Начинаем летать самостоятельно без риска, для жизни

В этом посте я хочу поделиться с вами не менее вдохновляющим процессом создания летательного аппарата по мотивам тематики «Сделай это сам».

Не так давно, где-то с пол года назад, мне захотелось «что-то смастерить», прям сильно захотелось. Скорее всего безделье так сказывается. Всякие роботы на ардуино уже не вдохновляли. Хотелось чего-то пусть и более сложного, но более мм… захватывающего что-ли. И в это время наткнулся я на форум сообщества радиоуправляемых моделей, на котором люди своими руками мастерили самолеты. Сначала я был удивлен: «Ничего себе, люди сами делают самолеты, да они потом еще и летают!». На этом форуме (кстати, ссылки на все-все-все дам в конце топика) я провел часа 3-4, просматривая темы о том, как куски фанеры или потолочной плитки с пластиковыми бутылками превращаются в штурмовики годов Второй мировой и выполняют затем фигуры высшего пилотажа в воздухе… Вот это вдохновило! Но мне все равно казалось, что все это сложно, это не для меня, у меня ничего подобного не получится и тд. Но все это продолжало вдохновлять. Затем я вспомнил каким путем я вообще очутился на этом форуме, что искал и что хотел. Пол секунды на размышление взял чистый лист бумаги и начал составлять план постройки одной из самых простых моделей. И тут понеслось…

Я сразу хочу определиться с некоторым рядом деталей:
я в этом деле новичок
мои подходы/решения/советы не претендуют на роль единственно верных
я не первооткрыватель
велосипед я не изобрел
я просто делюсь своим опытом в этом деле


План. С чем сразу необходимо определиться

Итак, поехали. Первое да и последнее, что важно на начальном этапе при постройке самолета, это определиться с его размерами и весом. От этого зависит все: выбор материалов, электроники, технологий, да просто ВСЕ. На этом этапе я серьезно промахнулся. С материалом выбор был сделан сразу — потолочная плитка (да, именно та, которая у многих наклеена на потолке в коридорах и на кухне). Это самый простой в использовании материал после бумажных самолетиков. Далее я прикинул размеры самолета, посмотрел какого веса, в среднем, получаются самолеты такого размера. И, исходя из этих данных (в основном данных о среднем весе), сразу заказал электронику из Китая.

Самолеты бывают разных типов: планеры, трененры, акробаты, импеллерные, 3D. Летать умеют все, но у каждого из них свое назначение. Оно интуитивно ясно из названия этих групп. Я, конечно же, делал тренера. Этот тип самолетов наиболее мягок в управлении и летает на меньших скоростях. Это в теории. А на самом деле все зависит от того, каким ты его сделаешь!

Затем, пока ездил по строительным рынкам, выбирая потолочную плитку, окончательно определился с размерами. Я не хотел делать маленький (в пол метра) самолет, сразу хотел что-то реально ощутимое. Поэтому размеры у меня были примерно 950мм в длину и 1150мм размах крыльев. На фото к топику я ( мой рост 1850мм), так что самолет был реально ощутимых размеров.

А промах заключался в том, что за средний вес я принял вес таких же самолетов (кстати, это был знаменитый самолет Цессна 150⇗) с приблизительно такими же размерами (размах 1-1.2 метра). Но я не учел, что те самолеты делали люди уже знающие в этом толк. И как правило у них вес получается в 1.5 — 2 раза меньше, чем у новичков. Перебор веса накапливается не только из-за излишков используемого материала (допустим слишком толстый слой клея может прибавить до 15% веса), но и из-за выбора электроники. Например, я купил два аккумулятора, побольше емкости и веса соответственно. Думал, что летать на них буду дольше — облом, это не так. Вообщем, за расчетный вес я выкатился процентов на 30%. Собирался строить модель весом примерно в 650 грамм, получилось почти 900. Для самолета эта критично. Очень. Хотя, забегая вперед, скажу, что в воздух он поднимал не только свой вес, но и разводной ключ на борту! Эта статья не инструкция по изготовлению, а скорее сказ о том, какие шаги необходимо выполнить на пути построения летательного аппарата, ну и ряд фотографий этого процесса.

