Модель самолета — это физическая модель существующего или воображаемого самолета , которая обычно создается для демонстрации, исследования или развлечения. Модели самолетов делятся на две основные группы: летающие и нелетающие. Нелетающие модели также называются статическими, демонстрационными или полочными моделями.
Производители самолетов и исследователи создают модели в аэродинамических трубах для проверки аэродинамических свойств, фундаментальных исследований или разработки новых конструкций. Иногда моделируется только часть самолета.
Статические модели варьируются от игрушек массового производства из белого металла или пластика до высокоточных и детализированных моделей, изготовленных для музейной экспозиции и требующих тысяч часов работы. Многие из них доступны в наборах, обычно изготовленных из литого полистирола или смолы.
Летающие модели варьируются от простых игрушечных планеров , сделанных из листов бумаги, бальзы , картона или пенополистирола , до масштабных моделей, изготовленных из бальзы, бамбуковых палочек, пластика (включая формованный или листовой полистирол и пенополистирол ), металла и синтетической смолы . , либо отдельно, либо из углеродного волокна или стекловолокна , и покрыты папиросной бумагой , майларом и другими материалами. Некоторые из них могут быть большими, особенно когда они используются для исследования летных свойств предлагаемого полномасштабного самолета.
Модели созданы для исследовательских испытаний в аэродинамической трубе и в свободном полете и могут иметь компоненты, которые можно заменять для сравнения различных приспособлений и конфигураций, или иметь такие функции, как элементы управления, положение которых можно перемещать в соответствии с различными конфигурациями полета. Они также часто оснащаются датчиками для точечных измерений и обычно монтируются на конструкции, обеспечивающей правильное выравнивание с потоком воздуха и обеспечивающей дополнительные измерения. Для исследования в аэродинамической трубе иногда необходимо лишь изготовить часть предлагаемого самолета.
Для развития производства также строятся полномасштабные статические инженерные модели, часто изготовленные из материалов, отличных от предлагаемой конструкции. Опять же, зачастую моделируется только часть самолета.
Статические модели самолетов не могут летать и используются для демонстрации, обучения и используются в аэродинамических трубах для сбора данных для проектирования полномасштабных самолетов. Они могут быть построены с использованием любого подходящего материала, который часто включает пластик, дерево, металл, бумагу и стекловолокно, и могут быть построены в определенном масштабе, чтобы размер оригинала можно было сравнить с размером других самолетов. Модели могут быть готовыми или требовать покраски или сборки с помощью клея, шурупов, скрепления или того и другого.
Многие авиакомпании мира разрешают моделировать свои самолеты для рекламы. Раньше авиакомпании заказывали крупномасштабные модели своих самолетов и поставляли их туристическим агентствам в качестве рекламной продукции. Настольные модели самолетов можно дарить аэропортам, авиакомпаниям и государственным чиновникам для продвижения авиакомпании или празднования нового маршрута или достижения. [1]
Статические модели самолетов в основном доступны на рынке в различных масштабах : от 1:18 до 1:1250 . Наборы пластиковых моделей, требующие сборки и покраски, в основном доступны в масштабах 1:144 , 1:72 , 1:48 , 1:32 и 1:24 . Модели из литого металла (предварительно собранные и окрашенные на заводе) доступны в масштабах от 1:48 до 1:600 .
Шкалы не случайны, а обычно основаны на делениях либо имперской , либо метрической системы . Например, масштаб 1:48 составляет от 1/4 дюйма до 1 фута (или от 1 дюйма до 4 футов), а 1:72 — от 1 дюйма до 6 футов, а в метрических масштабах, таких как 1:100, 1 сантиметр равен 1 метру. Масштаб 1:72 был представлен в наборах деревянных и металлических моделей самолетов Skybirds в 1932 году, за ним последовала компания Frog , которая с 1936 года использовала тот же масштаб в своем бренде « Frog Penguin ». Масштаб 1:72 был популяризирован в США во время Второй мировой войны. Мировая война, созданная военным министерством США после того, как оно запросило модели часто встречающихся одномоторных самолетов в этом масштабе и многомоторных самолетов в масштабе 1:144. Они надеялись улучшить навыки распознавания самолетов , и эти масштабы были компромиссными между размером и детализацией. После Второй мировой войны , производители продолжали использовать эти масштабы, однако комплекты также добавляются в других подразделениях имперской системы. 1:50 и 1:100 распространены в Японии и Франции, где используется метрическая система. Рекламные модели для авиакомпаний производятся в масштабах от 1 от :200 до 1:1200.
