Самодельные самолеты , также известные как самолеты любительской сборки или самолеты-комплекты , 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 Соединенных Штатах , Бразилии , Австралии , Новой Зеландии и Южной Африке самолеты, построенные своими руками, могут быть лицензированы как экспериментальные в соответствии с FAA или аналогичными местными правилами. С некоторыми ограничениями, строитель(и) самолета должны были сделать это для собственного образования и отдыха, а не для получения прибыли. [3] В США основной строитель также может подать заявку на получение сертификата ремонтника для этого планера самолета. [4] [5] Сертификат ремонтника позволяет владельцу выполнять и подписывать большую часть технического обслуживания, ремонта и проверок самостоятельно. [1] [2]
Альберто Сантос-Дюмон был первым, кто предложил бесплатные строительные чертежи, опубликовав чертежи своего самолета Demoiselle в выпуске Popular Mechanics за июнь 1910 года. [6] Первым самолетом, который предлагался для продажи 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 авиагонок , которые проводились 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 в результате ограничений класса большинство из них были построены любителями. Годы после трансатлантического полета 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 самолетостроения. В результате федеральные стандарты по проектированию, проектированию, анализу напряжений, использованию оборудования авиационного качества и испытаниям самолетов положили конец любительскому самолетостроению, за исключением некоторых специализированных областей, таких как гонки. В 1946 году Goodyear возобновила Национальные авиагонки, включая класс для самолетов с двигателями объемом 200 кубических дюймов и меньше. Класс малых гоночных самолетов распространился по всей стране в США, и это привело к призывам к приемлемым стандартам, которые позволили бы использовать любительские самолеты в рекреационных целях. К середине 1950-х годов и США, и Канада снова разрешили любительские самолеты в соответствии с определенными стандартами и ограничениями. [2]
Самодельные самолеты, как правило, небольшие, от одного до четырехместных спортивных самолетов, которые используют простые методы строительства. Обтянутые тканью деревянные или металлические рамы и фанера являются обычными в конструкции самолета, но все чаще используются стекловолокно и другие композитные материалы , а также полностью алюминиевые технологии строительства, методы, впервые примененные Хуго 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 ). Меньшинство самодельных самолетов используют переделанные автомобильные двигатели, причем наиболее распространенными являются 4-цилиндровые двигатели Volkswagen с воздушным охлаждением , двигатели с жидкостным охлаждением на базе Subaru , 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 расходов и судебных разбирательств , особенно в середине 1980-х годов, отбило у производителей самолетов гражданской авиации желание внедрять новые конструкции и привело к тому, что продажи самолетов, собранных своими руками, превысили продажи самолетов заводского изготовления в пять раз.
Историю любительских самолетов можно проследить до зарождения авиации. Даже если братья Райт , Клеман Адер и их последователи имели коммерческие цели, первые самолеты были построены страстными энтузиастами, чьей целью было летать. [ необходима цитата ]
Авиация сделала скачок вперед с индустриализацией, которая сопровождала Первую мировую войну . В послевоенный период производители должны были найти новые рынки и представили модели, предназначенные для туризма. Однако эти машины были доступны только очень богатым.
Многие американские самолеты, разработанные и зарегистрированные в 1920-х годах, считались «экспериментальными» (тогдашним) CAA, той же самой регистрацией, в соответствии с которой современные самодельные самолеты получают Специальные сертификаты летной годности . Многие из них были прототипами, но такие конструкции, как первая конструкция Бернарда Пиетенполя 1923 года, были одними из первых самодельных самолетов. В 1928 году Анри Минье опубликовал чертежи своего HM-8 Pou-du-Ciel , как и Пиетенпол для своего Air Camper . Позже Пиетенпол построил завод, а в 1933 году начал создавать и продавать частично собранные комплекты для самолетов. [2]
В 1936 году во Франции была создана ассоциация любителей авиации. Появилось много типов любительских самолетов, и в 1938 году в законодательство были внесены поправки, предусматривающие выдачу Certificat de navigabilité restreint d'aéronef ( CNRA , « ограниченный эксплуатационный сертификат для самолетов »). В 1946 году появилась Ассоциация сверхлегких самолетов, которая в 1952 году стала Ассоциацией популярных летательных аппаратов в Соединенном Королевстве , за которой в 1953 году последовали Ассоциация экспериментальных самолетов (EAA) в Соединенных Штатах и Ассоциация спортивных самолетов в Австралии .