Электроника

Это один из самых сложных моментов. Мне кажется, самолет было легче делать, чем выбрать электронику. Вариантов столько, что не хватает свободного времени, чтобы все пересмотреть, перечитать и сравнить. Я много советовался с активистами сообщества RC Design и RC Aviation. В основном там мне и подсказали мой финальный сет электроники. И конечно в котором я, как самый умный, поменял батарейки на более емкостные (почти в два раза). Каков же минимальный набор электроники необходим, чтобы поднять в небо упаковку потолочной плитки, 2 метра проволоки, 2 квадратных метра пленки и грамм 100 клея? Мне предстояло купить:

Аппаратуру радио-управления⇗
Бесколлекторный мотор⇗
Регулятор скорости⇗
Аккумулятор (х2)⇗
Зарядное устройство⇗
Пропеллер (х6 разные)⇗
Серво приводы⇗
(Картинки только для ознакомительных целей, я покупал немного другие детали...)

Все, кроме аппаратуры, я заказал из Китая. Аппаратуру, которую я хотел, там долго ждать по пред заказу, поэтому нашел её в Москве. Хоть и за 150% китайской цены. Доехало все, как обычно, за месяц. Коробка ужасно смятая, но внутренности целы и невредимы.

Сначала я хотел описать некоторые тонкости подбора электроники (испытав это на своем опыте), но подумал, что не стоит пока этим загромождать топик. Я дам все линки, где можно будет найти всю подробную информацию по этому поводу. Существуют даже калькуляторы (самый простой из них⇗).

Основное, что нужно знать, пользуясь этой электроникой, так это:

НИКОГДА и ни при каких условиях(!) не запускайте не закрепленный должным образом электромотор с пропеллером! Незакрепленный — значит находящийся на столе, в руках (на сколько бы сильно вы его не зажимали — он вырвется!, проверенно на себе, но к счастью, он улетел в сторону и остановился ударом об стенку)! Даже после установки его на самолет, если его можно легко пошевелить руками, — он вырвется!
Никогда не заряжайте батарейки без присмотра. Особенно, если зарядник для них из дешевых
Не перезаряжайте батарейки и не разряжайте их ниже определенного порога — иначе придется выкинуть
В режиме хранения все электроника должна быть обесточена. Обесточена — значит отключена от батарейки, а не просто выключена


Подбор материалов

Для меня выбор материала был очень прост. Потолочная плитка и точка. Летательные аппараты из нее строят не только начинающие авиамоделисты, но и уже познавшие в этом толк. Я уже говорил, что с этим материалом очень просто работать. Он легкий. Самолет из него очень просто ремонтировать, что очень важно для начинающих (если уж совсем плохо ему стало — можно вырезать пострадавший кусок и на это место приклеить новый).

Я поехал в ближайший строительный магазин и купил там:
Упаковку простой (без текстуры) потолочной плитки 500х500мм
Упаковку ровной, но не простой (поймете дальше) плитки 200х1000мм
Клей TITAN

Обошлось все это порядка 300-350 рублей.

Никаких хитростей в покупке потолочной плитки, в принципе, нет, выбираем ровную (без рельефа) плитку толщиной 4-5 мм и несем на кассу. А вот с выбором клея бывалые пилоты что только не советуют. Там есть целая уйма параметров, по которым нужно выбирать. Вплоть до того, что в разных частях склейки узлов самолета используется разный клей. Я сильно забивать голову себе не стал и решил взять что то среднее — TITAN. Он недорогой, хорошо смывается с рук и ни одной из склеенных частей не отвалилось. Про выбор клея можете почитать здесь⇗.

Про материалы еще следует отметить из чего же еще делают хорошие модели. Из пластиковых бутылок.⇗ Тетрис технология.⇗ Так же, резка специальной авиационной фанеры (или бальзы) на станках с ЧПУ.

Постройка

Итак, поехали. Все, что нам еще понадобиться — это нож, линейка и… и все.

