Самодельные самолеты , также известные как самолеты любительской постройки или комплектные самолеты , строятся людьми, для которых это не является профессиональной деятельностью. Эти самолеты могут быть построены «с нуля», по чертежам или из сборочных комплектов. [1] [2]
В США , Бразилии , Австралии , Новой Зеландии и Южной Африке самодельные самолеты могут иметь экспериментальную лицензию в соответствии с FAA или аналогичными местными правилами. С некоторыми ограничениями, производитель(и) самолета должен был сделать это для собственного образования и отдыха, а не для получения прибыли. [3] В США основной производитель также может подать заявку на получение сертификата ремонтника для этого планера. [4] [5] Сертификат ремонтника позволяет владельцу самостоятельно выполнять и подписывать большинство работ по техническому обслуживанию, ремонту и проверкам. [1] [2]
Альберто Сантос-Дюмон был первым, кто предложил бесплатные планы строительства, опубликовав чертежи своей « Демуазель» в июньском выпуске журнала «Популярная механика» 1910 года. [6] Первым самолетом, выставленным на продажу в виде чертежей, а не готового планера, был Baby Ace в конце 1920-х годов. [7]
Самодельные самолеты приобрели популярность в США в 1924 году с началом национальных воздушных гонок , проходивших в Дейтоне , штат Огайо . Для этих гонок требовались самолеты с полезной нагрузкой 150 фунтов (68 кг) и двигателями объемом 80 кубических дюймов или меньше, и из-за ограничений класса большинство из них было построено любительами. Годы после трансатлантического перелета Чарльза Линдберга принесли пик интереса между 1929 и 1933 годами. В этот период многие авиаконструкторы, строители и пилоты были самоучками, а высокий уровень аварийности вызвал общественное осуждение и ужесточение регулирования любительского строительства. Принятые в результате федеральные стандарты проектирования, проектирования, анализа напряжений, использования оборудования авиационного качества и испытаний самолетов положили конец любительскому строительству, за исключением некоторых специализированных областей, таких как гонки. В 1946 году компания Goodyear возобновила национальные воздушные гонки, включая класс самолетов с двигателями объемом 200 кубических дюймов и меньше. Класс сверхмалых гонщиков распространился по всей стране в США, и это привело к призывам к принятию приемлемых стандартов, позволяющих использовать самолеты любительской постройки в развлекательных целях. К середине 1950-х годов и США, и Канада снова разрешили самолетам любительской постройки соответствовать установленным стандартам и ограничениям. [2]
Самодельные самолеты, как правило, представляют собой небольшие одно- или четырехместные спортивные самолеты, в конструкции которых используются простые методы конструкции. Обтянутые тканью деревянные или металлические каркасы и фанера широко распространены в конструкции самолета, но все чаще используются стекловолокно и другие композиты , а также полностью алюминиевые конструкции, методы, впервые предложенные Хьюго Юнкерсом еще в конце Первой мировой войны. . Двигатели чаще всего такие же или похожи на двигатели, используемые в сертифицированных самолетах (таких как Lycoming , Continental , Rotax и Jabiru ). Меньшая часть самодельных автомобилей использует переоборудованные автомобильные двигатели, причем наиболее распространенными являются оппозитные четырехцилиндровые двигатели Volkswagen с воздушным охлаждением , двигатели Subaru с жидкостным охлаждением, шестицилиндровые двигатели Mazda Wankel и Chevrolet Corvair. Использование автомобильных двигателей помогает снизить затраты, но многие строители предпочитают специальные авиационные двигатели , которые считаются более производительными и надежными. Другие используемые двигатели включают двигатели бензопил и мотоциклов . [1] [2]
Сочетание затрат и судебных разбирательств , особенно в середине 1980-х годов, отпугнуло производителей авиации общего назначения от внедрения новых конструкций и привело к тому, что самодельные самолеты продавались лучше, чем самолеты заводской сборки, в пять раз.
Историю самолетов любительской постройки можно проследить до зарождения авиации. Даже если братья Райт , Клеман Адер и их преемники преследовали коммерческие цели, первые самолеты были построены страстными энтузиастами, целью которых были полеты. [ нужна цитата ]
Авиация сделала шаг вперед вместе с индустриализацией, которая сопровождала Первую мировую войну . В послевоенный период производителям потребовалось найти новые рынки сбыта и представили модели, предназначенные для туризма. Однако эти машины были доступны только очень богатым людям.