Термин «домашнее строительство» стал популярным в середине 1950-х годов, когда основатель EAA Пол Поберезны написал серию статей для журнала Mechanix Illustrated, в которых он объяснил, как человек может купить набор планов и построить свой собственный самолет дома. В 1955 году Поберезны стал соучредителем, совместно с Робертом Д. Блэкером, первой молодежной программы EAA Project Schoolflight , которая принесла «домашнее строительство» в классы промышленного искусства в старших классах по всей территории США. Статьи Поберезны в Mechanix Illustrated получили всемирное признание, и концепция домашнего строительства самолетов взлетела. [8] [9] [10]
До конца 1950-х годов строители в основном придерживались конструкции из дерева и ткани и стальной трубы и ткани. Без нормативных ограничений, с которыми сталкивались производители серийных самолетов, строители-любители внедряли инновационные конструкции и методы строительства. Берт Рутан представил миру домашнего строительства конструкцию «утка» и стал пионером в использовании композитных конструкций. Металлическая конструкция в самолетах-комплектах была выведена на новый уровень Ричардом ВанГрансвеном в его серии RV . По мере совершенствования комплектов такие компоненты, как автопилоты и более совершенные навигационные приборы, стали обычным явлением. [1] [2]
Судебные разбирательства в 1970-х и 1980-х годах привели к стагнации на рынке малой авиации, заставив выжившие компании сохранить старые, проверенные конструкции. В последние годы менее строгие правила для самодельных самолетов позволили ряду производителей разработать новые и инновационные конструкции; многие из них могут превзойти сертифицированные серийные самолеты в своем классе.
Примером высококлассного самодельного дизайна является Lancair , который разработал ряд высокопроизводительных комплектов. Самым мощным является Lancair Propjet , четырехместный комплект с наддувом салона и турбовинтовым двигателем , летающий на высоте 24 000 футов (7300 м) и скорости 370 узлов (425 миль в час, 685 км/ч). Хотя такие самолеты считаются «самодельными» по юридическим причинам, они, как правило, строятся на заводе с помощью покупателя. Это позволяет компании, которая продает комплект, избежать длительного и дорогостоящего процесса сертификации, поскольку они остаются построенными владельцем в соответствии с правилами. [ необходима 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 сборки. [11]
Небольшое количество реактивных самолетов было построено с 1970-х годов, включая крошечный Bede Aircraft BD-5J . [2]
Президент Ассоциации производителей самолетов и авиационных комплектов (AKIA) Дика ВанГрансвена спросили о будущем отрасли производства авиационных комплектов в обширном интервью журналу KitPlanes в декабре 2012 года:
Я не ожидаю увидеть кардинальных изменений в отрасли в течение следующих пяти лет. Десять лет; кто знает – она слишком зависит от цен на топливо, политики FAA и т. д. В целом, я думаю, что наша отрасль продолжит развиваться, особенно поскольку AKIA успешно растет и оказывает положительное влияние на профессионализм своих членов отрасли и на производителей/пилотов своей продукции. С учетом беспокойства по поводу цен на топливо мы можем увидеть тенденцию к созданию маломощных самолетов, предназначенных больше для чисто спортивных полетов, а не тенденцию к созданию самолетов для маршрутных полетов, которая была нормой в течение последних 30 лет. Я ожидаю, что к концу этого периода могут появиться некоторые проектные начинания в области самолетов с электрическим приводом, но только если технология аккумуляторов значительно улучшится. Мы можем увидеть больше самодельных мотопланеров, связанных как с высокими ценами на топливо, так и с появляющейся технологией электродвижения.
То, что мы делаем в Van's, может отражать некоторые из вышеизложенных мыслей. К сожалению, я не вижу потенциала роста, который был в 1980-х и 1990-х годах. Похоже, что база пилотов, из которой можно было бы черпать людей для сборки наборов, сокращается. Плюс, с демографическими изменениями, возможно, снижается интерес или способность заниматься строительством самолетов как хобби. Надеюсь, инициативы EAA и AOPA по привлечению большего числа людей к обучению летать помогут создать более крупный рынок для наших самолетов.
Развивающиеся рынки, такие как Китай и Индия, также могли бы повысить спрос на нашу продукцию, но для того, чтобы такие мелкие игроки, как мы, смогли извлечь выгоду, необходимо будет сформировать целую инфраструктуру. [12]
Самодельный самолет можно построить из любого материала, который достаточно легок и прочен для полета. Ниже подробно описаны несколько распространенных методов строительства.
Это самая старая конструкция, которая использовалась в первом самолете, и поэтому она наиболее известна. По этой причине ассоциации любителей самолетов будут иметь больше специалистов для этого типа самолетов, чем для других видов. [1] [2]
Наиболее часто используемыми породами древесины являются ель ситхинская и пихта Дугласа , которые обеспечивают превосходное соотношение прочности и веса. Деревянные элементы конструкции соединяются с помощью клея, обычно эпоксидного . В отличие от методов строительства из дерева, используемых в других областях, практически все деревянные соединения в самолетах представляют собой простые стыковые соединения с фанерными косынками . Соединения спроектированы так, чтобы быть прочнее элементов. После завершения конструкции самолет покрывается авиационной тканью (обычно авиационным полиэстером ). Преимущество этого типа конструкции заключается в том, что для нее не требуются сложные инструменты и оборудование, вместо этого используются обычные предметы, такие как пила, рубанок, напильник, наждачная бумага и зажимы. [1] [2]
Примеры любительских конструкций из дерева и ткани включают в себя:
Недавняя тенденция — самолеты из древесно-композитных материалов. Основным несущим материалом по-прежнему остается дерево, но его комбинируют с пеной (например, для повышения сопротивления изгибу несущих нагрузку фанерных обшивок) и другими синтетическими материалами, такими как стекловолокно и углеродное волокно (для локального повышения модуля несущих нагрузку конструкций, таких как лонжероны). [1] [2]
Примеры конструкций из древесно-композитных материалов включают в себя:
Самолеты, построенные из металла, используют те же методы, что и более традиционные самолеты заводского изготовления. Их может быть сложнее построить, требуя резки металла, формовки металла и клепки , если строить по чертежам. Доступны наборы «быстрой сборки», в которых в основном выполняется резка, формовка и сверление отверстий, требующие только отделки и сборки. Такие наборы также доступны для других типов конструкций самолетов, особенно композитных. [1] [2]
Существует три основных типа металлических конструкций: листовой алюминий , трубчатый алюминий и сварная стальная труба. Трубчатые конструкции покрыты авиационной тканью , как и деревянные самолеты.
