Модель самолета — это физическая модель существующего или воображаемого самолета , которая обычно строится 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 и исследователи самолетов создают модели для аэродинамических труб для проверки аэродинамических свойств, для фундаментальных исследований или для разработки новых конструкций. Иногда моделируется только часть самолета.
Статичные модели варьируются от игрушек массового производства из белого металла или пластика до высокоточных и подробных моделей, изготовленных для музейных экспозиций и требующих тысяч часов работы. Многие из них доступны в наборах, обычно изготавливаемых из литого под давлением полистирола или смолы.
Летающие модели варьируются от простых игрушечных планеров , сделанных из листов бумаги, бальзы , картона или вспененного полистирола , до масштабных моделей с двигателем, сделанных из бальзы, бамбуковых палочек, пластика (включая как формованный, так и листовой полистирол и пенопласт ), металла, синтетической смолы , как отдельно, так и с углеродным волокном или стекловолокном , и покрытых папиросной бумагой , майларом и другими материалами. Некоторые могут быть большими, особенно при использовании для исследования летных свойств предлагаемого полномасштабного самолета.
Модели изготавливаются для исследовательских испытаний в аэродинамической трубе и свободном полете и могут иметь компоненты, которые можно менять местами для сравнения различных фитингов и конфигураций, или иметь такие особенности, как элементы управления, которые можно переставлять для отражения различных конфигураций в полете. Они также часто оснащаются датчиками для точечных измерений и обычно устанавливаются на конструкции, которая обеспечивает правильное выравнивание с потоком воздуха и которая обеспечивает дополнительные измерения. Для исследований в аэродинамической трубе иногда необходимо сделать только часть предлагаемого самолета.
Для разработки производства также строятся полномасштабные статические инженерные модели, часто из материалов, отличных от предлагаемого проекта. Опять же, часто моделируется только часть самолета.
Статические модели самолетов не могут летать и используются для демонстрации, обучения и в аэродинамических трубах для сбора данных для проектирования полномасштабных самолетов. Они могут быть построены из любого подходящего материала, который часто включает пластик, дерево, металл, бумагу и стекловолокно, и могут быть построены в определенном масштабе, так что размер оригинала может быть сравнен с размером других самолетов. Модели могут быть готовыми или могут потребовать покраски или сборки с помощью клея, винтов или путем скрепления вместе, или и того, и другого.
Многие мировые авиакомпании разрешают моделировать свои самолеты для рекламы. Раньше авиакомпании заказывали крупномасштабные модели своих самолетов, чтобы поставлять их туристическим агентствам в качестве рекламного товара. Настольные модели самолетов могут быть предоставлены аэропорту, авиакомпании и правительственным чиновникам для рекламы авиакомпании или празднования нового маршрута или достижения. [1]
Статичные модели самолетов в основном доступны в продаже в различных масштабах от 1:18 до 1:1250 . Пластиковые наборы моделей, требующие сборки и покраски, в основном доступны в масштабах 1:144 , 1:72 , 1:48 , 1:32 и 1:24 . Литые металлические модели (предварительно собранные и окрашенные на заводе) доступны в масштабах от 1:48 до 1:600 .
Шкалы не являются случайными, а, как правило, основаны на делениях либо имперской , либо метрической системы . Например, масштаб 1:48 составляет от 1/4" до 1 фута (или от 1" до 4 футов), а 1:72 — от 1" до 6 футов, в то время как в метрических масштабах, таких как 1:100, 1 сантиметр равен 1 метру. Масштаб 1:72 был представлен в деревянных и металлических наборах для моделирования самолетов Skybirds в 1932 году, за ним последовала компания Frog , которая использовала тот же масштаб с 1936 года под своим брендом « Frog Penguin ». Масштаб 1:72 был популярен в США во время Второй мировой войны военным министерством США после того, как оно запросило модели часто встречающихся одномоторных самолетов в этом масштабе, а многомоторных — в масштабе 1:144. Они надеялись улучшить навыки распознавания самолетов , и эти масштабы были компромиссом между размером и детализацией. После Второй мировой войны производители продолжили использовать эти масштабы, однако наборы также были добавлены в других подразделениях имперской системы. 1:50 и 1:100 являются обычными в Японии и Франции, где используется метрическая система. Рекламные модели для авиакомпаний производятся в масштабах от 1:200 до 1:1200.
