AlfaModel МиГ-15

[Eugen]

Предисловие

Модель МиГ-15 хотелось мне давно. Этот известный стремительный реактивный самолет сочетал в себе скорость и маневренность, неплохой внешний вид, приличную площадь крыла, (а значит, маневренность) и небольшие относительные габариты.

Как-то в обзоре Су-34 я привел краткую классификацию имитаций реактивных самолетов. И еще упомянул, что импеллер суть вырожденный случай винта малого диаметра и большого шага, работающий в канале. Причем аэродинамические свойства канала оказывают на тяговые и скоростные характеристики мотоустановки настолько решающее значение, что можно говорить о расчете двух самолетов – «наружного» и «внутреннего». В числе примеров приводился и МиГ-15 как типовой представитель т.н. «летающих труб». В самолетах этого типа мотоустановка находится в фюзеляже, а канал есть внутренняя часть этого фюзеляжа. Совмещение этих компонентов дает уменьшение лобового сопротивления и общее улучшение аэродинамики – по сравнению с самолетами с движителем в отдельном кожухе или с самолетами с отдельными воздухозаборниками. Глядя на модель спереди, можно просмотреть ее насквозь, как трубу – и увидеть все подробности импеллера.

Еще одно преимущество «трубы» - это большой диаметр входного отверстия канала относительно общего размера модели, в первую очередь размаха крыла. Это дает возможность применения импеллера большого диаметра – или уменьшение размера всей модели (а значит и веса) относительно размера импеллера. Во многих случаях этот параметр является решающим при выборе прототипа. Сравните диаметр высокооборотных турбин какого-нибудь Б-52 или истребителя F-18 с его размахом – и вы поймете, что для тяговитых импеллеров существующих диаметров модель такого аппарата получится размашистой, большой, а значит и тяжелой, и импеллер ее просто не вытащит. А многоимпеллерная машина – это и дорого, и ток кушает прилично, ибо КПД импеллера оставляет желать лучшего.

Поэтому предпочтение отдается прототипам с максимальным отношением диаметра турбины к размаху крыла и максимально коротким и прямым каналом турбины. Получается, что на первое место выходит А-10 с его турбовентиляторным движителем в кожухе и аналогичные машины. Чуть отстают аэробусы с низкооборотными турбинами большого диаметра – их тормозит большой мидель толстого фюзеляжа. За ними уже идут «летающие трубы», которые выигрывают в диаметре канала (и его совмещенности с фюзеляжем), но несколько проигрывают в его длине.

В настоящем МиГ-15 и его последователях (МиГ-17, МиГ-19) и аналогах (F-86 Sabre) канал от входного отверстия до собственно турбины разделен перегородкой, где собственно, и находится кабина летчика, топливный бак, разное радиооборудование – т.е. основные «потроха» самолета. В моделях же такая перегородка является непозволительной роскошью, ибо несмотря на обтекаемую профильную форму, серьезно искривляет поток, сужает входное сечение и производит дополнительные вихри перед импеллером. Поэтому в моделях МиГ-15 и подобных я такой перегородки не встречал, разве что в виде чисто символической тонкой пластинки.

Таким образом, канал превращается в сквозную трубу. Куда же в таком случае уложить все бортовое оборудование модели – аккумулятор, сервомашинки, приемник, регулятор? Ну, предположим, небольшие элементы можно раскидать в зазор между каналом и бортом. А объемистый аккумулятор? А силовые элементы крыла, которые должны проходить через фюзеляж, пронизывая насквозь и канал, и создавая там дополнительное сопротивление?

Еще одна проблема импеллерных машин – это доступ к мотоустановке для ее техобслуживания. Как правило, в таких машинах двигатель и движитель находятся глубоко внутри фюзеляжа, ближе к середине. Случись что с мотором – придется разбирать всю модель.

Правда у этой медали есть и обратная сторона. При авариях и падениях мотоустановка редко доходит до земли и практически не повреждается – в отличие от пропеллеров. С другой стороны, этот «пылесос» успешно засосет песок, траву, мелкий предмет и отобьет об него все свои лопатки.

