заготовок склеиваем жидким поливинилацетатным клеем «Титан» лобики с задней пенопластовой кромкой.

Фото 27. Лобики крыла склеиваем жидким поливинилацетатным клеем с задней пенопластовой кромкой.

Стираем с поверхности склеек избытки клея, Подравниваем, придаём желательную форму законцовкам (идеал – эллипс, трапеция – приближение к эллипсу). Готовые плоскости закрепляем на сборочном стапеле резиновыми колечками.

Фото 28. Готовые плоскости закрепляем на сборочном стапеле резиновыми колечками, формируется кривизна хорды крыла и поперечное «V».

После окончательной подгонки стыка плоскостей, шов проливаем из пипетки цианоакрилатным клеем, быстро присыпаем содой (или мелкой древесной пылью). Крыло готово, уже можно снимать со стапеля. Лучше, конечно, использовать быстро твердеющие эпоксидные смолы, дают более надёжное крепление, не растворяют пенополистирол.

Фото 29. Крыло готово, уже можно снимать со стапеля.

Фото 30. Пилон из лёгкого дерева размером 20х15х2 мм зафиксирован на крыле иголкой, волокна дерева направляем поперёк крыла для большей прочности.

Пилон вырезаем из лёгкого дерева размером 20х15х2 мм, волокна дерева направляем поперёк крыла для большей прочности. Пилон крепим к крылу механически, прищепкой, иглой на стыке плоскостей, швы проливаем цианоакрилатным клеем, присыпаем содой. (Пилон, однако, лучше делать в виде трапеции, причём, меньшая по высоте сторона должна быть вклеена спереди, это связано с кривизной хорды крыла. Фюзеляж, стабилизатор в полёте будут создавать меньшее аэродинамическое сопротивление.)

Готовое крыло крепим на фюзеляже таким образом, чтобы вынос стабилизатора был 250-270 мм (расстояние между задней кромкой крыла и передней кромкой стабилизатора).

Фото 31. Фиксация крыла, фюзеляжа и кромок стабилизатора, киля на стапелях для правильной сборки модели.

Ф иксируем крыло с фюзеляжем на большом сборочном стапеле, корму фюзеляжа и кромки стабилизатора, киля закрепляем на сборочном стапеле стабилизатора с помощью прищепок (скрепок, резины, грузиков). Кромки склеиваем цианоакрилатом или эпоксидным клеем.

К кромкам хвостового оперения подклеиваем поливинилацетатным клеем пластины тонкого пенополистирола.

О сталось подобрать центровочный груз. Вместо груза на нос фюзеляжа натягиваем мягкие силиконовые (резиновые) трубочки диаметром 3 - 4 мм и длиной около 20 мм, они ещё послужат защитой от травм при запусках планера. Небольшой отрезок того же силикона помогает точнее выбирать положение центра тяжести планера.

Фото 33. Силиконовый (резиновый) груз планера защищает моделистов от травм, малый груз помогает точней настроить планирование.

Готовая модель весит 10 – 11 грамм. Использование лёгкой бальзы для передних кромок крыльев при тех же размерах даёт 8 - 9 грамм веса планера.

Перед стартами с помощью подвижного груза, кривизны плоскостей добиваемся максимально пологого планирования, необходимого радиуса виража. Затем, длительными тренировками добиваемся правильного броска модели, чтобы она поднялась на максимально возможную высоту и перешла в планирование.

Фото 3
4. Готовые зальные метательные планера.

Использование стапелей, лёгких материалов, инструментов, различных клеёв и приспособлений позволяет построить хорошие модели детям независимо от возраста и умений, успешно участвовать в авиамодельных соревнованиях.

Фото 35. Команда Дворца пионеров на старте городских соревнований по метательным планерам. Модели одинаковые, результат зависит лишь от правильного запуска.

Образцы моделей, используемые как эталон для копирования.

Фото 36. Спортивный метательный планер чемпиона Республики Башкортостан ФазлетдиноваСалавата. Вес модели 8 грамм. Размах крыльев 510мм, общая площадь плоскостей 6,1 дм².

Фото 37. Спортивный метательный планер Детского-юношеского центра «Звёздный» города Пенза. Такая модель у Служаева Егора, чемпиона Стерлитамака летит в школьном спортзале более 30 секунд. Вес модели 9 грамм. Размах крыльев 610 мм, общая площадь плоскостей 6,7 дм².

Безопасность при изготовлении и запусках.

Пенопласт можно резать нагретой струной только при хорошей вентиляции помещения, потому что выделяются токсичныепары стирола, бензола, этилбензола, толуола, оксида углерода.

Не разрешать, при фронтальной работе с детьми, ходить по помещению с заготовками фюзеляжей. Работать со стрингерами, хлыстиками удочек только на столах.

Летящий бесшумно планер в воздухе не видно, поэтому нос планера делаем не травмирующим, из мягких материалов, округлой формы.

Фото 38. Стандартные грузики округлой формы.

Фото 39. Мягкая силиконовая (резиновая) трубочка вместо центровочного груза.

Фото 40. Грузик из полоски резины от велосипедной камеры, закреплёный на носу фюзеляжа цветной изолентой. Лучше смотрится крепление термоусадкой.

Особенности настройки.

1. Пилон крыла для спортивного варианта планера лучше делать в виде трапеции (рис. 1), причём, меньшая по высоте сторона должна быть вклеена спереди, это связано с кривизной хорды крыла. Фюзеляж планера в полёте будет создавать меньшее аэродинамическое сопротивление. Прямоугольный пилон упрощает изготовление модели, но даёт слишком большую деградацию плоскостей, поэтому модель будет летать с сильно наклонённым к земле фюзеляжем (рис. 2).

Рис. 1. Минимальное аэродинамическое сопротивление фюзеляжа и стабилизатора.

Рис. 2. К увеличению сопртивления фюзеляжа добавляется увеличение аэродинамического сопротивления стабилизатора из-за отклонения руля высоты.

1. Лёгкая модель дольше летает, основной вес планера приходится на переднюю кромку крыла (Фото 26). Добиваясь малого веса лобиков, чрезмерное облегчение крыльев приводит к «реверсу» крыльев - увеличение скорости приводит к уменьшению подъёмной силы крыла. Модель при динамическом старте не переходит в планирование, падает.

2. На зальных моделях отклонение закрылка приводит к обратному эффекту. Закрылки служат тормозами. Если опустить правый закрылок, планер будет разворачиваться вправо вместо наклона влево. Если опустить левый закрылок, планер будет лететь влево вместо крена вправо. Чем сильнее опускаем закрылок, тем меньше радиус виража. Это как бы противоречит законам аэродинамики. Однако, всё просто, отклонение закрылка не даёт прироста подъёмной силы плоскости, зато увеличивается сопротивление, разворачивающее модель вокруг центра тяжести.

Ф
ото 43. Использование сборочных стапелей для правильной сборки метательного планера.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/558112-metodicheskaja-razrabotka-osobennosti-izgotov