Некоторые производители делали самолеты в масштабе 1:18, чтобы они подходили к автомобилям того же масштаба. Модели самолетов, военные машины , фигурки , автомобили и поезда имеют разные общие масштабы, но есть и некоторые пересечения. Существует значительное количество дублирования более известных предметов в разных масштабах, что может быть полезно для коробочных диорам с принудительной перспективой .
Старые модели часто не соответствовали установленному масштабу, поскольку они были рассчитаны на размер коробки, и поэтому их называют «Box Scale».
Наиболее распространенной формой производства комплектов является литьевой полистирольный пластик, формируемый в стальных формах. Пластиковые гранулы нагреваются до жидкого состояния и вдавливаются в форму под высоким давлением через валы, которые удерживают все детали и обеспечивают потоки пластика в каждую часть формы. Это обеспечивает большую степень автоматизации, чем другие производственные процессы, но формы требуют больших производственных циклов, чтобы покрыть стоимость их изготовления. Сегодня это происходит в основном в Азии и Восточной Европе. Меньшие тиражи возможны с медными формами, 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 из смолы изготавливаются в формах, похожих на те, которые используются для пластиковых наборов ограниченного тиража, но эти формы обычно не такие прочные, что ограничивает их выпуск небольшими тиражами, а цены на готовую продукцию выше.
Вакуумная формовка — еще одна распространенная альтернатива, но она требует большего мастерства, а детали должны быть предоставлены моделистом. Существует несколько наборов для фототравления металла, которые позволяют достичь высокого уровня детализации, но они не способны воспроизводить сложные кривые.
Масштабные модели также можно изготавливать из бумаги или картона. Коммерческие модели в основном печатаются издательствами в Германии или Восточной Европе, но могут распространяться через Интернет, некоторые из них предлагаются таким образом бесплатно.
С Первой мировой войны до 1950-х годов статические модели самолетов также строились из легкого бамбука или бальзового дерева и покрывались папиросной бумагой так же, как и летающие модели. Это был трудоемкий процесс, который отражал фактическое строительство самолетов до начала Второй мировой войны . Многие производители моделей создавали модели по чертежам реальных самолетов. [2]
Готовые настольные модели включают модели, изготовленные из стеклопластика для туристических агентств и производителей самолетов, а также коллекционные модели, изготовленные из литого металла, красного дерева, смолы и пластика.
Углеродные волокна и стекловолокно стали все более распространенными в наборах для моделирования самолетов. В моделях вертолетов основные рамы и лопасти ротора часто изготавливаются из углеродного волокна, наряду с нервюрами и лонжеронами в крыльях самолетов с фиксированным крылом.
Авиамоделирование — это создание и эксплуатация летающих моделей самолетов. Некоторые летающие модели напоминают уменьшенные версии полномасштабных самолетов, в то время как другие строятся без намерения выглядеть как настоящие самолеты. Существуют также модели птиц, летучих мышей и птерозавров (обычно орнитоптеров ). Уменьшенный размер влияет на число Рейнольдса модели , которое определяет, как воздух реагирует при обтекании модели, и по сравнению с полноразмерным самолетом необходимый размер поверхностей управления, устойчивость и эффективность определенных секций аэродинамического профиля могут значительно отличаться, что требует внесения изменений в конструкцию.
Летающие модели самолетов обычно управляются одним из трех способов:
Конструкция летающих моделей может отличаться от конструкции статических моделей, поскольку основными факторами являются вес и прочность.
Летающие модели заимствуют методы строительства из полноразмерных самолетов, хотя использование металла ограничено. Они могут состоять из формирования каркаса с использованием тонких досок из легкого дерева, такого как бальза, для копирования шпангоутов , лонжеронов , лонжеронов и нервюр старинного полноразмерного самолета, или, на более крупных (обычно моторизованных) моделях, где вес не так важен, могут использоваться листы дерева, вспененного полистирола и древесного шпона . Затем ему придают гладкую герметизированную поверхность, как правило, с помощью авиационного лака . Для легких моделей используется папиросная бумага. Для более крупных моделей (обычно моторизованных и радиоуправляемых) на модель наносятся термоотверждаемые или термоусадочные пластиковые пленки или термоусаживаемые синтетические ткани. Микропленочное покрытие используется для самых легких моделей и изготавливается путем распределения нескольких капель лака на несколько квадратных футов воды и поднятия через него проволочной петли, которая создает тонкую пластиковую пленку. Летающие модели можно собирать из наборов, строить по чертежам или полностью изготавливать с нуля. Набор содержит необходимое сырье, как правило, вырезанные штампом или лазером деревянные детали, некоторые формованные детали, планы, инструкции по сборке и, возможно, прошедшие летные испытания. Планы предназначены для более опытных моделистов, поскольку строитель должен изготовить или найти материалы самостоятельно. Строители с нуля могут рисовать свои собственные планы и самостоятельно добывать все материалы. Любой метод может быть трудоемким, в зависимости от рассматриваемой модели.
Чтобы сделать хобби более доступным, некоторые поставщики предлагают модели Almost Ready to Fly (ARF), которые минимизируют требуемые навыки и сокращают время сборки до менее 4 часов по сравнению с 10–40 или более для традиционного набора. Также доступны готовые к полету (RTF) радиоуправляемые самолеты, однако для многих построение моделей остается неотъемлемой частью хобби. Для более массового рынка пенопласты, отлитые под давлением из легкой пены (иногда армированной), сделали полеты в помещении более доступными, и многим требуется лишь прикрепить крыло и шасси.
Планеры не имеют прикрепленной силовой установки . Более крупные модели планеров для открытого воздуха обычно являются радиоуправляемыми планерами и поднимаются вручную против ветра с помощью троса, прикрепленного к крюку под фюзеляжем с кольцом, так что трос падает, когда модель находится над головой. Другие методы включают запуск с катапульты с использованием эластичного троса-резинки . Более новый стиль запуска вручную с законцовки крыла «диск» в значительной степени вытеснил более ранний тип запуска «копье». Также используются наземные силовые лебедки, ручная буксировка и буксировка в воздухе с использованием второго самолета с двигателем.
Планеры поддерживают полет за счет использования ветра в окружающей среде. Холм или склон часто создает восходящие потоки воздуха, которые поддерживают полет планера. Это называется парением на склоне , и радиоуправляемые планеры могут оставаться в воздухе до тех пор, пока сохраняется восходящий поток. Другим способом достижения высоты на планере является использование термических потоков , которые представляют собой столбы теплого восходящего воздуха, созданные разницей температур на земле, например, между асфальтированной парковкой и озером. Нагретый воздух поднимается, увлекая за собой планер. Как и в случае с самолетом с двигателем, подъемная сила достигается за счет действия крыльев, когда самолет движется по воздуху, но в планере высота набирается за счет полета в воздухе, который поднимается быстрее, чем самолет опускается.
Планеры Walkalong — это легкие модели самолетов, летающие в подъемной силе хребта , создаваемой пилотом, следующим в непосредственной близости. Другими словами, планер парит по склону в восходящем потоке движущегося пилота (см. также Управляемое парение по склону ).
Модели с приводом содержат бортовую силовую установку , механизм, приводящий в движение самолет в воздухе. Электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания являются наиболее распространенными двигательными системами, но другие типы включают ракетные , малые турбины , пульсирующие реактивные двигатели , сжатый газ и нагруженные натяжением (скрученные) резиновые ленточные устройства.