Многие американские самолеты, спроектированные и зарегистрированные в 1920-х годах, считались (тогдашним) CAA «экспериментальными» - той же регистрацией, под которой современным самодельным самолетам выдаются специальные сертификаты летной годности . Многие из них были прототипами, но такие конструкции, как первая конструкция Бернара Питенполя 1923 года, были одними из первых самолетов, построенных в домашних условиях. В 1928 году Анри Минье опубликовал планы своего HM-8 Pou-du-Ciel , как и Пьетенполь — своего Air Camper . Позже Питенполь построил завод, а в 1933 году начал производить и продавать частично построенные комплекты самолетов. [2]
В 1936 году во Франции была создана ассоциация любителей авиации. Стали появляться многие типы любительских самолетов, и в 1938 году в законодательство были внесены поправки, предусматривающие выдачу Certificat de navigabilité restreint d'aéronef ( CNRA , « сертификат ограниченной эксплуатации самолетов »). В 1946 году родилась Ассоциация сверхлегких самолетов, которая в 1952 году стала Популярной летной ассоциацией в Соединенном Королевстве , а в 1953 году - Ассоциация экспериментальных самолетов (EAA) в Соединенных Штатах и Ассоциация спортивных самолетов в Австралии .
Термин «домостроение» стал популярным в середине 1950-х годов, когда основатель EAA Пол Поберезный написал серию статей для журнала Mechanix Illustrated , в которых объяснил, как человек может купить набор чертежей и построить собственный самолет дома. В 1955 году Поберезный вместе с Робертом Д. Блэкером стал соучредителем первой молодежной программы EAA Project Schoolflight , которая привнесла «домостроительство» в классы промышленного искусства в средних школах по всей территории США. Статьи Поберезного в Mechanix Illustrated получили всемирное признание, и концепция домостроения самолетов получила распространение. [8] [9] [10]
До конца 1950-х годов строители в основном придерживались конструкции из дерева и ткани и стальных труб и ткани. Без нормативных ограничений, с которыми сталкиваются производители серийных самолетов, домостроители внедрили инновационные конструкции и технологии строительства. Берт Рутан представил в мире домостроения конструкцию «утка» и стал пионером в использовании композитных конструкций. Металлическая конструкция китпланов была поднята на новый уровень Ричардом ВанГрунсвеном в его серии RV . По мере совершенствования комплектов такие компоненты, как автопилоты и более совершенные навигационные инструменты, стали обычным явлением. [1] [2]
Судебные разбирательства в 1970-х и 1980-х годах вызвали стагнацию на рынке малых самолетов, вынудив выжившие компании сохранять старые, проверенные конструкции. В последние годы менее строгие правила для жилищного строительства позволили ряду производителей разрабатывать новые и инновационные конструкции; многие из них могут превзойти сертифицированные серийные самолеты в своем классе.