И еще очень серьезная проблема импеллерных моделей. Это полное отсутствие обдува рулей. Небольшой обдув присутствует даже моделях с пропеллером в хвосте. Здесь – струя отдельно, рули отдельно.

 

«Вырожденность» импеллерных движителей проявляется еще и в том, что свою эффективность они показывают только на скорости.(Поэтому их и ставят на скоростные модели. Ни разу не видел биплана с импеллером.) Для этого класса движителей характерны относительно небольшая тяга и большая скорость потока. Редко встречаются модели этой категории с шасси, которые для них просто лишний груз и лишнее сопротивление. Модели с импеллером просто не хватит статической тяги, чтобы быстро разогнаться до скорости отрыва, поэтому на взлет-разгон будет затрачено очень много драгоценной энергии и длины полосы. Поэтому типовой вариант старта импеллерной модели – с ножной катапульты, сразу разгоняющей модель до эффективной скорости.

 

Расчеты и практика показывают, что импеллер как винт малого диаметра и большого шага очень мало разгружается в полете. То есть его статический и динамический режим мало различаются. Иначе говоря, замерив статическую тягу, можно легко узнать максимальную скорость модели. Это будет та скорость, при которой лобовое сопротивление модели сравняется с этой тягой, не изменившейся на скорости. Ничего удивительного в том, что это лобовое сопротивление стараются максимально уменьшить.

 

Эти и другие причины послужили тому, что импеллерные авиамодели распространены гораздо меньше своих винтовых собратьев. Это экзотика чуть меньшая, чем модели с действительными турбинами.

 

Поэтому появление у фирмы импеллерной модели, без труда взлетающей не только с рук, но и с травы на брюхе (!) не могло не вызвать живейшего интереса.

 

Стало оч-чень любопытно, как разработчики сумели решить описанные выше проблемы.

[Eugen]

Набор и модернизации

 

Коробка небольшая, что не характерно для AlfaModel.

А в коробке – уж совсем не в традициях этой фирмы – отдельные детали. Правда, для процесса обтяжки модели, которая мне видится здесь обязательной и для прочности, и в целях улучшения аэродинамики, это даже в плюс. Ибо обтягивать отдельные детали удобнее, нежели уже собранный агрегат.

Забегая вперед, скажу, что это тот самый случай, когда модель была собрана за 1 день. То есть от момента получения коробки и до момента готовой к полету модели прошло 14ч. Причем более половины времени заняла именно аккуратная обтяжка модели.

 

Начал, разумеется, с самого интересного – мотоустановки. Здесь применили импеллер EDF 60/15 довольно большого диаметра – 60мм, обычно характерный для моторов типоразмера 400. Импеллер входил в набор, а вот мотор – нет.

Модель заявлена для использования с обычным мотором Speed300, однако чехи сами же пишут, что при больших токах его ресурс крайне невелик. Перспектива увлекательной процедуры регулярной замены мотора в импеллере отчего-то меня не устраивала. Поэтому сразу был настрой на бесколлекторный мотор с оборотами, примерно теми же что и заявленный 300й (Kv=4833об/В), способный выдержать гораздо большую перегрузку.

Поскольку на тот момент ни одного из списка рекомендованных в инструкции и на сайте AlfaModel моторов найти не удалось ни в Чехии, ни в Москве, пришлось ставить ближайший по оборотам и помещающийся по габаритам. Им оказался относительно недорогой Himark 4200. Цифра в обозначении говорила именно о Kv, и была явно меньше, чем у пресловутого 300го. Однако была надежда, что с LiPo 3S Kokam 1500, (которые дают меньшую просадку по напряжению, нежели гидриды) этот моторчик достаточно раскрутится, одновременно не сильно нагрузив батарею. Подкупал и небольшой диаметр мотора (20мм), что гарантировало его вхождение в относительно небольшой корпус импеллера.

Сей мотор был несколько тяжелее заказанного ранее и не найденного ModelMotors MiniAC 1215\12, подходящего и по оборотам и по току (73г против 56г). В общем, не лучший мотор.

(Нашелся и Outrun*r с не меньшими оборотами, да вот диаметр его и передний выход проводов затрудняли его монтаж в импеллере.)

 

Мотор в импеллере крепится за переднюю крышку, с помощью двух винтов. Их пришлось укоротить на 3мм, ибо впиваясь в переднюю крышку мотора, они упирались в обмотки и выдавливали ее. Посадочные отверстия вроде совпадали, а вот центрировать мотор перед фиксацией крыльчатки все же пришлось. Это не так уж сложно, ибо зазор между лопатками и кожухом – доли миллиметра. Нужно лишь замечать, в каком месте кожуха лопатки цепляют трубу, и осторожно сдвигать мотор в противоположную сторону. Когда все задевания прекратились, крепко затягиваем винты.

 

Цанга в комплекте мотора не понадобилась – у импеллера была свой переходник. Правда, он неплотно сидел на валу мотора, так что после установки и центрирования пришлось воспользоваться жидким циакрином.

 

У Himark провода выходят сзади и снабжены толстенными разъемами. Эти разъемы вполне надежны и модель успешно летала с ними. Однако они попадают как раз в канал, где не только мешают потоку воздуха, а и подвергаются воздействию среды – окисляются и т.п.

В общем, как бы они ни были хороши и удобны, а пришлось их отпаять. И тогда провода беспрепятственно прокладываются в каналы специального пилона, пристроенного к задней крышке импеллера.

Мне не понравилась замкнутость кожуха импеллера. Хоть и бесколлекторный мотор, а охлаждения тоже требует. Поэтому сзади я проделал внушительное отверстие.

У импеллерного движителя есть две зоны – низкого давления (перед крыльчаткой) и высокого (после крыльчатки). Для грамотного охлаждения и в коке крыльчатки обычно есть отверстия. Тогда весь моторный отсек продувается насквозь, в противоток основному потоку – из зоны высокого давления в зону низкого, немного снижая общую тягу.

Ковырять кок я побоялся.

Собранный импеллер выглядел примерно так.

После установки на него выходного сопла (фиксация клеем UHU Por) так, чтобы провода как раз вылезли из прорези, подпаиваем регулятор.

Теперь полезно включить мотор для проверки правильности направления вращения. А заодно и померить ток максимального газа. Он составил 11А, что для Kokam 1500 вполне рабочий ток.

Ох, и воет же он! Пылесос без глушителя. Визжит, как большая кофемолка. Дольше 5 мин полного газа в комнате мои уши не выдержали, выключил. С детства не люблю громко шумящие предметы – миксер, пылесос, дрель… (Говорят, это безусловный признак наличия у ребенка отличного музыкального слуха.) Проверка зарядом показала, что вышло около 800Ач заряда, т.е. чуть больше половины емкости. Модельным LiPo аккумуляторам здесь можно верить, ибо их КПД приближается к 100% - сколько вошло, столько обычно и выходит.

 

Обтяжка пенопластовых деталей модели не вызвала особых затруднений. Здесь можно похвалить и качество пеностирола Alfamodel, и неожиданно хорошую деталировку поверхности. Вся расшивка на месте, все лючки и заклепки примерно соответствуют оригиналу. Обтяжка распространилась и на пластиковое носовое кольцо, и на пластиковое брюхо фюзеляжа. (Именно это пластиковая защита брюха по всей длине фюзеляжа и предохраняет от повреждений при взлете с земли и посадке на нее.) Некоторые проблемы вызвали небольшие выступы на этом брюхе – обтекатели пулеметов и т.п.

 

Где же решили расположить аккумулятор и бортовую электронику разработчики модели? Как это ни странно, поверх канала, прямо под кабиной. А чтобы там все поместилось, они пошли на компромисс – изогнули канал вниз. Правда, сделали это так плавно и изящно, что в принципе не нарушили правил построения входного канала.

 

Беспокоило, что при этом центр тяжести модели здорово смещается вверх. Сомнения усугублялись еще и отчетливым отрицательным V, как у прототипа. Однако знакомый летчик убедил, что на машинах со большой стреловидностью и отрицательным V так и должно быть, высокий центр тяжести повышает устойчивость.

 

Основное правило построение канала базируется на т.н. активной площади импеллера. Это площадь потока, проходящего сквозь него и омываемого лопатками. Вычисляется как разность площади внутреннего сечения трубы и площади сечения кожуха мотора. Так вот, площадь сечения отверстия входного канала должна быть больше или равна активной площади импеллера, а выходного – меньше или равна. Причем сужение входной части канала не должно превышать 7град, а выходного – 4град. При этом требования к аэродинамике выходного канала намного жестче, чем входного, ибо там и давление выше, и скорость потока. Поэтому на входная часть канала может иметь неправильную форму, собираться из двух воздухозаборников – как этого диктует прототип. Потери на этих искажениях не столь значительны. Выходная часть канала – только круглое сечение, без изгибов, ибо здесь уже господствуют силовые вихри, поток закрученный, несмотря на спрямляющие стойки импеллера. Сужение на выходе меньше активной площади приводит к уменьшению тяги, но повышению скорости потока.

 

В данном случае изгиб входного канала не превышает тех самых 7 град. кривизны, а выходной канал строго конический, с сужением до диаметра 50мм, что в соответствии с расчетами, дает выходное сечение примерно равное активной площади.

Входной канал также отформован из пеностирола, причем внутренняя поверхность его необычайно гладкая, почти полированная

Входная и выходная части внутренними поверхностями отлично подогнаны к импеллеру, вместе с тем сохраняя разъёмность. Как и у настоящего МиГ-15, хвостовая часть съемная, открывая доступ к мотоустановке.

А к фанерному фланцу носовой части импеллер с хвостовой трубой прикручивается тремя шурупами, с таким расчетом, чтобы регулятор пролез в одну из прорезей фланца.

Входное отверстие на модели даже расширили, чуть ли не в полтора раза – в ущерб копийности. Таким образом, спереди получился приличный раструб.

Еще одно средство повышение тяги – большой радиус скругления передней кромки входного отверстия. У настоящего МиГ-15 она и так очень толстая. На модели этот радиус даже получился меньше.

 

Любопытно, что используемая для расчета электрических мотоустановок программа Motocalc, имеющая и импеллерный раздел, также требует параметров входного и выходного каналов. Правда, к ее показаниям следует относиться с большой осторожностью. Даже если учитывать ее обычное вранье в бесколлекторных мотоустановках – завышение тока и занижение тяги. К примеру, заданные параметры канала дают вроде похожие результаты тяги – около 260г при скорости потока 40м/с, правда при токе около 14А. Если уменьшить диаметр выходного сопла до 30мм, то тяга уменьшается до 91г, а скорость потока существенно возрастает до 111м\с – и это еще как-то похоже на правду. (Думаю, с некоторыми мощными импеллерами на маленькой выходной дырочке можно так добиться и сверхзвуковой скорости потока! Вот такие «точные» расчеты.) А вот обратная история уже дает невесть какую чертовщину – при увеличении выходного сопла вдвое тяга возрастает до 1кг (!) при уменьшении скорости потока до 10 м/с (эвона как! целый килограмм!). А вот диаметр входного отверстия почему-то вообще не играет никакой роли. Программа никак не меняет результаты, даже если входное отверстие сузить до размеров замочной скважины.

Так что расчеты-расчетами, а практический опыт, накопленный Ф.Меером именно в изучении импеллерных движителей, оказался бесценным.

 

Как совершенно справедливо сказано в инструкции, сборка этой импеллерной модели ничем не отличается от сборки обычного паркфлайера, за исключением одного обстоятельства – экономить нужно каждый грамм. Поэтому в конструкции активно применяется легкий контактный клей UHU Por, и лишь деревянные части приклеиваются 5-минутной эпоксидкой.

 

Половинки стабилизатора монтируются на бальзовом лонжероне, продетом сквозь киль. Дерево приклеивается к пенопласту эпоксидкой, пенопласт стабилизатора к скотчу киля – UHU Por.

У рулей высоты индивидуальный привод. К каждому ведет отдельный боуден. Тяги этих боуденов сходятся в одном месте, на качалку хвостовой рулевой машинки. Для улучшения центровки я взял легкую машинку HS-50, ее усилия хватает для привода таких небольших рулей. Она обернута матерчатым скотчем и просто приклеена изнутри борта хвостовой части.

Причем ее качалка при подсоединении хвостовой части к носовой не должна касаться проводов мотора. А во фланцах для ее провода также предусмотрены пазы. Этот провод протягивается через стык носовой и хвостовой частей и успешно дотягивается до приемника (у машинок Hitec длинные провода).

 

Для монтажа консолей крыла в наборе присутствует стальной пруток, изогнутый сообразно стреловидности крыла. Под него в толстых деревянных лонжеронах консолей заготовлен канал. (Похоже, лонжерон просто составной из пластин.) Инструкция предлагает просто вставить пруток в лонжерон, а пенопласт консолей попросту приклеить UHUPorом к бортам. Жесткость и надежность этого соединения показались мне чрезвычайно сомнительными. Поэтому я не пожалел времени и тщательно, виток к витку, обмотал пруток по всей длине ниткой. Пусть это добавит несколько грамм, но такой пруток успешно приклеится и к дереву и, если надо, к пенопласту обычными клеями. Так и поступил: обстоятельно промазал половину прутка ПВА, вставил в лонжерон одной консоли, продел сквозь отверстия фюзеляжа, в лонжерон другой консоли…(К этому моменту торцы консолей уже были обмазаны UHUPorом, посадочные места на фюзеляже освобождены от скотча и также намазаны этим клеем. По правилам использования этого контактного клея, после намазывания тонким слоем нужно подождать минут 10-15, которые я и потратил на ПВА.) После выравнивания консолей и схватывания UHU Por, среднюю часть прутка я промазал каплей эпоксидки и приклеил сверху к каналу, а затем поверх этого приклеил на эпоксидке деревянную платформу и распорки.

 

Распределение времени такое – UHU Por намазывается первым, подсыхает 10-15 мин, затем хватает мгновенно. ПВА намазывается эти 10 мин., сохнет сутки, успевая за это время впитаться в дерево и нитку, и сцепить все намертво, полимеризуется еще трое суток. Пока он не высох, можно выравнивать консоли столько, сколько позволяет UHU Por. Эпоксидка схватывает за 5-6минут, ее используем для фиксации.

 

В первые полеты, пока ПВА еще окончательно не отвердел, в перевернутом полете крыло прогибалось, увеличивая свой и без того немалый отрицательный V. Однако потом это прекратилось.

 

Забавно, что спустя пару недель я обнаружил на сайте AlfaModel в разделе МиГ-15 кнопочку Important, где рассказывали о случаях отрыва консолей крыла в полете. Настоятельно рекомендовалось перед вставлением прутка тщательно ошкуривать его и промазывать эпоксидкой. Вот как спешат чехи, даже толком не довели модель, что выпускают с «сырой» инструкцией! Получается, я это предвидел и принял адекватные меры. Мне кажется, вариант с обматыванием ниткой более надежен.

 

Рулевую машинку управления элеронами HS-55 пристроил здесь же, в конце деревянной платформы. Пришлось ее немного приподнять на дополнительной площадке, чтобы ее качалка не вспарывала пеностирол канала. Винтовой фиксатор тяг на качалке оказался ненадежным узлом, тяги в нем елозили. Так что перед первым полетом пришлось этот узел облить циакрином. Во избежание!

Приемник пристроил здесь же, максимально впереди насколько позволяли провода, приклеив его на толстом двустороннем скотче к борту.

 

Для сохранения центровки (смещенной назад обтяжкой), отметки которой есть на нижних поверхностях консоли, пришлось аккумулятор угнать в нос, на передний край деревянной платформы. LiPo Kokam 1500 3S успешно там располагается. Вот только вопрос, как закреплять его там. В набор входит длинная липучка. Ее вполне хватает, чтобы обернуть аккумулятор вместе в платформой. Однако это диктовало приклеивание ответной липучки на сам аккумулятор, а это означало, что в другие модели сей аккумулятор переставал влезать по габариту. Поэтому первоначально аккумулятор временно закрепляли полосой армированного скотча, отличающегося повышенной липучестью.