Самый старый метод питания моделей свободного полета — эластичный двигатель Альфонса Пено (или раздвижной двигатель) 1871 года, по сути, длинная резиновая лента , которая скручивается для придания натяжения перед полетом. Это наиболее широко используемая силовая установка, встречающаяся во всем, от детских игрушек до моделей для соревнований. Эластичный двигатель обеспечивает простоту и долговечность, но имеет короткое время работы, а начальный высокий крутящий момент полностью заведенного двигателя резко падает перед выходом на плато до стабильной мощности, пока последние обороты не раскрутятся и мощность полностью не упадет. Его эффективное использование является одной из проблем соревновательных полетов на резиновых самолетах свободного полета, а винты с изменяемым шагом, дифференциальный угол падения крыла и хвостового оперения и настройки руля направления, контролируемые таймерами, могут помочь управлять крутящим моментом. В классах соревнований также обычно существуют ограничения по весу двигателя. Тем не менее, модели достигали полетов почти в 1 час. [4] [5]
Сохраненный сжатый газ, обычно углекислый газ (CO2 ) , может питать простые модели способом, аналогичным наполнению воздушного шара и его последующему выпуску. Сжатый CO2 также может использоваться для питания двигателя расширения, вращающего пропеллер . Эти двигатели могут включать в себя регуляторы скорости и несколько цилиндров, а также способны питать легкие масштабные радиоуправляемые самолеты . Gasparin и Modela — два недавних производителя двигателей CO2. CO2 , как и резина, известен как «холодная» энергия, потому что он не генерирует тепла.
Пар даже старше резиновой энергии и, как и резина, внес большой вклад в историю авиации , но сейчас используется редко. В 1848 году Джон Стрингфеллоу летал на паровой модели в Чарде, Сомерсет , Англия . Сэмюэл Пирпонт Лэнгли построил как паровые, так и модели с двигателем внутреннего сгорания, которые совершали длительные [ количественные ] полеты.
Баронет сэр Джордж Кейли построил и запустил в 1807, 1819 и 1850 годах двигатели внутреннего и внешнего сгорания, работающие на порохе, для моделей самолетов. У них не было кривошипа, вместо пропеллера были рабочие крыльчатки, похожие на орнитоптеры . 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 . Двигатели накаливания работают на смеси медленно горящего метанола , нитрометана и смазки ( касторового масла или синтетического масла ), которая продается предварительно смешанной как тлеющее топливо. Для двигателей накаливания требуется внешний пусковой механизм; свеча накаливания должна быть нагрета до тех пор, пока она не станет достаточно горячей, чтобы воспламенить топливо для запуска. Возвратно-поступательные цилиндры передают крутящий момент вращающемуся коленчатому валу , который является основным выходом мощности двигателя. Часть мощности теряется из-за преобразования линейного движения во вращательное, а также из-за потери тепла и несгоревшего топлива, поэтому эффективность низкая.
Они классифицируются по объему двигателя и варьируются от 0,01 куб. дюйма (0,16 куб. см) до более 1,0 куб. дюйма (16 куб. см). Самые маленькие двигатели могут вращать 3,5-дюймовый (8,9 см) пропеллер со скоростью более 30 000 об/мин, в то время как более крупные двигатели вращаются со скоростью 10–14 000 об/мин.