Примером высококачественного самодельного дизайна является компания Lancair , которая разработала ряд высокопроизводительных комплектов. Самым мощным является Lancair Propjet , четырехместный комплект с наддувом кабины и турбовинтовым двигателем , развивающий крейсерскую высоту 24 000 футов (7300 м) и скорость 370 узлов (425 миль в час, 685 км/ч). Хотя такие самолеты по юридическим причинам считаются «самодельными», обычно они собираются на заводе с помощью покупателя. Это позволяет компании, продающей комплекты, избежать длительного и дорогостоящего процесса сертификации, поскольку они остаются изготовленными владельцем в соответствии с правилами. [ нужна цитата ] Один из терминов, применяемых к этой концепции, обычно называют «Правилом 51%», которое требует, чтобы строители выполняли большую часть изготовления и сборки для получения сертификата летной годности как самолета любительской постройки. [11]
С 1970-х годов было построено небольшое количество реактивных самолетов, в том числе крошечный Bede Aircraft BD-5J . [2]
Президенту Ассоциации производителей самолетов и комплектов авиационных комплектов Van's (AKIA) Дику ВанГрунсвену в декабре 2012 года в обширном интервью журналу KitPlanes был задан вопрос о будущем авиастроительной отрасли:
Я не ожидаю кардинальных изменений в отрасли в течение следующих пяти лет. Десять лет; кто знает – она слишком зависит от цен на топливо, политики ФАУ и т. д. В целом, я думаю, что наша отрасль будет продолжать развиваться, особенно потому, что AKIA успешно растет и оказывает положительное влияние на профессионализм своих представителей отрасли и строителей. пилоты своей продукции. Учитывая обеспокоенность по поводу цен на топливо, мы можем увидеть тенденцию к использованию самолетов с меньшей мощностью, предназначенных больше для чисто спортивных полетов, а не к самолетам повышенной проходимости, что было нормой в течение последних 30 лет. Я ожидаю, что к концу этого периода могут появиться некоторые проекты по созданию самолетов с электрическим двигателем, но только в том случае, если технология аккумуляторов значительно улучшится. Мы можем увидеть больше домов, построенных по типу мотопланеров, что связано как с высокими ценами на топливо, так и с появлением технологий электродвижения.
То, что мы делаем в Van's, может отражать некоторые из вышеизложенных мыслей. К сожалению, я не вижу того потенциала роста, который был в 1980-е и 1990-е годы. Похоже, что пилотная база, из которой можно привлечь людей для создания комплектов, сокращается. Кроме того, с учетом демографических изменений, возможно, снижается интерес или способность заниматься авиастроением как развлечением. Будем надеяться, что инициативы EAA и AOPA, направленные на то, чтобы заинтересовать больше людей обучением полетам, помогут создать более широкий рынок для наших самолетов.
Развивающиеся рынки, такие как Китай и Индия, также могут повысить спрос на нашу продукцию, но необходимо будет сформировать целую инфраструктуру, прежде чем такие мелкие игроки, как мы, смогут получить выгоду. [12]
Самодельный самолет можно построить из любого материала, достаточно легкого и прочного для полета. Ниже подробно описаны некоторые распространенные методы строительства.
Это самая старая конструкция, использовавшаяся в первом самолете, и, следовательно, самая известная. По этой причине ассоциации любительской авиации будут иметь больше специалистов для этого типа самолетов, чем для других видов. [1] [2]
Наиболее часто используемыми породами древесины являются ель Ситка и пихта Дугласа , которые обладают отличным соотношением прочности и веса. Деревянные элементы конструкции соединяются клеем, обычно эпоксидным . В отличие от технологий изготовления деревянных конструкций, используемых в других целях, практически все деревянные соединения в самолетах представляют собой простые стыковые соединения с фанерными косынками . Суставы спроектированы так, чтобы быть прочнее, чем члены. После того, как конструкция завершена, самолет покрывают авиационной тканью (обычно авиационного полиэстера ). Преимущество этого типа конструкции в том, что для нее не требуются сложные инструменты и оборудование, вместо этого используются обычные предметы, такие как пила, строгальный станок, напильник, наждачная бумага и струбцины. [1] [2]
Примеры самодельных конструкций из дерева и ткани включают в себя:
Последняя тенденция связана с созданием самолетов из древесно-композитных материалов. Основным несущим материалом по-прежнему является древесина, но она сочетается с пеной (например, для повышения сопротивления продольному изгибу несущих обшивок фанеры) и другими синтетическими материалами, такими как стекловолокно и углеродное волокно (для локального увеличения модуля упругости несущих конструкций, таких как лонжеронные колпаки). [1] [2]
Примеры конструкций из древесно-композитных материалов включают в себя:
В самолетах, построенных из металла, используются те же методы, что и в более традиционных самолетах заводской постройки. Их может быть сложнее построить: при строительстве по чертежам потребуется резка, обработка металла и клепка . Доступны комплекты «быстрой сборки», в которых в основном выполняются резка, формование и сверление отверстий, требующие только отделочной обработки и сборки. Подобные комплекты имеются и для других типов авиастроения, особенно композитных. [1] [2]
Существует три основных типа металлических конструкций: листовой алюминий , алюминиевая труба и сварная стальная труба. Трубчатые конструкции покрыты авиационной тканью , как деревянные самолеты.