Некоторые производители изготавливали самолеты в масштабе 1:18 для автомобилей того же масштаба. Модели самолетов, военной техники , фигурки , автомобили и поезда имеют разные общие масштабы, но есть некоторые пересечения. Существует значительное количество дубликатов более известных предметов в разных масштабах, что может быть полезно для коробочных диорам с принудительной перспективой .
Старые модели часто не соответствовали установленному масштабу, поскольку их размер соответствовал размеру коробки, и их называют «коробочным масштабом».
Наиболее распространенной формой производства комплектов является литьевой полистирольный пластик, формованный в стальных формах. Пластиковые гранулы нагреваются до состояния жидкости и подаются в форму под высоким давлением через деревья, которые удерживают все детали и обеспечивают приток пластика к каждой части формы. Это обеспечивает более высокую степень автоматизации, чем другие производственные процессы, но пресс-формы требуют больших производственных циклов, чтобы покрыть затраты на их изготовление. Сегодня это происходит в основном в Азии и Восточной Европе. Меньшие тиражи возможны с использованием медных форм, а некоторые компании используют формы из смолы или резины, но, хотя стоимость формы ниже, долговечность также ниже, а затраты на рабочую силу могут быть намного выше.
Наборы смолы изготавливаются в формах, аналогичных тем, которые используются для пластиковых наборов ограниченного тиража, но эти формы обычно не столь долговечны, что ограничивает их производство меньшими партиями, а цены на готовую продукцию выше.
Вакуумная формовка — еще одна распространенная альтернатива, но она требует больше навыков, а детали должен предоставить разработчик модели. Существует несколько наборов фототравленного металла, которые обеспечивают высокий уровень детализации, но не способны воспроизводить сложные кривые.
Масштабные модели также можно сделать из бумаги или картона. Коммерческие модели в основном печатаются издателями в Германии или Восточной Европе, но могут распространяться через Интернет, причем некоторые из них предлагаются таким образом бесплатно.
Со времен Первой мировой войны до 1950-х годов статические модели самолетов также строились из легкого бамбука или пробкового дерева и покрывались папиросной бумагой так же, как и летающие модели. Это был трудоемкий процесс, который отражал фактическое строительство самолетов в начале Второй мировой войны . Многие производители моделей создавали модели по чертежам реальных самолетов. [2]
К готовым настольным моделям относятся модели, изготовленные из стекловолокна для турагентов и производителей самолетов, а также коллекционные модели, изготовленные из литого под давлением металла, красного дерева, смолы и пластика.
Углеродные волокна и стекловолокно становятся все более распространенными в комплектах авиамоделей. В моделях вертолетов основные рамы и лопасти несущего винта часто изготавливаются из углеродного волокна, а также нервюры и лонжероны в крыльях самолетов.
Некоторые летающие модели, известные под общим названием «авиомоделирование» , напоминают уменьшенные версии полномасштабных самолетов, в то время как другие построены без намерения выглядеть как настоящие самолеты. Также есть модели птиц, летучих мышей и птерозавров (обычно орнитоптеров ). Уменьшенный размер влияет на число Рейнольдса модели , которое определяет, как воздух реагирует при прохождении мимо модели, и по сравнению с полноразмерным самолетом размер необходимых поверхностей управления, устойчивость и эффективность конкретных секций аэродинамического профиля могут значительно отличаться, что требует внесения изменений в дизайн.
Летающими моделями самолетов обычно управляют одним из трех методов.
Конструкция летающих моделей может отличаться от конструкции статических моделей, поскольку основными факторами являются вес и прочность.