Простейшие калильные двигатели используют двухтактный цикл . Эти двигатели недорогие и предлагают самое высокое отношение мощности к весу среди всех калильных двигателей, но шумные и требуют значительных глушителей с расширительной камерой , которые можно настроить . Четырехтактные калильные двигатели, независимо от того, используют ли они тарельчатые клапаны или, реже, поворотные клапаны, более экономичны, но выдают меньшую мощность, чем аналогичные двухтактные двигатели. Мощность, которую они выдают, больше подходит для вращения винтов большего диаметра для более легких самолетов с более высоким сопротивлением, таких как в бипланах . Четырехтактные двигатели сейчас популярны, поскольку они тише двухтактных двигателей и доступны в горизонтально-оппозитных твинах и радиальных конфигурациях двигателя . Варианты включают двигатели с несколькими цилиндрами, бензиновые с искровым зажиганием, карбюраторные дизельные двигатели и двигатели с переменной степенью сжатия. Дизели предпочтительны из-за выносливости и имеют более высокий крутящий момент, и при заданной мощности могут «качать» больший винт, чем калильный двигатель. Домашнее производство двигателей для моделей самолетов является самостоятельным хобби.
Ранние модели самолетов в стиле «реактивных» использовали многолопастной пропеллерный вентилятор в воздуховоде, обычно в фюзеляже. Вентиляторы обычно приводились в действие двухтактными двигателями с высокими оборотами в минуту. Обычно они имели рабочий объем от 0,40 до 0,90 куб. дюймов (от 6,6 до 14,7 куб. см), но некоторые были всего лишь 0,049 куб. дюймов (0,80 куб. см). Такая конструкция вентилятора в трубе была успешно принята для электрических реактивных самолетов, в то время как самолеты с калильным двигателем и вентилятором в воздуховоде сейчас редки. Небольшие реактивные турбинные двигатели теперь используются в любительских моделях, которые напоминают упрощенные версии турбореактивных двигателей, используемых на коммерческих самолетах, но не уменьшены, поскольку в игру вступают числа Рейнольдса. Первая турбина, разработанная любителями, была разработана и запущена в эксплуатацию в 1980-х годах, но недавно появились коммерческие образцы. Турбины требуют специальной конструкции и точного производства, и некоторые из них были построены из турбонагнетателей автомобильных двигателей . Владение или эксплуатация газотурбинного самолета обходится слишком дорого, и многие национальные клубы (например, Академия модельного воздухоплавания США ) требуют, чтобы члены клуба прошли сертификацию для безопасного их использования. [6] Также использовались пульсирующие воздушно-реактивные двигатели типа летающей бомбы V-1, поскольку они обеспечивают большую тягу в меньшем объеме, чем традиционный калильный двигатель, но они не получили широкого распространения из-за чрезвычайно высокого уровня шума, который они производят, и являются незаконными в некоторых странах.
Ракетные двигатели иногда используются для ускорения планеров и планеров. Самый ранний специально созданный ракетный двигатель датируется 1950-ми годами, когда был представлен двигатель Jetex , в котором использовались твердые топливные гранулы, воспламеняемые фитильным запалом, в многоразовом корпусе. Теперь летчики могут также использовать одноразовые модели ракетных двигателей для обеспечения короткого, менее 10 секунд, всплеска мощности. Правительственные ограничения в некоторых странах сделали ракетные двигатели редкими, но они были смягчены во многих местах, и их использование расширялось, однако реклассификация из «устройств, производящих дым» в «фейерверки» затруднила их повторное получение.
Модели с электроприводом используют электродвигатель, работающий от источника электроэнергии — обычно аккумулятора . Электроэнергия начала использоваться в моделях в 1970-х годах, но ее стоимость задержала ее широкое использование до начала 1990-х годов, когда стали доступны более эффективные технологии аккумуляторов и бесщеточные двигатели , в то время как стоимость двигателей, аккумуляторов и систем управления резко упала. Электроэнергия теперь преобладает в моделях park-flyer и 3D-flyer , которые оба 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 двигателями внутреннего сгорания.
Первые электрические модели использовали щеточные двигатели постоянного тока и никель-кадмиевые (NiCad) перезаряжаемые элементы, которые обеспечивали время полета от 5 до 10 минут, в то время как сопоставимый калильный двигатель обеспечивал вдвое большее время полета. Более поздние электрические системы использовали более эффективные бесщеточные двигатели постоянного тока и более емкие никель-металл-гидридные (NiMh) батареи, что значительно улучшало время полета. Кобальтовые и литий-полимерные батареи (LiPoly или LiPo) позволяют электрическому времени полета превосходить время полета калильных двигателей, в то время как более прочные и долговечные литий-железо-фосфатные батареи без кобальта также становятся популярными. Солнечная энергия также стала практичной для любителей радиоуправляемых моделей, и в июне 2005 года в Калифорнии был установлен рекорд полета в 48 часов и 16 минут. Теперь можно питать большинство моделей весом менее 20 фунтов (9,1 кг) электроэнергией по стоимости, эквивалентной или ниже стоимости 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 вращающимися частями. Это увеличение эффективности приводит к более длительному времени полета. [7]
Большинство моделей самолетов с двигателем, включая электрические, с двигателем внутреннего сгорания и с резиновым приводом, создают тягу за счет вращения воздушного винта. Пропеллер — наиболее часто используемое устройство. Пропеллеры создают тягу за счет подъемной силы, создаваемой крыловидными секциями лопастей, которые отбрасывают воздух назад.
Большой диаметр и малый шаг винта обеспечивают большую тягу и ускорение на низкой скорости полета, в то время как малый диаметр и больший шаг винта жертвуют ускорением ради более высоких максимальных скоростей. Изготовитель может выбрать из ряда винтов, соответствующих модели, но несоответствующий винт может ухудшить производительность, а если он слишком тяжелый, то вызвать чрезмерный износ силовой установки. Пропеллеры для моделей самолетов обычно указываются как диаметр × шаг в дюймах. Например, пропеллер 5 x 3 имеет диаметр 5 дюймов (130 мм) и шаг 3 дюйма (76 мм). Шаг — это расстояние, на которое пропеллер продвинется, если его повернуть за один оборот в твердой среде. Наиболее распространены двух- и трехлопастные винты.
Для передачи энергии на винт используются три метода:
Канальные вентиляторы — это многолопастные воздушные винты, заключенные в цилиндрический канал или трубу, которые могут выглядеть и помещаться в том же пространстве, что и реактивный двигатель . Они доступны как для электрических, так и для жидкостных двигателей, хотя они стали обычным явлением с недавними усовершенствованиями в технологии электрических полетов. Модель самолета теперь может быть оснащена четырьмя электрическими канальными вентиляторами по цене ниже стоимости одной реактивной турбины, что позволяет моделировать многомоторные самолеты по доступной цене. По сравнению с бесканальным воздушным винтом, канальный вентилятор создает большую тягу для той же площади, и скорости до 200 миль в час (320 км/ч) были зарегистрированы с электрическими канальными вентиляторными самолетами, в основном из-за более высоких оборотов, возможных с канальными вентиляторными винтами. Канальные вентиляторы популярны в масштабных моделях реактивных самолетов, где они имитируют внешний вид реактивных двигателей, но они также встречаются на немасштабных и спортивных моделях и даже на легких 3D-флаерах.
В орнитоптерах движение крыла имитирует взмахи крыльев живых птиц , создавая как тягу, так и подъемную силу .
Всемирные 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. После этого соревнования не проводились до 1927 года, когда Общество инженеров-модельеров (SMAE) обратилось к лорду Уэйкфилду с просьбой о новом серебряном кубке большего размера для международных соревнований. Этот трофей является нынешним Международным кубком Уэйкфилда и был впервые вручен в 1928 году. SMAE организовывало международные соревнования до 1951 года, когда управление перешло к FAI , и с тех пор стало наградой для категории резиновых двигателей на чемпионате мира FAI по свободному полету. Классы свободного полета FAI (F1) включают в себя:
Также известный как U-Control в США, он был изобретен покойным Джимом Уокером, который часто, для галочки, запускал три модели одновременно. Обычно модель летает по кругу и управляется пилотом в центре, держащим ручку, соединенную с двумя тонкими стальными проводами. Провода соединяются через внутреннюю законцовку крыла самолета с механизмом, который передает движение ручки на руль высоты самолета, позволяя выполнять маневры вдоль оси тангажа самолета. Пилот поворачивается, чтобы следовать за моделью, вращающейся по кругу, при этом для вертикального горизонтального полета принято движение против часовой стрелки.
Для обычной системы управления стропами натяжение строп требуется для обеспечения управления. Натяжение строп поддерживается в основном за счет центробежной силы . Чтобы увеличить натяжение строп, модели можно строить или регулировать различными способами. Смещение руля и вектор тяги (наклон двигателя наружу) отклоняют модель наружу. Положение, в котором 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 отсутствие внешнего крыла вообще), и крутящий момент левовращающегося винта (или летящего по часовой стрелке) имеют тенденцию к наклону модели наружу. Вес законцовок крыла, крутящий момент винта и вектор тяги более эффективны, когда модель движется медленно, в то время как смещение руля и другие аэродинамические эффекты оказывают большее влияние на быстро движущуюся модель.
С момента своего появления полеты на кордах превратились в соревновательный вид спорта. Существуют категории соревнований для моделей корда, включая «Скорость», «Высший пилотаж» (AKA Stunt), «Гонки», «Авианосец», «Битва на воздушном шаре», «Масштаб» и «Бой». Существуют вариации основных мероприятий, включая дивизионы по размеру и типу двигателя, категории мастерства и возрасту разработки модели.
Мероприятия в основном возникли в Соединенных Штатах и позднее были адаптированы для использования на международном уровне. Правила для соревнований в США доступны в Академии модельного воздухоплавания. 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 перечнем мероприятий — специальные разновидности гонок (F2C или «командная гонка»), боевых (F2D) и скоростных (F2A), все ограничены двигателями с рабочим объемом 0,15 куб. дюйма (2,5 куб. см), и трюковых (F2b), которые по сути не ограничены в отношении дизайна и размера.
CIAM (Авиамодельная комиссия FAI) разработала следующие классы для категории F2 Control Line:
Международный класс гонок называется F2C (F2 = Control-line, C = racing) или командная гонка. Пилот и механик соревнуются как команда, управляя небольшими полумасштабными гоночными моделями весом 370 г (13 унций) и размахом крыльев 65 см (26 дюймов) по асфальту или бетонной поверхности. Длина линий составляет 15,92 м (52,2 фута).
Три пилота, плюс команды механиков, соревнуются одновременно на одном круге, и цель состоит в том, чтобы закончить определенную трассу как можно быстрее. Размер бака ограничен 7 куб. см (0,43 куб. дюйма), что требует 2 или 3 заправок во время гонки.
Механик стоит на пит-стопе за пределами обозначенного круга полета. Двигатель запускается, и модель выпускается по сигналу старта. Для дозаправки пилот управляет перекрытием подачи топлива быстрым движением руля высоты вниз 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, заправляет бак из баллона под давлением с помощью шланга и клапана с пальцем, затем перезапускает двигатель, щелкая по винту пальцем. Пит-стоп обычно занимает менее трех секунд.
Длина трассы составляет 6,2 мили (10 км) со 100 кругами. Скорость полета составляет около 200 км/ч (120 миль/ч), что означает, что пилоты проходят один круг примерно за 1,8 секунды. Натяжение троса из-за центробежной силы составляет 19 фунтов-силы (85 Н). Обгоняющая модель управляется над головами соревнующихся пилотов более медленных моделей.
После двух раундов отборочных заездов 6, 9 или 12 самых быстрых команд выходят в два полуфинальных раунда, а три самые быстрые команды в полуфинале выходят в финал, который проходит по двойной трассе. 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 чемпионата мира обычно участники проектируют и строят свои собственные двигатели. Выходная мощность приближается к 0,8 л. с. (0,60 кВт) при 25 000 об./мин.