Примеры любительских самолетов на металлической основе включают:
Конструкции из композитных материалов изготавливаются из ткани с высокой прочностью на разрыв (обычно стекловолокно или углеродное волокно , иногда кевлар ) в сочетании с конструкционным пластиком (обычно эпоксидной смолой , хотя в некоторых самолетах используется винилэстер ). Ткань пропитана конструкционным пластиком в жидком виде; когда пластик затвердеет и затвердеет, деталь будет держать форму, сохраняя при этом прочностные характеристики ткани. [1] [2]
Два основных типа композитных самолетов: формованные композитные, когда основные конструкции, такие как обшивка крыла и половины фюзеляжа, готовятся и отверждаются в формах, и безформенные, когда формы вырезаются из пенопласта, а затем покрываются стекловолокном или углеродным волокном. [1] [2]
Преимущества конструкции этого типа включают гладкие поверхности (без сопротивления заклепок), возможность построения сложных кривых и возможность размещать стекловолокно или углеродное волокно в оптимальных положениях, ориентации и количествах. К недостаткам можно отнести необходимость работы с химическими продуктами, а также низкую прочность в направлениях, перпендикулярных волокну. Композиты обеспечивают превосходную прочность при своем весе. Жесткость материала, зависящая от направления (в отличие от одинаковой во всех направлениях, как у металлов), позволяет обеспечить расширенную «эластичную подгонку» композитных деталей. [1] [2]
К примерам самодеятельных поделок из композиционных материалов относятся:
Показатели безопасности самодельных самолетов не так хороши, как у сертифицированных самолетов гражданской авиации . В Соединенных Штатах в 2003 году на самолетах любительской постройки частота происшествий составляла 21,6 на 100 000 летных часов; Общий уровень аварийности в авиации общего назначения в этом году составил 6,75 на 100 000 летных часов. [13]
Уровень аварийности самодельных самолетов в США уже давно вызывает обеспокоенность Федерального управления гражданской авиации . На выставке Sun 'n Fun 2010 администратор Федерального управления гражданской авиации Рэнди Бэббит заявил, что на самодельные автомобили «на долю приходится 10 процентов парка автомобилей GA, но 27 процентов несчастных случаев. Это не строители [попадают в аварии], а вторые владельцы. Нам нужна лучшая подготовка к переходному периоду». ." [14] В США летное обучение , включая начальную летную подготовку, можно получить на самодельном самолете владельца у любого инструктора, желающего провести такое обучение. [15]
Исследование, опубликованное в 2012 году Национальным советом по безопасности на транспорте США , пришло к выводу, что уровень аварийности самодельных самолетов в США в 3–4 раза выше, чем у остального парка авиации общего назначения. Почти 10% происшествий с самолетами самодельной сборки произошли во время первого полета. Еще 9% происшествий произошли во время их первого полета после продажи из-за незнания нового владельца о самолете. Исследование также показало, что количество отказов силовой установки и происшествий с потерей управления в полете было намного выше, чем аналогичные показатели для сертифицированных самолетов. [16] [17]
Авиационные правила большинства стран требуют, чтобы самолеты любительской постройки были физически маркированы как таковые (например, в Великобритании должно быть указано «Предупреждение пассажирам – этот самолет... любительской постройки». [18] ), и обычно проводятся дополнительные летные испытания. требуется, прежде чем можно будет перевезти пассажиров (которые сами не являются пилотами ).
Крупнейшим авиашоу в мире является ежегодное авиашоу EAA AirVenture Oshkosh, проводимое Ассоциацией экспериментальных самолетов в Ошкоше, штат Висконсин , которое проходит в конце июля и начале августа. Другими ежегодными мероприятиями являются полет Sun N' Fun Fly-In, который проводится ранней весной в Лейкленде, штат Флорида , и полет Northwest EAA в Арлингтоне, штат Вашингтон . Эти мероприятия называются прилетами, поскольку многие люди прилетают на своих самодельных и других самолетах в аэропорт, где проходит шоу, часто разбивая там палатки на время. Оба мероприятия длятся неделю. Взлеты и приземления на этих шоу обычно исчисляются тысячами. [19]