Я уже говорил о том, что велосипед я не изобретал и делать самолет старался по чертежам, которые нашел на одном из сайтов (они есть в ссылках в конце топика). Но некоторые детали чертежа мне были не ясны, и после вырезки крыла я решил от них отойти и делать «на глаз».
Начать я решил с крыла. Как я уже говорил, оно будет состоять из 3 частей. Вырезается по размерам с чертежа. Крыло НЕ плоское, как и у настоящего самолета оно имеет выпуклую форму (ну или примерно так). Внутрь крыла вклеиваются лонжероны, которые служат (должны были служить… ) ребрами жесткости крыла и не дают ему «сложиться».

Затем 3 части склеиваются между собой этими же лонжеронами. Забегая вперед, скажу, что эти лонжероны не удержат крыло сами по себе. Но в финале весь самолет обтягивается скотчем, который придает процентов 80% жесткости всей конструкции. Но и скотч отдельно тоже не сможет сдержать крыло от «складывания». По этому используются оба метода. Но лонжероны должны быть более мощными для таких размеров. Часто в крыло закладывают карбоновые трубки диаметром 3-5мм — и это правильно!

Как вы уже успели заметить, крыло будет закрываться сверху путем сгибания листа потолочной плитки. Для этого с внешней стороны сгиба наклеиваем полоску скотч (вдоль все длины), а с внутренней стороны «проминаем» канавку по линии сгиба. Я для этого использовал обычный CD диск, обычно советуют использовать затупленную плоскую отвертку (по-моему это намного сложней). Затем необходимо разместить серво приводы, которые будут управлять элеронами. И можно заклеивать крыло.

Как вы заметили, я уже успел вклеить элероны (ссылка на словарь основных терминов есть в конце топика), но фотографий, к сожалению, не сделал. Но про этот процесс я расскажу, когда будем изготавливать хвостовое оперение. А сейчас приступим к телу самого самолета. Берем плитку, ту, которая 200х1000мм, рисуем контур. Прикидываем. Перерисовываем. Вырезаем. Это не верно! Но я именно так и делал. Потому что следовать размерам на тот момент меня уже сильно утомило. Тем более точно-точно размеры я выдержать не мог ввиду разных обстоятельств. Хотя, может быть он бы летал еще лучше, если бы я все делал по чертежам. Так что моя история это не идеальный случай! Продолжим. Все части самолета будут склеены из двух слоев плитки. Поэтому нам понадобится 4 копии:

Поверхность потолочки, используемой для фюзеляжа, имела текстуру «под дерево». Склеивал я их «белыми» сторонами. Вообще, при склейке двух слоев потолочки советуют зашкурить обе поверхности (даже если они обычные). Это поможет клею лучше впитаться. Вырезаем каркасную часть фюзеляжа, в которой располагаем 2 серво машинки для управления рулями высоты и направления. Склеиваем их.

В центральной части крыла вырезаем отверстия для серво машинок и заклеиваем крыло полностью.

Для того чтобы клей схватился окончательно, должно пройти примерно сутки (так пишут бывалые моделисты). Я удерживал детали дисками/резинками и всем, что только попадалось под руки, примерно час-два. Как уже говорил — ничего не отваливалось. Промежуточный результат:

На фото видно, что крыло получилось кривоватым… Не знаю, что сказать. Пока я делал крыло — я следовал чертежам с максимально возможной точностью. Центральная часть складывалась под прямым углом, а боковые — под наклоном. Может быть дело в этом… В дальнейшем это все поправится. Перейдем к хвостовому оперению.

Здесь можно заметить как вклеиваются рули высоты (аналогично руль направления и элероны (см. выше)). В двух словах: чертим и вырезаем все части в 2 экземплярах. Затем части, которые будут приклеены друг к другу встык (на самом деле я бы советовал сделать там 1-2мм зазор), нужно подправить. А именно обрезать прямые углы вдоль детали под 45 градусов. Если присмотреться, то это можно заметить на последней фотографии, у самого скотча.

О скотче. Он двухсторонний, вклеивается и в сам хвост (крыло) и в сам руль. Они у нас двухслойные, помните да? Так вот наклеиваем часть скотча на первый слой руля, остальную площадь мажем клеем и накладываем второй слой руля. Получившуюся деталь прикладываем к первому слою хвоста, наклеиваем кусок скотча, который торчит из руля и… ну вы поняли. А если не поняли посмотрите фото выше еще раз. Я остановил этот убивающий мозг рассказ на том же моменте. Вклеиваем хвост.