Летающие модели заимствовали методы строительства полноразмерных самолетов, хотя использование металла ограничено. Они могут состоять из формирования рамы с использованием тонких досок из легкого дерева, таких как бальза , для дублирования формирователей , лонжеронов , лонжеронов и нервюр старинного полноразмерного самолета или, на более крупных моделях (обычно с двигателем), вес которых меньше В некоторых случаях можно использовать листы дерева, пенополистирол и деревянный шпон . Затем ему придают гладкую запечатанную поверхность, обычно с помощью авиационной пасты . Для легких моделей используется папиросная бумага. Для более крупных моделей (обычно с питанием и радиоуправлением) на модель наносят термоотверждаемую или термоусадочную пленку или термоусадочную синтетическую ткань. Покрытие микропленкой используется для самых легких моделей и делается путем нанесения нескольких капель лака на несколько квадратных футов воды и протягивания через нее проволочной петли, в результате чего создается тонкая пластиковая пленка. Летающие модели можно собирать из комплектов, строить по чертежам или делать полностью с нуля. Комплект содержит необходимое сырье, обычно деревянные детали, вырезанные штампом или лазером, некоторые формованные детали, чертежи, инструкции по сборке и, возможно, прошедшие летные испытания. Планы предназначены для более опытных моделистов, поскольку строитель должен сам изготовить или найти материалы. Строители Scratch могут рисовать свои собственные планы и сами получать все материалы. Любой метод может быть трудоемким, в зависимости от рассматриваемой модели.
Чтобы сделать это хобби более доступным, некоторые поставщики предлагают модели «Почти готовы к полету» (ARF), которые сводят к минимуму требуемые навыки и сокращают время сборки до менее 4 часов по сравнению с 10–40 или более для традиционного комплекта. Также доступны самолеты с радиоуправлением Ready To Fly (RTF), однако для многих создание моделей остается неотъемлемой частью хобби. Для более массового рынка пенопласты, отлитые под давлением из легкого пенопласта (иногда армированного), сделали полеты в помещении более доступными, и многим из них требуется немного больше, чем прикрепление крыла и шасси.
Планеры не имеют прикрепленной силовой установки . Планеры более крупных уличных моделей обычно представляют собой планеры с радиоуправлением , которые поднимаются вручную против ветра с помощью троса, прикрепленного к крюку под фюзеляжем с кольцом, так что трос опускается, когда модель находится над головой. Другие методы включают запуск катапульты с использованием эластичного банджи-шнура . Новый стиль ручного запуска «диска» в значительной степени вытеснил более ранний тип запуска «копья». Также используются наземные электрические лебедки, ручная буксировка и буксировка наверх с использованием самолета со вторым двигателем.
Планеры поддерживают полет за счет использования ветра в окружающей среде. Холм или склон часто создают восходящие потоки воздуха, которые поддерживают полет планера. Это называется парением по склону , и радиоуправляемые планеры могут оставаться в воздухе до тех пор, пока сохраняется восходящий поток. Другим способом достижения высоты на планере является использование термиков , которые представляют собой столбы теплого восходящего воздуха, создаваемые разницей температур на земле, например, между асфальтированной парковкой и озером. Нагретый воздух поднимается вверх, увлекая за собой планер. Как и в случае с самолетом с двигателем, подъемная сила достигается за счет действия крыльев при движении самолета по воздуху, но в планере высота достигается за счет полета в воздухе, который поднимается быстрее, чем самолет тонет.
Прогулочные планеры — это легкие модели самолетов, которые управляются с помощью подъемной силы , создаваемой пилотом, следующим в непосредственной близости. Другими словами, планер парит по склону с восходящим потоком движущегося пилота (см. Также «Управляемое парение по склону »).
Модели с двигателем содержат бортовую силовую установку — механизм, обеспечивающий движение самолета по воздуху. Электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенными двигательными системами, но другие типы включают ракеты , небольшие турбины , импульсные реактивные двигатели, двигатели на сжатом газе и устройства с натяжной (скрученной) резиновой лентой.
Самый старый метод приведения в действие моделей свободного полета - это эластичный двигатель (или расширяемый двигатель) Альфонса Пено 1871 года, по сути, представляющий собой длинную резиновую ленту , которую перед полетом скручивают для увеличения натяжения. Это наиболее широко используемая силовая установка, которую можно найти во всем: от детских игрушек до моделей для соревнований. Эластик обеспечивает простоту и долговечность, но имеет короткое время работы, а начальный высокий крутящий момент полностью заведенного двигателя резко падает, прежде чем выйти на устойчивую выходную мощность, пока последние обороты не раскрутятся и мощность не упадет полностью. Его эффективное использование является одной из задач соревновательного полета на резине в свободном полете, а пропеллеры изменяемого шага, дифференциальное наклон крыла и хвостового оперения, а также настройки руля направления, контролируемые таймерами, могут помочь управлять крутящим моментом. В соревновательных классах также обычно существуют ограничения по весу двигателя. Несмотря на это, модели достигли полета продолжительностью почти 1 час. [4] [5]
Хранящийся сжатый газ, обычно углекислый газ (CO 2 ), может приводить в действие простые модели, подобно тому, как наполняют воздушный шар и затем выпускают его. Сжатый CO 2 также может использоваться для приведения в действие расширительного двигателя, вращающего пропеллер . Эти двигатели могут включать в себя регуляторы скорости и несколько цилиндров, а также способны приводить в движение легкие радиоуправляемые самолеты . Gasparin и Modela — два недавних производителя двигателей, работающих на CO2 . CO 2 , как и резина, известен как «холодная» энергия, поскольку не выделяет тепла.
Пар даже старше, чем резина, и, как и резина, он внес большой вклад в историю авиации , но сейчас используется редко. В 1848 году Джон Стрингфеллоу управлял моделью с паровым двигателем в Чарде, Сомерсет , Англия . Сэмюэл Пирпонт Лэнгли построил модели как с паровым двигателем, так и с двигателем внутреннего сгорания, которые совершали длительные [ количественные ] полеты.
Баронет сэр Джордж Кэли построил и летал на моделях авиационных двигателей внутреннего и внешнего сгорания, работающих на порохе, в 1807, 1819 и 1850 годах. У них не было кривошипа, а вместо пропеллера работали хлопушки , похожие на орнитоптерные . Он предположил, что топливо может быть слишком опасным для пилотируемых самолетов.
Для более крупных и тяжелых моделей наиболее популярной силовой установкой является двигатель со свечой накаливания . Тлеющие двигатели работают на смеси медленно горящего метанола , нитрометана и смазки ( касторового или синтетического масла ), которая продается предварительно смешанной в качестве тлеющего топлива. Для светящихся двигателей требуется внешний пусковой механизм; Свеча накаливания должна быть нагрета до тех пор, пока она не станет достаточно горячей для воспламенения топлива для запуска двигателя. Цилиндры возвратно-поступательного движения передают крутящий момент на вращающийся коленчатый вал , который является основной выходной мощностью двигателя. Некоторая мощность теряется при преобразовании линейного движения во вращательное, а также из-за потерь тепла и несгоревшего топлива, поэтому эффективность низкая.
Они оцениваются по объему двигателя и варьируются от 0,01 куб. Дюймов (0,16 куб. См) до более 1,0 куб. Дюймов (16 куб. См). Самые маленькие двигатели могут вращать пропеллер диаметром 3,5 дюйма (8,9 см) со скоростью более 30 000 об / мин, а более крупные двигатели вращаются со скоростью 10–14 000 об / мин.
Простейшие тлеющие двигатели используют двухтактный цикл . Эти двигатели недороги и имеют самое высокое соотношение мощности к весу среди всех тлеющих двигателей, но они шумны и требуют значительных глушителей расширительной камеры , которые можно настраивать . Четырехтактные калильные двигатели, независимо от того, используют ли они тарельчатые клапаны или, реже, поворотные клапаны , более экономичны, но обеспечивают меньшую мощность, чем аналогичные двухтактные двигатели. Мощность, которую они обеспечивают, больше подходит для поворота винтов большего диаметра для облегчения планера с более высоким лобовым сопротивлением, например, в бипланах . Четырехтактные двигатели сейчас популярны, поскольку они тише двухтактных двигателей и доступны в конфигурациях с горизонтально-оппозитными близнецами и радиальными двигателями . Варианты включают многоцилиндровые двигатели, бензиновые двигатели с искровым зажиганием, карбюраторные дизельные двигатели и двигатели с переменной степенью сжатия. Дизели предпочтительнее из-за их выносливости, имеют более высокий крутящий момент и при заданной мощности могут «раскачивать» пропеллер большего размера, чем тлеющий двигатель. Производство авиационных двигателей в домашних условиях – это само по себе хобби.
В ранних моделях самолетов «реактивного» типа использовался канальный вентилятор с многолопастным пропеллером , расположенный внутри воздуховодов, обычно в фюзеляже. Вентиляторы обычно приводились в движение двухтактными двигателями с высокими оборотами. Обычно они имели объем от 0,40 до 0,90 куб. Дюймов (от 6,6 до 14,7 куб. См), но некоторые из них были всего лишь 0,049 куб. Дюймов (0,80 куб. См). Эта конструкция «вентилятор в трубе» была успешно принята для реактивных самолетов с электрическим приводом, в то время как самолеты с канальным вентилятором с тлеющим двигателем сейчас встречаются редко. Малые реактивные газотурбинные двигатели теперь используются в моделях для любителей, которые напоминают упрощенные версии турбореактивных двигателей, используемых на коммерческих самолетах, но не уменьшены в масштабе, поскольку в игру вступают числа Рейнольдса. Первая турбина, разработанная любителями, была разработана и запущена в эксплуатацию в 1980-х годах, но недавно стали доступны коммерческие образцы. Турбины требуют специального проектирования и прецизионного производства, и некоторые из них были построены на основе турбокомпрессоров автомобильных двигателей . Владение или эксплуатация самолета с газотурбинным двигателем обходится непомерно дорого, и многие национальные клубы (например, Академия авиамоделизма США ) требуют от своих членов пройти сертификацию для безопасного их использования. [6] Импульсные реактивные двигатели летающей бомбы Фау-1 также использовались, поскольку они обеспечивают большую тягу в меньшем корпусе, чем традиционные тлеющие двигатели, но не получили широкого распространения из-за чрезвычайно высокого уровня шума, который они производят, и являются незаконными в некоторые страны.
Ракетные двигатели иногда используются для ускорения планеров и планеров. Самый ранний специально созданный ракетный двигатель появился в 1950-х годах, когда был представлен двигатель Jetex , в котором использовались твердотопливные гранулы, воспламеняемые фитилем, в корпусе многоразового использования. Летчики теперь также могут использовать ракетные двигатели одноразового использования для обеспечения короткого, менее 10-секундного всплеска мощности. Правительственные ограничения в некоторых странах сделали ракетные двигатели редкими, но во многих местах они были смягчены, и их использование расширялось, однако реклассификация из «дымообразующих устройств» в «фейерверки» затруднила их повторное получение.
В моделях с электрическим приводом используется электродвигатель , питаемый от источника электроэнергии — обычно от аккумулятора . Электрическая энергия начала использоваться в моделях в 1970-х годах, но ее стоимость задержала широкое распространение до начала 1990-х, когда стали доступны более эффективные аккумуляторные технологии и бесщеточные двигатели , в то время как стоимость двигателей, батарей и систем управления резко упала. В настоящее время электроэнергия преобладает в моделях Park-Flyer и 3D-Flyer , обе из которых небольшие и легкие, где электроэнергия обеспечивает большую эффективность и надежность, меньше обслуживания и беспорядка, более тихий полет и почти мгновенный отклик дроссельной заслонки по сравнению с бензиновыми двигателями.
В первых электрических моделях использовались коллекторные двигатели постоянного тока и никель-кадмиевые (NiCad) перезаряжаемые элементы, которые обеспечивали время полета от 5 до 10 минут, в то время как сопоставимый двигатель накаливания обеспечивал удвоенное время полета. В более поздних электрических системах использовались более эффективные бесщеточные двигатели постоянного тока и никель-металлогидридные (NiMh) батареи большей емкости , что значительно улучшило время полета. Кобальтовые и литий-полимерные батареи (LiPoly или LiPo) позволяют увеличить время полета на электричестве, превосходя время полета накаленных двигателей, в то время как более прочные и долговечные литий-железо-фосфатные батареи, не содержащие кобальта, также становятся популярными. Солнечная энергия также стала практичной для любителей радиоуправления, и в июне 2005 года в Калифорнии был установлен рекорд полета - 48 часов 16 минут. Теперь можно питать большинство моделей весом менее 20 фунтов (9,1 кг) электроэнергией по цене, эквивалентной или меньшей, чем у традиционных источников питания.
Недавние разработки привели к использованию бесщеточных трехфазных двигателей в авиамоделировании. Бесщеточные двигатели более мощные и обеспечивают больший крутящий момент и эффективность. Конструкция бесщеточных двигателей также означает меньшее внутреннее трение, поскольку нет необходимости в контакте щеток с какими-либо вращающимися частями. Такое повышение эффективности приводит к увеличению времени полета. [7]
Большинство моделей самолетов с двигателями, в том числе модели с электрическим двигателем, двигателем внутреннего сгорания и двигателем с резиновой лентой, создают тягу за счет вращения воздушного винта. Пропеллер является наиболее часто используемым устройством . Пропеллеры создают тягу за счет подъемной силы, создаваемой крыловидными секциями лопастей, которая выталкивает воздух назад.
Пропеллер большого диаметра и малого шага обеспечивает большую тягу и ускорение на низкой скорости полета, тогда как винт малого диаметра и большего шага жертвует ускорением ради более высоких максимальных скоростей. Производитель может выбрать один из нескольких винтов, соответствующих модели, но неподходящий винт может ухудшить производительность, а если он слишком тяжелый, вызвать чрезмерный износ силовой установки. Пропеллеры моделей самолетов обычно указываются как диаметр × шаг в дюймах. Например, гребной винт 5 х 3 имеет диаметр 5 дюймов (130 мм) и шаг 3 дюйма (76 мм). Шаг — это расстояние, на которое пропеллер продвинулся бы, если бы он совершил один оборот в твердой среде. Наиболее распространены двух- и трехлопастные винты.
Для передачи энергии пропеллеру используются три метода:
Канальные вентиляторы представляют собой многолопастные пропеллеры, заключенные в цилиндрический канал или трубу, которая может выглядеть и помещаться в том же пространстве, что и реактивный двигатель . Они доступны как для электрических, так и для жидкостных двигателей, хотя благодаря недавним усовершенствованиям в технологии электрических полетов они стали обычным явлением. Модель самолета теперь может быть оснащена четырьмя электрическими канальными вентиляторами по цене, меньшей, чем стоимость одной реактивной турбины, что позволяет недорого моделировать многомоторные самолеты. По сравнению с воздушным винтом без воздуховода, канальный вентилятор создает большую тягу на той же площади, а скорость до 200 миль в час (320 км/ч) была зафиксирована на самолетах с канальным вентилятором с электрическим приводом, в основном из-за более высоких оборотов в минуту, возможных при использовании канального вентилятора. пропеллеры. Канальные вентиляторы популярны в масштабных моделях реактивных самолетов, где они имитируют внешний вид реактивных двигателей, но их также можно встретить на немасштабных и спортивных моделях и даже на легких 3D-флаерах.
У орнитоптеров движение крыльев имитирует взмахи крыльев живых птиц , создавая как тягу , так и подъемную силу .
Мировые соревнования организуются Международной авиационной федерацией (FAI) в следующих классах:
Wakefield Gold Challenge Cup — международный конкурс моделей, названный в честь спонсора лорда Уэйкфилда . Впервые мероприятие состоялось 5 июля 1911 года в Хрустальном дворце в Англии. Соревнования проводились в 1912, 1913 и 1914 годах. Соревнования больше не проводились до 1927 года, когда Общество авиационных инженеров-моделей (SMAE) обратилось к лорду Уэйкфилду за новым, более крупным серебряным трофеем для международных соревнований. Этот трофей является нынешним Международным кубком Уэйкфилда и впервые был вручен в 1928 году. SMAE организовывала международные соревнования до 1951 года, когда к власти пришла ФАИ , и с тех пор стала наградой в категории «мощность резины» на чемпионате мира ФАИ по свободному полету. Классы свободного полета FAI (F1) включают:
В США его также называют U-Control. Его пионером был покойный Джим Уокер, который часто для галочки летал на трех моделях одновременно. Обычно модель летает по кругу и управляется пилотом в центре, держащим ручку, соединенную с двумя тонкими стальными проволоками. Провода подключаются через внутреннюю законцовку крыла самолета к механизму, который передает движение ручки рулю высоты самолета, позволяя выполнять маневры вдоль оси тангажа самолета. Пилот поворачивается, чтобы следовать за моделью, совершающей круг, при этом для горизонтального полета принято против часовой стрелки.