Примерами любительских самолетов на металлической основе являются:
Композитные конструкции изготавливаются из ткани с высокой прочностью на разрыв (обычно стекловолокно или углеродное волокно , или иногда кевлар ) в сочетании с конструкционным пластиком (обычно эпоксидным , хотя в некоторых самолетах используется винилэстер ). Ткань пропитывается конструкционным пластиком в жидкой форме; когда пластик отвердевает и затвердевает, деталь будет сохранять свою форму, обладая прочностными характеристиками ткани. [1] [2]
Два основных типа композитных самолетов — это формованные композитные самолеты, где основные конструкции, такие как обшивка крыльев и половины фюзеляжа, изготавливаются и отверждаются в формах, и бесформенные самолеты, где формы вырезаются из пены, а затем покрываются стекловолокном или углеродным волокном. [1] [2]
Преимущества этого типа конструкции включают гладкие поверхности (без сопротивления заклепок), возможность строить сложные кривые и возможность размещать стекловолокно или углеродное волокно в оптимальных положениях, ориентациях и количествах. Недостатки включают необходимость работы с химическими продуктами, а также низкую прочность в направлениях, перпендикулярных волокну. Композиты обеспечивают превосходную прочность для своего веса. Жесткость материала, зависящая от направления (в отличие от одинаковой во всех направлениях, как у металлов), позволяет осуществлять расширенную «эластичную подгонку» композитных деталей. [1] [2]
Примерами любительских поделок из композитных материалов являются:
Показатели безопасности самодельных самолетов не так хороши, как у сертифицированных самолетов авиации общего назначения . В Соединенных Штатах в 2003 году самолеты любительской сборки потерпели 21,6 аварий на 100 000 часов полета; общий уровень аварий в авиации общего назначения за тот год составил 6,75 на 100 000 часов полета. [13]
Уровень аварийности для самолетов, построенных своими руками в США, уже давно вызывает беспокойство Федерального управления гражданской авиации . На выставке Sun 'n Fun 2010 администратор FAA Рэнди Баббитт заявил, что самолеты, построенные своими руками, «составляют 10 процентов парка гражданской авиации, но 27 процентов аварий. В аварии попадают не строители, а вторые владельцы. Нам нужно лучшее обучение переходу». [14] В США летное обучение , включая начальную летную подготовку, можно получить на самолете, построенном своими руками, у любого инструктора, который готов предоставить такое обучение. [15]
Исследование, опубликованное в 2012 году Национальным советом по безопасности на транспорте США , пришло к выводу, что у самолетов, построенных своими руками в США, уровень аварийности в 3–4 раза выше, чем у остального парка авиации общего назначения . Почти 10% аварий с участием самолетов, построенных своими руками, произошли во время первого полета самолета. Еще 9% аварий произошли во время первого полета после продажи из-за незнания самолета новым владельцем. Исследование также выявило, что отказы силовых установок и потери управления в полете были намного выше, чем те же показатели для сертифицированных самолетов. [16] [17]
В большинстве стран авиационные правила требуют, чтобы самолеты любительской сборки были физически промаркированы как таковые (например, в Великобритании должно быть указано «Предупреждение для пассажиров — этот самолет ... любительской сборки» [18] ), и обычно требуются дополнительные летные испытания, прежде чем пассажиры (которые сами не являются пилотами ) смогут перевозить пассажиров.
Крупнейшим авиашоу в мире является ежегодное авиашоу EAA AirVenture Oshkosh Ассоциации экспериментальных самолетов в Ошкоше, штат Висконсин , которое проходит в конце июля и начале августа. Другие ежегодные мероприятия — Sun N' Fun Fly-In, которое проводится ранней весной в Лейкленде, штат Флорида , и Northwest EAA Fly-In в Арлингтоне, штат Вашингтон . Эти мероприятия называются слетами, поскольку многие люди прилетают на своих самодельных и других самолетах в аэропорт, где проходит шоу, и часто разбивают там лагерь на все время. Оба мероприятия длятся неделю. Взлеты и посадки на этих шоу обычно исчисляются тысячами. [19]