Летательный аппарат своими руками. Летательные аппараты своими руками: требования к конструкции и советы

26.06.2023

Автожир: характеристики

Данное изобретение принадлежит испанскому инженеру Хуану де ла Сиерва. Сконструирован этот летательный аппарат был в 1919 году. Стоит сказать, что в то время все инженеры пытались построить вертолет, но вышло именно это. Конечно, конструктор не решил избавиться от своего проекта, а в 1923 году выпустил первый в мире автожир, который мог летать за счет эффекта авторотации. Инженер даже создал собственную фирму, которая занималась производством этих аппаратов. Так продолжалось до тех пор, пока не были изобретены современные вертолеты. В этот момент автожиры утратили свою актуальность практически полностью.

Автожир своими руками

Будучи когда-то основным летательным аппаратом, сегодня автожир превратился в пережиток истории, который можно собрать своими руками у себя дома. Стоит сказать, что это очень даже неплохой вариант для тех людей, кто очень хочет "научиться летать".

Чтобы сконструировать этот летательный аппарат, нет необходимости покупать дорогостоящие детали. К тому же, для его сборки не понадобится специальное оборудование, большое помещение и т. д. Собрать его можно даже в квартире, если в комнате достаточно места и соседи не против. Хотя небольшое число элементов автожира все же будет нуждаться в обработке на токарном станке.

В остальном же, сборка автожира своими руками - это довольно простой процесс.

Несмотря на то, что аппарат довольно прост, существует несколько видов этой конструкции. Однако, для тех, кто решился создавать его самостоятельно и впервые, рекомендуется начать с такой модели как автожир-планер.

Недостатком этой модели станет то, что для его подъема в воздух понадобится машина и трос, длиной около 50 метров или больше, который можно будет закрепить на автомобиле. Тут необходимо понимать, что высота полета на автожире будет ограничена длиной этого элемента. После того, как такой планер будет поднят в воздух, у пилота должна будет быть возможность сбросить трос.

После отсоединения от автомобиля летательный аппарат начнет медленно планировать вниз под углом примерно в 15 градусов. Это необходимый процесс, так как он позволит пилоту выработать все необходимые навыки пилотирования, прежде чем отправиться в настоящий, свободный полет.

Основные геометрические параметры автожира, имеющего шасси с носовым колесом

Для того, чтобы перейти к настоящему полету, к автожиру своими руками необходимо добавить еще одну деталь - двигатель с толкающим винтом. Максимальная скорость аппарата с таким типом двигателя составит около 150 км/ч, а максимальная высота увеличится до нескольких километров.

Основа летательного аппарата

Итак, изготовление автожира своими руками необходимо начинать с основы. Ключевыми деталями этого устройства будут три дюралюминиевых силовых элемента. Первые две детали - это килевая и осевая балки, а третий - это мачта.

К килевой балке спереди необходимо будет добавить управляемое носовое колесо. Для этих целей можно использовать колесо от спортивного микроавтомобиля. Важно отметить, что эта деталь должна быть оснащена тормозным устройством.

К концам осевой балки с обеих сторон также нужно прикрепить колеса. Для этого вполне подойдут небольшие колеса от мотороллера. Вместо колес можно монтировать поплавки, если планируется использовать автожир как средство для полета на буксире за катером.

Кроме этого, к концу килевой балки нужно добавить еще один элемент - ферму. Фермой называют треугольную конструкцию, которая складывается из дюралюминиевых уголков, а после усиливается прямоугольными листовыми накладками.

Можно добавить, что цена автожира довольно высока, а его изготовление своими руками не только реально, но и помогает хорошо сэкономить.

Элементы килевой балки

Предназначение крепления фермы на килевую балку - это соединение аппарата и автомобиля посредством троса. То есть он надевается именно на эту деталь, которая должна быть обустроена так, чтобы пилот, когда дернет за нее, мог сразу же освободиться от сцепления с тросом. Кроме этого, эта деталь служит платформой для размещения на ней простейших летательных приборов - индикатора воздушной скорости, а также индикатора бокового сноса.

Под этим элементом располагается педальный узел с тросовой проводкой к рулю управления средством.

Самодельный автожир также должен быть оснащен оперением, располагающимся на противоположном конце килевой балки, то есть сзади. Под оперением понимают горизонтальный стабилизатор и вертикальный, который выражен через киль с рулем управления.

Последняя хвостовая деталь - это предохранительное колесо.

Рама для автожира

Как говорилось ранее, рама самодельного автожира состоит из трех элементов - килевой и осевой балки, а также из мачты. Изготавливаются эти детали из дюралюминиевой трубы, с сечением 50х50 мм, а толщина стенок должна быть 3 мм. Обычно такие трубы используются в качестве основы для окон, дверей, витрин магазинов и т.д.

Если не хочется использовать этот вариант, можно сконструировать автожир своими руками при помощи коробчатых балок из дюралюминиевых уголков, которые соединяются при помощи аргонодуговой сварки. Лучшим вариантом материала считается Д16Т.

При установке разметки для сверления отверстий необходимо следить, чтобы сверло только коснулось внутренней стенки, но не повредило ее. Если говорить о диаметре требуемого сверла, то он должен быть таким, чтобы модель болта Мб входила в отверстие как можно плотнее. Проводить все работы лучше всего электрической дрелью. Использовать ручной вариант здесь неуместно.

Сборка основы

Прежде чем приступить к сборке основания, лучше всего составить чертеж автожира. При его составлении и последующем соединении основных деталей необходимо учитывать, что мачта должна быть немного отклонена назад. Для того, чтобы добиться этого эффекта, перед установкой у нее немного подпиливается основание. Это необходимо сделать для того, чтобы лопасти несущего винта имели угол атаки в 9 градусов, когда автожир просто стоит на земле.

Этот момент очень важен, так как обеспечение нужного угла создаст необходимую подъемную силу даже при небольшой скорости буксировки аппарата.

Расположение осевой балки - поперек килевой. Крепление осуществляется также к килевой балке при помощи четырех болтов Мб, а для большей надежности они должны быть снабжены законтренными разрезными гайками. Кроме этого, для увеличения жесткости автожира балки соединяются между собой четырьмя раскосами из стального уголка.

Спинка, сиденье и шасси

Для того, чтобы прикрепить раму к основе, необходимо использовать два дюралюминиевых уголка 25х25 мм спереди, прикрепив их к килевой балке, а сзади крепить к мачте при помощи кронштейна из стального уголка 30х30 мм. Спинка привинчивается к раме сиденья и к мачте.

На эту деталь также надеваются кольца, которые вырезаются из резиновой камеры колеса. Чаще всего для этих целей используется камера колеса грузового транспорта. Сверху на эти кольца накладывается поролоновая подушка, которая привязывается тесемками и обшивается прочной тканью. На спинку лучше всего натянуть чехол, который будет выполнен из той же ткани, что и сиденье.

Если говорить о шасси, то передняя стойка должна иметь вид вилки, которая выполнена из листовой стали, а также иметь колесо от карта, поворачивающееся вокруг вертикальной оси.

Ротор автожира и цена

Очень важным требованием для стабильной работы летательного аппарата является плавная работа ротора. Это очень важно, так как сбой в работе этой детали вызовет тряску всей машины, что сильно повлияет на прочность всей конструкции, будет мешать стабильной работе самого же ротора, а также нарушать регулировку деталей. Чтобы избежать всех этих неприятностей, очень важно правильно сбалансировать этот элемент.

Первый способ балансировки заключается в том, что элемент обрабатывается целиком, как обычный винт. Для этого необходимо очень жестко закрепить лопасти на втулке.

Второй способ - это балансировка каждой лопасти по отдельности. В таком случае необходимо добиться одинакового веса от каждой лопасти, а также достичь того, чтобы центр тяжести каждого элемента находился на одинаковом расстоянии от корня.

Цена автожира, изготовленного на заводе, начинается от 400 тысяч рублей и доходит до 5 миллионов рублей.

Я уже писал в статье , как ребята из Германии из типовых деталей для радиоуправляемых моделей сделали своими руками мультикоптер, способный поднять человека и подняли его в воздух, то есть совершили первый в мире пилотируемый полёт на электрическом мультикоптере. Было это в октябре прошлого года. Но они на этом не остановились, не стали заниматься радиоуправляемыми моделями, а пошли дальше и разработали концепцию развития своего проекта, вложив в него свои идеи.

Это официальное представление видео E-Volo 2012 по его продвижению. В начале видео вы можете видеть первый в мире пилотируемый полет самолёта вертикального взлёта и посадки, с чисто электрическим приводом. Во второй части вы сможете увидеть концепции исследования будущего volocopters.

Пионерская Авиация.

После более чем года работы по развитию volocopter VC1, команда E-Volo достигла своей цели и 21 октября 2011 года первый в мире пилотируемый самолёт вертикального взлёта и посадки (СВВП) с чисто электрическим приводом, совершил свой первый полёт.

Что такое Volocopter?

E-Volo volocopter является совершенно новым, вертикального взлета и посадки (СВВП) пилотируемым самолётом, который не может быть отнесен к какой-либо известной категории. Дело в том, что данная модель была задумана как аппарат с чисто электрическим приводом, что и отличает её от обычных самолетов.
С помощью своих многочисленных винтов, volocopter может взлетать и садиться вертикально, как вертолет. Значительное преимущество, помимо простой конструкции, без сложной механики, является избыточность несущих винтов. Это допускает возможность безопасной посадки volocopter даже если некоторые винты или их приводы вышли из строя.

Как работает volocopter?

Управление в полёте осуществляется при помощи джойстика, по проводам и в принципе очень легко. В отличие от любых других самолетов вертикального взлёта, операция управления напоминает детскую игру. Машина взлетает и приземляется вертикально, и пилот уделяет мало или вообще никакого внимания на угол траектории полета, минимальную скорость, положение кабины, контроль регулирования шага и многие другие вещи, которые делают обычные пилоты, и к которым летательные аппараты так требовательны.
Винты порождают всю восходящую силу, и с помощью селективного изменения скорости вращения они одновременно заменяют руль изменяя направление движения. Кроме того, в отличие от вертолета, в механическом управлении шагом винта вообще нет необходимости.
Автоматический контроль положения, и контроль за направлением, осуществляться с помощью нескольких независимых бортовых компьютеров, которые контролируют скорость вращения каждого винта в отдельности и мультикоптера в целом.
Как опцию, можно применить ещё один толкающий винт, что позволит значительно повысить горизонтальную скорость полёта.

Перспективы развитие Volocopter

Совместно с сетью известных партнеров в области научных исследований и промышленности, Volo будет продвигаться вперед над развитием технологии volocopter в течение следующего года.
Целью сотрудничества является двухместный volocopter, который соответствует нормам безопасности, и основан на концепции изучения и эволюции VC 2P, со следующими летно-техническими характеристиками:

Скорость более 100 км / ч
минимальный потолок высоты полета 6500 футов
взлетная масса 450 кг
более одного часа полетного времени

Понимаю, что от нашей публики предметных комментарием ждать не приходится, но вот как эту затею комментируют американские энтузиасты необычных летательных аппаратов:

Абсолютно удивительный! Не могу дождаться, чтобы увидеть первые модели производства. Volocopter - quadcopters это будущее авиации.
Мне нужна одна, пусть даже плохонькая.
Много комментариев о том, что «это безопасно, это небезопасно", но никто не вспоминает, что парень по имени La Cierva разработал очень хороший аппарат... около 80 лет назад! Никогда не слышали о гироскопах? Многие люди не знали (и не знают в настоящее время), что основные ошибки в пилотировании происходят на малой высоте. Я считаю, что гироскоп самый нужный, но недооцененный прибор летательного аппарата. Посмотрите на красивое видео здесь, на YouTube, где показывается, как гироскоп осуществляет посадку и взлет летательных аппаратов. Применяя гироскопы на таком Volocopter – quadcopter, можно добиться высочайшей надёжности пилотирования.
Это теоретически самая безопасная конструкция пилотируемых летательных аппаратов, когда-либо сделанных.
Обычные вертолеты, как всем известно - это тысячи деталей соединённых в сложную кинематическую цепь. Даже при фиксированной плоскости лопасти – это тысячи отдельных движущихся частей. Этот мультикоптер имеет 18 подвижных частей. Вот и все.
Высокая степень избыточности – это безопасность. Всегда присуща возможность выхода двигателя из строя, в данном случае это не страшно.

А каково ваше мнение?

Одна из представленных моделей машин для полетов создана жителем Башкортостана Анатолием Жуковым, который уже 36 лет занимается разработкой самодельных летательных аппаратов. На видео представлены лишь некоторые его из машин. Аналогов его летающей машине еще не нашлось.

Бак на 40 литров, его хватит примерно на 2 часа. Анатолий рассказывает, из чего состоит его чудо-аппарат. Обычная тележка, два крыла и силовая установка с двигателем. Экспериментальная модель требует большого терпения и времени. На разработку и изготовление уходит от 1,5 до 2 лет.

Любимым хобби Анатолий Жуков занимается с 1976 года. Тогда он создал Дельтаклуб в Уфимском авиационном институте. В 1980 году, имея образование УГАТУ он начал изобретать свои самодельные летательные аппараты. Тогда ему пришла в голову казалось бы безумная идея – снабдить дельтаплан двигателем. Сейчас на счету изобретателя уже более двадцати моделей. С каждым разом они становятся все более универсальными и безопасными. А. Жуков: “Сначала делали трехколесные дельтапланы, на них я два раза кувыркнулся. То есть они не очень устойчивые на взлете и посадке.”
К изобретателю часто наведываются гости из-за рубежа. Ведь аналогов таких аппаратов не найти во всем мире. Приезжали из Китая, Абхазии, США. Самая последняя модель, изобретенная Анатолием “Жук-44”. У нее двигатель от автомобиля ВАЗ с мощностью 90 лошадиных сил. Работает Жук на обычном 95-м бензине. Изобретатель сетует: увлечение захватывающее, но уж очень затратное. Зато на такой машине можно проехать 200 км (с двумя топливными баками) и Анатолий уже придумал как увеличить дальность полета.

Симулятор полета

Симулятор полета – это устройство или компьютерная программа, которая отображает поведение самолета (самолета, планера, вертолета и т.д.) В полете и других его фазах. Симулятор полета может быть как сложной, так и сложной «компьютерной игрой», а также сложными системами подготовки пилотов, с репликой кабины, установленной на гидравлической платформе или перегрузочной центрифугой, имитирующей ощущения движения.

история

Первые тренировочные тренажеры были созданы во время Первой мировой войны. Однако они не были широко использованы. Только в 1934 году ВВС США приобрели четырех тренеров связи (известных как «Синяя коробка»), которые использовались для подготовки полетов по приборам. Во время Второй мировой войны устройства такого типа уже были широко использованы для подготовки пилотов союзников. Первым симулятором самолета, используемым авиакомпанией, был тренажер Boeing 377 от Curtiss-Wright, приобретенный в 1948 году компанией Pan Am.

Ранние авиационные симуляторы использовали системы визуализации на основе мобильной камеры, перемещающейся по наземной шкале и передающей изображение на монитор перед пилотом.

Симулятор полета NASA

Типы тренажеров

Существует несколько типов симуляторов полета:

Full Flight Simulator (FFS) – самый технологически продвинутый тип имитатора полета. Полная, полноразмерная и функциональная копия кабины данного типа, модели или серии самолетов в сочетании с соответствующей компьютерной системой, необходимой для воспроизведения самолета во время наземных и воздушных операций. Система визуализации обеспечивает вид вне кабины, а система привода воспроизводит ощущения движения. Приборы такого типа используются, в частности для подготовки летного состава в опасных условиях полета, разработки соответствующих навыков.

Flight Training Device (FTD) – полная, полноразмерная и функциональная копия приборов, оборудования и панелей управления данного типа самолетов в сочетании с соответствующей компьютерной системой, необходимой для воспроизведения самолета в условиях на земле и в воздухе. Устройства этого типа не должны быть оснащены системами визуализации и отображением ощущений движения.

Инструктор по полетным и навигационным процедурам (FNPT) – модель кабины, подключенная к соответствующей компьютерной системе, необходимая для представления данного типа или заданной группы типов воздушных судов во время полетов. Приборы такого типа используются, в частности для процедурного обучения полетам и навигации.

Основное устройство обучения инструментам (BITD) – устройство, которое отображает летательные аппараты (они могут отображаться на экране монитора), что позволяет обучать по меньшей мере процедурные аспекты полета прибора.

Многие симуляторы полета присутствуют на рынке компьютерных игр. Вот некоторые из них:

FlightGear – имитатор полета, реализованный на базе GNU GPL. предназначен для многих системных платформ

Полет Unlimited – symulatory Lotnicze Firmy зазеркалье Технологии

Microsoft Flight Simulator – серия некоторых из самых популярных гражданских симуляторов полета

Combat Flight Simulator – симулятор самолета от Второй мировой войны, созданный на движке Flight Simulator Microsoft

Орбитер – космический бесплатный симулятор

X-Plane – симулятор самолета с интересными решениями (векторная графика)

Ил-2 Штурмовик – один из лучших боевых летных тренажеров из Второй мировой войны

Желание летать не пропадало у человека никогда. Даже сегодня, когда путешествие на самолёте на другой конец планеты совершенно обычное дело, хочется своими руками собрать хотя бы простейший летательный аппарат и если не полететь самому, то хоть полетать от первого лица при помощи камеры, для этого используют беспилотные аппараты. Мы рассмотрим самые простые конструкции, схемы и чертежи и, возможно, осуществим свою давнюю мечту…

Требования к сверхлёгким летательным аппаратам

Иногда эмоции и желание летать могут победить здравый смысл, а умение конструировать и грамотно проводить расчёты и слесарные работы и вовсе во внимание не берётся. Такой подход в корне неверный и поэтому ещё несколько десятков лет назад Министерством авиации были прописаны общие требования к самодельным сверхлёгким летательным аппаратам. Мы не станем приводить весь свод требований, а ограничимся только самыми важными.

Самодельный ЛА обязан быть прост в управлении, простым в пилoтировании на взлёте и при посадке, причём применение нетрадиционных методов и систем управления аппаратом строго запрещается.
При выходе из строя двигателя ЛА должен сохранять стабильность и обеспечивать безопасное планирование и посадку.
Разбег ЛА до взлёта и oтрыва от грунта не больше 250 м, а взлётная скорость минимум 1,5 м/с.
Усилия на ручках управления – в пределах 15-50 кгс в зависимости от выпoлняемого манёвра.
Фиксаторы аэродинамических рулевых плоскостей обязаны выдерживать перегрузку не менее 18 единиц.

Требования к конструированию летательного аппарата

Поскольку летательный аппарат - это средство повышенного риска, то при проектировании конструкции ЛА не допускается использование материалов, сталей, тросов, метизов узлов и агрегатов неизвестного происхождения. Если в конструкции применяется древесина, то она обязана быть без видимых повреждений и сучков, а те отсеки и полости, в которых может скапливаться влага и конденсат, обязаны быть оборудованы дренажными отверстиями.

Самый простой вариант моторного летательного аппарата – моноплан с тянущим моторным винтом. Схема достаточно старая, но проверенная временем. Единственный недостаток монопланов в том, что в аварийных условиях покинуть кабину довольно затруднительно, мешает монокрыло. Зато по конструкции эти аппараты очень просты:

крыло выполняется из дерева по двухлонжеронной схеме;
рама стальная сварная, некоторые используют клёпаные алюминиевые каркасы;
обшивка комбинированная или полотняная полностью;
закрытая кабина с дверью, работающей по автомобильной схеме;
простое пирамидальное шасси.

На чертеже выше представлен моноплан Малыш с 30-сильным бензиновым двигателем, взлётная масса составляет 210 кг. Самолёт развивает скорость 120 км/ч и имеет дальность полёта с десятилитровым баком около 200 км.

Конструкция подкосного высокоплана

На чертеже представлен одномоторный высокоплан Ленинградец, построенный группой питерских авиамоделистов. Конструкция аппарата также проста и незатейлива. Крыло изготовлено из сосновой фанеры, фюзеляж сварен из стальной трубы, обшивка классическая полотняная. Колеса для шасси - от сельхозтехники для того, чтобы можно было выполнять полёты со стартом с неподготовленных грунтов. Двигатель базируется на конструкции мотоциклетного мотора МТ8 на 32 лошадиных силы, а взлётная масса аппарата - 260 кг.

Аппарат показал себя превосходно с точки зрения управляемости и простоты маневрирования и на протяжении десяти лет успешно эксплуатировался и принимал участие в слётах и соревнованиях.

Цельнодеревянный летательный аппарат ПМК3

Также отличные лётные качества показал цельнодеревянный аппарат ПМК3. Самолёт имел своеобразную форму носовой части, приземлённое шасси с колёсами малого диаметра, кабина имела дверь автомобильного типа. Самолёт имел полностью деревянный фюзеляж с обшивкой из полотна и однолонжеронное крыло из сосновой фанеры. На аппарате установлен лодочный мотор Вихрь3 с водяным охлаждением.

Как видим, при определённых навыках в конструировании и проектировании, можно не только сделать действующую модель самолёта или беспилотник, но и вполне полноценный простейший летательный аппарат своими руками. Творите и дерзайте, удачных полётов!