Можно заметить, что самолетик уже начинает принимать финальный вид.

Далее, электроника. Ух… Тут много о чем нужно сказать, но боюсь тогда статью уже придется делить на части. А, учитывая мой статус, это вряд ли получится. Да и цель этого топика не написать подробную инструкцию для создания самолета (хотя может сделаю это в будущем) — на это понадобится 3-5 стандартных для хабра топика.

Коротко скажу так. Питание всего самолета происходит от батарейки (спасибо КО), к нему, в свою очередь, подключен регулятор двигателя. Далее вся электроника самолета получает питание от регулятора. Регулятор служит для плавного увеличения/снижения оборотов двигателя. Двигатель к регулятору подключается путем пайки 3 проводов. Они, что на двигателе, что на регуляторе, совершенно одинаковые. Если после пайки двигатель крутится не в ту сторону, то нужно перепаять любые два (поменять местами). Это стандартная процедура и единственно верная — не удивляйтесь. Так же от регулятора питается и приемник (который будет связываться с пультом управления). Все серво приводы будут питаться через цепь приемника. Нужно просто подключить их (сервы) к приемнику. Это супер сокращенные знания. Подробней информацию можно найти по ссылкам в конце статьи

На фото регулятор и двигатель. 2 толстых провода с большим желтым разъемом идут к батарее, 3 тонких к передатчику. К большому сожалению я потерял фотографии (делал то я этот самолет летом 2012), на которых я делал тяги от серво машинок к кабанчикам. Они были вклеены в рули высоты, направления и элероны. Кабанчики — это кусочки пластика или чего-то подобного (тонкого и достаточно прочного), которые вклеиваются в рули. Выглядят они так:

Заметить как они соединены с сервами можно будет на фотографиях ниже, ближе к концу.

Далее нужно смастерить мотораму. Уже из названия можно понять предназначение, но я поясню. Обычно этим термином в постройке самолетов называют площадку, к которой будет крепиться двигатель. Но в самом начале, когда я только собирался начинать строить самолет, я смотрел много видео с полетами. Там были и крутые полеты, и первые полеты, и морковки (так называют краши самолетов, когда над ними теряется контроль и они, словно морковки, летят носом на встречу земле...). Так вот, 99% первых полетов заканчиваются морковкой, 90% вторых полетов заканчиваются морковкой, 80%… ну вы поняли. Итак я знал, что бедному носу моего самолета предстоит выдержать как минимум десяток ударов о землю на скоростях от 5 до 35 км/ч. На тех видео, которые я смотрел, половина морковок заканчивалась отломанным носом. Ну ничего, можно ведь приклеить новый! Но нет, это не для меня!

Обычно самолетостроители вклеивают двигатель примерно так

Только вместо карбона — потолочка в 2-3 слоя. Ну и после морковки сами понимаете где оказывается все это добро. Я не мало времени думал над тем, как отвести концентрацию энергии при падении от самых хрупких мест — то носа. Были очень гениальные мысли, но делать каркас из линеек или фанеры не было времени, поэтому решил так:

После этого в верхней части этой «рамы безопасности» я вырезал место для батарейки:

В силу того, что центр тяжести должен был находиться на лини передней кромки крыла (или 2-5см дальше) батарейку нужно было распологать как можно ближе к носу самолета. Этот каркас служил подушкой безопасности для самых тяжелых частей самолета — мотора и батарейки. Каркас упирался в раму самолета и через него проходила палочка из китайского ресторана, которая использовалась для крепления крыла:

Таким образом энергию от удара о землю батарейки и мотора принимал на себе этот каркас, а места крепления каркаса без проблем удерживали энергию удара от остального корпуса (который весит меньше, чем нос).

Кстати, на этой фотографии хорошо заметно устройство тяг (кусочков проволоки) от серво машинок к кабанчикам элеронов. Там ничего хитрого нет.

На фото еще присутствует пленка⇗. Да, я буду обклеивать его пленкой, а не скотчем, как я писал ранее. Из за этого он опять прибавил в весе. Но ничего с этим уже не поделать… Процесс оклейки я не снимал. Там ничего интересного, получилось криво и плохо.

И вот уже более интересное. Фото готового самолета: