КОРДОВЫЙ ГОНОЧНЫЙ АЭРОМОБИЛЬ КЛАССА АМ-1

На соревнованиях юных автомоделистов как в зимний спортивный сезон, так и летом сейчас доминирует авиационная схема аэросаней и аэромобилей. Их схема уже досконально известна и, казалось бы, уже прошла все стадии совершенствования.

Изучен и отработан каждый узел незамысловатой модели, понятны принципы конструирования с точки зрения простоты и надежности, устойчивости движения и быстроты хода. Однако оказывается, и здесь возможны коренные изменения. Конечно, сразу столь категорично утверждать нельзя: как и все подобное, нововведение обязано пройти стадии отработки на спортивных машинах. Но по теоретическим соображениям новая предлагаемая схема выгоднее традиционной, и, возможно, именно за нею будущее аэромоделей.

Особенность этого кордового гоночного аэромобиля — в выводе стабилизирующей поверхности из зоны воздушного потока от тянущего винта. Достигается это простейшим образом: хвостовая балка вместо того, чтобы являться продолжением моторамы, переносится вниз и располагается у самой поверхности земли.

Очень важно, что стабилизатор, кроме выхода его из зоны струи от воздушного винта, при движении аэромодели будет идти на высоте от поверхности дорожки кордодрома, соизмеримой с его хордой. А это означает, что в случае присутствия на стабилизаторе положительной (направленной вверх) подъемной силы можно рассчитывать на экранный эффект!

Выгодность подобной ситуации не только в снижении аэродинамического сопротивления, но и в лучшем демпфировании вертикальных колебаний хвостовой части. Дело в том, что в нашем случае при снижении расположения стабилизатора добавочная вертикальная сила будет образовываться не только за счет роста угла атаки, но и «спрессовыванием» экранной «подушки».

Таким же эффективным окажется действие сил и при подъеме оперения — потеря несущих свойств более выражена, нежели чем без влияния поверхности земли. В ряде публикаций, посвященных принципам конструирования аэромоделей, вы можете найти замечания о том, что аэродинамическое совершенствование данной техники практически лишено смысла — при отсутствии грубых ошибок в обводах машины все равно подавляющий все остальное прирост сопротивления, так или иначе, дает одна кордовая нить с узлами подвески.

Все это верно. Однако, ориентируясь на максимальные скорости заезда и соревновательные условия, нельзя пренебрегать ничем, даже крупицами резервов. В нашем же случае выигрыш в смысле аэродинамического сопротивления получаем двумя путями.

Первый, как уже говорилось, идет за счет увеличения эффективности демпфирующих свойств стабилизатора, и, следовательно, возникает возможность резкого снижения его поверхности.

А второй путь — в выводе практически всех элементов модели из зоны струи за воздушным винтом в невозмущенную область (за исключением обтекателя двигателя и частично кордовой планки). Последний прием можно считать гораздо более эффективным по снижению сопротивления, нежели чем все работы по облагораживанию форм вертулы классического типа.

Дело в том, что улучшение аэродинамических обводов может принести выигрыш, измеряемый лишь процентами сопротивления, а вывод из воздушной струи — чуть ли не двукратное снижение. Ведь, по сути, заставляя поток от винта в условиях классической модели омывать все поверхности, мы сами же как бы устанавливаем на машине своеобразные аэродинамические тормоза!

При рассуждениях важно учитывать, что в силу особенностей мотоустановок аэромоделей на них используются воздушные винты малых диаметров, вследствие чего для получения требуемой тяги скорость отбрасывания воздуха должна быть несравненно большей, чем скорость хода самой модели. С конструктивной точки зрения, новая техника ничем не отличается от привычной для автомоделистов. Возможно, при предлагаемой компоновке машины возникнут затруднения лишь при прорисовке подхода к винту регулировки степени сжатия двигателя.

Однако эта проблема легко решается, если предусмотреть на головке регулировочного винта шайбу большого диаметра с накаткой по внешней кромке. На собранной модели шайба должна немного выступать за края обтекателя двигателя — тогда регулировка окажется да- же более удобной, чем в обычных вариантах со вспомогательным ключом или классическим крестообразным винтом.

Новая модель отличается одной особенностью и в балансировке. Чтобы добиться выраженного экранного эффекта на стабилизаторе уменьшенной площади, необходимо его загрузить в достаточной степени в смысле создания подъемной силы на расчетном режиме движения.

Это может быть обеспечено только положением центра тяжести машины, смещенным назад относительно точки опоры — оси вращения основных колес. Загрузка хвостовой части аэромобиля крайне нежелательна, так как любое увеличение момента инерции относительно поперечной оси модели сразу уничтожает все достижения аэродинамики, и гашение случайно возникших колебаний оказывается неэффективным и замедленным.

Значит, наиболее целесообразное решение задачи — в сдвиге оси передних колес вперед при максимальном облегчении хвостовой части машины. В остальном же вопросы балансировки остаются без изменений по сравнению с моделями классического, авиационного типа.

(Автор: В. ЗАВИТАЕВ, инженер-конструктор)

Общий характер воздушного потока, проходящего через диск воздушного винта

Рис. 1. Общий характер воздушного потока, проходящего через диск воздушного винта (сохраняется как для условий работы винта на месте, так и при движении).

Обтекание классической аэромодели потоком от воздушного винта

Р и с. 2. Обтекание классической аэромодели потоком от воздушного винта. А — установившийся сбалансированный режим движения, Б — неустановившийся режим. Заштрихованные «омываемые» поверхности создают резко повышенное аэродинамическое сопротивление, так как обтекаются высокоскоростным потоком от винта. Стабилизатор не выполняет своих функций, так как расположен в центре потока.

 Обтекание аэромодели нового типа

Р и с. 3. Обтекание аэромодели нового типа. А — установившийся режим движения, Б — неустановившийся. По сравнению с классической моделью площадь «омываемой» поверхности значительно уменьшена, соответственной меньше аэродинамические потери. Стабилизатор эффективен, так как обтекается прямым, неотклоненным потоком воздуха.

Обтекание классической аэромодели потоком от воздушного винта

Р и с. 4. Обтекание классической аэромодели потоком от воздушного винта. Видна необходимость в стабилизаторе большой площади и размаха. Зона I — «омываемая», неэффективная, привносящая лишь добавочное аэродинамическое сопротивление площадь стабилизатора, зона II — эффективная площадь. На схеме приведен вид на модель сверху.

Обтекание аэромодели нового типа

Р и с. 5. Обтекание аэромодели нового типа (вид сверху). Вся площадь стабилизатора эффективно служит демпфированию колебаний корпуса при движении.

 Сравнение обтекания крыловидной пластины

Рис. 6. Сравнение обтекания крыловидной пластины (стабилизатора) в свободном воздушном потоке (А) и в присутствии экрана или поверхности земли (Б). В первом случае подъемная сила пластины является функцией угла атаки при постоянной скорости потока, а во втором зависит также от относительного расстояния от экрана.

Схема, показывающая принцип создания увеличенной подъемной силы на стабилизаторе в присутствии экрана

Рис. 7. Схема, показывающая принцип создания увеличенной подъемной силы на стабилизаторе в присутствии экрана. Разгон потока внизу хвостовой части профиля, «эжектирующий» надпрофильную часть потока, объясняет эффект снижения аэродинамического сопротивления.

Варианты проектирования стабилизатора гоночной аэромодели с использованием экранного эффекта

Рис. 8. Варианты проектирования стабилизатора гоночной аэромодели с использованием экранного эффекта. А — плоский стабилизатор, Б — стабилизатор с переломом (применяется при высоком расположении хвостовой балки корпуса). В любом случае площади стабилизатора должны располагаться на минимальной высоте от земли, исключающей касание земли хвостовыми колесами только при небольшом отклонении оси корпуса от расчетного положения в заезде.

Гоночный аэромобиль нового типа с микродвигателем внутреннего сгорания рабочим объемом 1,5 см3

Р и с. 9. Гоночный аэромобиль нового типа с микродвигателем внутреннего сгорания рабочим объемом 1,5 см3.

Модели автомобилей