КЛАСС F2D - Боевая модель самолета с кордовым управлением - Соревнуются два пилота, четыре механика в яме. Самолеты легкие и короткие, чтобы быстро маневрировать в воздухе. У каждого есть 8 футов 2 дюйма (2,5 м) гофрированной бумаги, прикрепленной к задней части самолета с помощью веревки длиной 3 м (9,8 фута). Каждый пилот атакует только ленту другого самолета, пытаясь перерезать ее своим пропеллером или крылом. Каждый разрез приносит 100 очков. Каждая секунда, когда модель находится в воздухе, приносит очко, и матч длится 4 минуты с момента сигнала стартера. При скорости самолета почти 120 миль в час (200 км/ч) ошибки часто приводят к повреждениям при столкновении, поэтому на каждый матч разрешается два самолета. Механики готовы к сбоям и быстро запускают второй самолет и перед запуском переносят ленту на резервную модель. Действие происходит настолько быстро, что наблюдатель может не заметить разрезы лент. Второе поражение выбивает участника, и последний пилот, оставшийся в полете, побеждает. [9]
Поведение самолета в полете зависит от масштаба его конструкции, плотности воздуха и скорости полета.
На дозвуковых скоростях соотношение между ними выражается числом Рейнольдса . Когда две модели в разных масштабах летят с одинаковым числом Рейнольдса, воздушный поток аналогичен. Когда числа Рейнольдса различаются, как, например, у модели малого масштаба, летящей с меньшей скоростью, чем полноразмерный корабль, характеристики воздушного потока могут существенно отличаться. Это может сделать точную масштабную модель непригодной для полетов, и модель придется каким-то образом модифицировать. Например, при низких числах Рейнольдса для летающей масштабной модели обычно требуется пропеллер большего размера, чем масштаб.
Маневренность зависит от масштаба, а стабильность также становится более важной. Управляющий момент пропорционален длине плеча рычага, в то время как угловая инерция пропорциональна квадрату плеча рычага, поэтому чем меньше масштаб, тем быстрее самолет или другое транспортное средство поворачивается в ответ на управляющие воздействия или внешние силы.
Одним из последствий этого является то, что модели в целом требуют дополнительной продольной и курсовой устойчивости , противостоящей резким изменениям тангажа и рыскания. Хотя пилот может реагировать достаточно быстро, чтобы управлять нестабильным самолетом, масштабная радиоуправляемая модель того же самолета будет пригодна для полетов только с конструктивными изменениями, такими как увеличенные поверхности хвостового оперения и двугранный угол крыла для устойчивости, или с авионикой, обеспечивающей искусственную устойчивость. Модели свободного полета должны иметь как статическую, так и динамическую устойчивость. Статическая устойчивость - это устойчивость к резким изменениям тангажа и рыскания, уже описанным, и обычно обеспечивается горизонтальными и вертикальными поверхностями хвостового оперения соответственно, а также передним центром тяжести. Динамическая устойчивость - это способность возвращаться к прямолинейному и горизонтальному полету без какого-либо управляющего воздействия. Три режима динамической неустойчивости - это колебания тангажа ( фугоид ), спираль и голландская бочка . Самолет со слишком большим горизонтальным хвостом на слишком коротком фюзеляже может иметь фугоидную неустойчивость с увеличением подъемов и пикирований. В моделях свободного полета это обычно приводит к сваливанию или петле в конце начального подъема. Недостаточный двугранный угол или стреловидность обычно приводит к увеличению спирального поворота. Слишком большой двугранный угол или стреловидность обычно вызывают голландский крен. Все это зависит от масштаба, а также от деталей формы и распределения веса. Например, показанный здесь бумажный планер является победителем конкурса, если сделан из небольшого листа бумаги, но ходит из стороны в сторону в голландском крене, если его масштаб увеличить даже немного.
{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