В традиционной системе управления линиями для обеспечения контроля требуется натяжение линий. Натяжение лески поддерживается в основном за счет центробежной силы . Чтобы увеличить натяжение лески, модели можно сконструировать или отрегулировать различными способами. Смещение руля направления и вектор тяги (наклон двигателя наружу) отклоняют модель наружу. Положение, где стропы выходят из крыла, может компенсировать тенденцию аэродинамического сопротивления строп отклонять модель внутрь. Вес на внешнем крыле, внутреннее крыло, которое длиннее или имеет большую подъемную силу, чем внешнее крыло (или даже вообще не имеет внешнего крыла), а также крутящий момент вращающегося влево пропеллера (или летящего по часовой стрелке) имеют тенденцию перекатывать модель наружу. . Вес законцовок крыла, крутящий момент винта и вектор тяги более эффективны, когда модель движется медленно, тогда как смещение руля направления и другие аэродинамические эффекты оказывают большее влияние на быстро движущуюся модель.
С момента своего появления полеты по линии управления превратились в соревновательный вид спорта. Существуют категории соревнований для моделей с линией управления, включая «Скорость», «Высший пилотаж» (также известный как «Каскадер»), «Гонки», «Военно-морской авианосец», «Разрушение воздушного шара», «Масштаб» и «Бой». Существуют вариации основных соревнований, включая разделение по размеру и типу двигателя, категориям навыков и возрасту конструкции модели.
События зародились в основном в Соединенных Штатах, а позже были адаптированы для использования на международном уровне. Правила соревнований в США можно получить в Академии моделей аэронавтики. Международные правила определяются Международной авиационной федерацией (FAI). Чемпионаты мира проводятся раз в полгода по всему миру, последний раз в 2008 году во Франции, с ограниченным списком соревнований – специальными разновидностями гонок (F2C или «Командная гонка»), боевых действий (F2D) и скорости (F2A), причем все они ограничены двигатели объемом 0,15 куб. in (2,5cc) и Stunt (F2b), дизайн и размер которого практически не ограничены.
CIAM (Комиссия по авиамоделированию FAI) разработала эти классы для категории F2 Control Line:
Международный класс гонок называется F2C (F2 = контрольная линия, C = гонки) или командная гонка. Пилот и механик соревнуются в команде, управляя небольшими полумасштабными гоночными моделями весом 370 г (13 унций) и размахом крыльев 65 см (26 дюймов) над асфальтом или бетонной поверхностью. Длина линий составляет 15,92 м (52,2 фута).
Три пилота и команды механиков одновременно соревнуются в одном круге, и цель состоит в том, чтобы как можно быстрее закончить заданный маршрут. Размер бака ограничен 7 куб.см (0,43 куб.дюйма), поэтому во время гонки требуется 2 или 3 пит-стопа для дозаправки.
Механик стоит на яме за пределами отмеченного круга полета. Двигатель запускается и модель отпускается по сигналу пуска. Для дозаправки пилот выполняет отключение подачи топлива, быстро опуская руль высоты после запланированного количества кругов, чтобы модель могла приблизиться к механику на оптимальной скорости, около 31 мили в час (50 км/ч). Механик ловит модель за крыло, наполняет бак из баллона под давлением с помощью шланга и пальцевого клапана, затем запускает двигатель, щелкнув пальцем по пропеллеру. Пит-стоп обычно занимает менее трех секунд.
Трасса составляет 6,2 мили (10 км) и состоит из 100 кругов. Скорость полета составляет около 200 км/ч (120 миль в час), а это означает, что пилоты проезжают один круг примерно за 1,8 секунды. Натяжение лески за счет центробежной силы составляет 19 фунтов силы (85 Н). Обгоняющая модель управляется над головами конкурирующих пилотов более медленных моделей.
После двух раундов отборочных отборов 6, 9 или 12 самых быстрых команд выходят в два полуфинальных раунда, а три самые быстрые команды полуфинала выходят в финал, который проводится по двойной дистанции. Используются одноцилиндровые двухтактные дизельные двигатели с воспламенением от сжатия , предназначенные для этой цели, объемом до 2,5 куб.см (0,15 куб.дюйма). На уровне чемпионатов мира участники обычно проектируют и создают свои собственные двигатели. Выходная мощность приближается к 0,8 л.с. (0,60 кВт) при 25 000 об/мин.
КЛАСС F2D — Боевая модель самолета на линии управления. Соревнуются два пилота и четыре механика в яме. Самолеты легкие и короткие, что позволяет быстро маневрировать в воздухе. Каждый из них имеет ленту из крепированной бумаги длиной 8 футов 2 дюйма (2,5 м), прикрепленную к задней части самолета веревкой длиной 3 м (9,8 фута). Каждый пилот атакует только стример другого самолета, пытаясь разрезать его своим пропеллером или крылом. Каждый разрез приносит 100 очков. Каждая секунда нахождения модели в воздухе приносит очко, и матч длится 4 минуты с момента сигнала стартера. На скорости самолета почти 120 миль в час (200 км/ч) ошибки часто приводят к повреждениям в результате аварии, поэтому на каждый матч разрешается использовать два самолета. Механики готовы к авариям и быстро запускают второй самолет и перед запуском переводят стример на резервную модель. Действие происходит настолько быстро, что наблюдатель может не заметить разрезы стримеров. Второе поражение исключает участника, и побеждает последний пилот, который еще летает. [9]
Гонки на пилонах — это класс воздушных гонок на радиоуправляемых моделях самолетов, которые летают по пилонам. [10] Этот вид спорта похож на полномасштабную Мировую серию Red Bull Air Race.
Кубок мира FAI Drone Racing проводится в классе F3U (Radio Control Multi-Rotor FPV Racing). Это высококонкурентное занятие, предполагающее умственное напряжение и крупные денежные призы.
Поведение самолета в полете зависит от масштаба его конструкции, плотности воздуха и скорости полета.
На дозвуковых скоростях связь между ними выражается числом Рейнольдса . Если две модели разного масштаба летают с одинаковым числом Рейнольдса, воздушный поток будет одинаковым. Если числа Рейнольдса различаются, например, у небольшой модели, летящей с меньшей скоростью, чем у полноразмерного корабля, характеристики воздушного потока могут значительно отличаться. Это может сделать модель в точном масштабе непригодной для полета, и ее придется каким-то образом модифицировать. Например, при низких числах Рейнольдса для летающей масштабной модели обычно требуется пропеллер большего размера.
Маневренность зависит от масштаба, при этом стабильность также становится все более важной. Управляющий крутящий момент пропорционален длине плеча рычага, а угловая инерция пропорциональна квадрату плеча рычага, поэтому, чем меньше масштаб, тем быстрее поворачивается самолет или другое транспортное средство в ответ на управляющие воздействия или внешние силы.
Одним из последствий этого является то, что модели в целом требуют дополнительной продольной и направленной устойчивости , чтобы противостоять внезапным изменениям тангажа и рыскания. Хотя пилот может отреагировать достаточно быстро, чтобы управлять нестабильным самолетом, масштабная модель того же самолета с радиоуправлением будет пригодна для полета только с конструктивными изменениями, такими как увеличение хвостового оперения и двугранного крыла для устойчивости, или с авионикой , обеспечивающей искусственную стабильность. Модели свободного полета должны обладать как статической, так и динамической устойчивостью. Статическая устойчивость - это уже описанное сопротивление внезапным изменениям тангажа и рыскания, которое обычно обеспечивается горизонтальным и вертикальным оперением соответственно, а также передним центром тяжести. Динамическая устойчивость — это способность вернуться к прямолинейному и горизонтальному полету без какого-либо управления. Тремя режимами динамической нестабильности являются продольные ( фугоидные ) колебания, спираль и голландский крен . Самолет со слишком большим горизонтальным оперением на слишком коротком фюзеляже может иметь фугоидную неустойчивость при увеличении набора высоты и пикирования. В случае моделей со свободным полетом это обычно приводит к срыву или петле в конце начального набора высоты. Недостаточный двугранный угол или стреловидность назад обычно приводят к увеличению витка спирали. Слишком большой двугранный угол или стреловидность обычно вызывают голландский перекат. Все это зависит от масштаба, а также деталей формы и распределения веса. Например, показанный здесь бумажный планер является победителем конкурса, если он сделан из небольшого листа бумаги, но перемещается из стороны в сторону в голландском рулоне даже при небольшом увеличении.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