Нет ничего постоянного, чем что-то временное. После первых удачных полетов временность крепления была подзабыта, и однажды она напомнила о себе фатальным образом.

 

Декали решил наклеить поверх обтяжки. Естественно, краснозвездный вариант. Как ни странно, на скотче держатся хорошо – но до первого дождя.

Вот такой получился самолетик. Размах крыла 750мм, длина 740мм, площадь крыла 12.6 дм2, полетный вес 475г (добавились вес обтяжки и не самый легкий моторчик).

Попытки замерить тягу мотоустановки с помощью цифровых весов таили в себе трудности. Ведь нельзя перекрывать ни входной, ни выходной каналы, иначе цифры будут искажены. Согнул их толстого картона уголок, положил его на весы и упер в его ребро нос самолета. Придерживая за хвост, дал полный газ. На фоне вибраций и пляски цифр получил среднее значение в 260г. Не знаю, насколько можно верить этой цифре, но вроде не сильно отличается от требуемых.

[Eugen]

Аналоги

Ранее фирмой AlfaModel была выпущена импеллерная модель Focke-Wulf Ta-183 Huckebein, размахом 800мм. Прототип ее менее известен нашему народу, чем легендарный МиГ-15. А между тем это его предтеча. Аэродинамика его несколько хуже, чем МиГ-15, размах больше, а площадь меньше. Импеллер здесь применен тот же самый, однако заявлений, что это модель взлетает с травы, от чехов не слышно. Канал у этой модели совершенно прямой (и это хорошо), поскольку над ним горбом возвышается кабина и гаргрот самолета (и это плохо). Поэтому ожидается меньшая скорость полета. В остальном поведение этой модели не должно существенно отличаться от модели МиГ-15.

 

Хорошо бы, если б фирма AlfaModel (или какая-либо другая, используя ее удачный опыт) в антитезу МиГ-15 выпустила бы его не менее легендарного главного противника – F-86 Sabre.

 

[КАРЛСОН]

Предисловие

 

Вот хорший кандидат на прототип биплана с импелером.

Edited October 13, 2009 by Val
Излишнее цитирование - непонятно зачем цитировать целиком предыдущее сообщение.

[Eugen]

Вот хорший кандидат на прототип биплана с импелером.

Он и как прототип был крайне неэффективен. Это отмечено еще в статье "Моделист-Конструктора".

[КАРЛСОН]

Тем не менее,175 было построено. А неэффективен он был экономически. Но ничего Америка до сих пор использует С-5 Галакси и не жалуется, и модель была б оригинальная.

Edited October 15, 2009 by КАРЛСОН

[КАРЛСОН]

Кстати Альфа модел Сэйбра выпускает давно. Я на их сайте его видел ещё в пршлом году. И в магазинах он у нас лежит.

[Eugen]

По Сейбру тоже был обзор в том же году - аж два экземпляра делал. Но не сохранились фотки. Искажен больше (наращена хорда крыла), летает хуже - маловато вертикальное оперение. Зато входной канал прямой.

[КАРЛСОН]

Здесь из импелерных, миг 15 самый популярный. Он в магазинах не лежит. Сразу раскупаеться.

[Vic88]

По Сейбру

Но не сохранились фотки.

Добрый день!

У меня сохранилась копия статьи с фотографиями (в "Ворде"). К сожалению, их формат нельзя увеличить, кликая по тексту, поскольку отдельно рисунки я не сохранял.

Так что имейте в виду, при необходимости могу выслать. Размер - чуть больше мегабайта.

С уважением,

Виктор.

[Eugen]

У меня сохранилась копия статьи с фотографиями (в "Ворде"). К сожалению, их формат нельзя увеличить, кликая по тексту, поскольку отдельно рисунки я не сохранял.

Так что имейте в виду, при необходимости могу выслать. Размер - чуть больше мегабайта.

Присылайте, обработаю и выложу что есть..

 

[Vic88]

Присылайте, обработаю и выложу что есть..

А куда?

[Eugen]

А куда?

Принял, спасибо.

Обрабатываю и выкладываю.