«Радиоуправляемая авиамодель для начинающих из бальзы»
методическая разработка

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ СЕРГИЕВО-ПОСАДСКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ЦЕНТР ДЕТСКОГО (юношеского)  ТЕХНИЧЕСКОГО ТВОРЧЕСТВА “ЮНОСТЬ”

Адрес: Россия, 141300, Московская область, г. Сергиев Посад, проезд Новозагорский, д. 3А         тел: (496) 540-49-38 e-mail: unostcdtt@mail.ru

Методическая разработка

«Радиоуправляемая авиамодель для начинающих из бальзы»

Подготовил

Педагог дополнительного образования

Булдаков Игорь Валерьевич

г. Сергиев Посад

2020 год

Цель - Закрепление знаний и умений по приемам работы с бальзой, постройка модели.

Задачи - обучающие - совершенствовать умения планирования          технологического процесса; рационального расходования материала; разметки и изготовления деталей по шаблону при конструировании модели радиоуправляемого самолета;

              - развивающие - содействовать развитию познавательного интереса, творческих способностей воспитанников;

              - воспитывающие – воспитывать аккуратность при работе; чувство гордости за достижения выдающихся изобретателей.

Методы - словесные: рассказ, беседа;  игровые

Оборудование –  названия этапов технологического процесса; шаблоны деталей модели, технологические карты сборки моделей; схема на доске; фотографии самолета, аппаратура радиоуправления, бальза, пластинки липы, рейки, клей, рубанок, лобзик, наждачная бумага.

Мотивация

Человек с древних времен пытался взлететь, как птица, все помнят легенду об Икаре. До создания сегодняшних самолетов прошло не одно столетие. Лишь ближе к середине прошлого века появились пионеры реактивной авиации. Год от года конструкторы всего мира усовершенствуют их. Сегодня  самолет – это огромная скорость. А мы с вами попробуем выступить в роли авиаконструкторов и пилотов. От нас будет зависеть, полетит ли модель и как полетит.

Первый шаг в создании самолёта всегда определяется целями, для которых будет использоваться самолёт. Примеры целей самолётов могут быть следующие:

- Авиамодель тренер для обучения полётам

- Авиамодель для акробатики

- Авиамодель для гонок

- Моделирование реальных моделей

Дополнительно также рассматривается размер модели.

Актуализация знаний и способов действий

Для начала определим основные детали самолета.  

Рассмотрим эскиз самолёта в боковой проекции:

Эскиз самолёта в виде сверху

- Но прежде, мы должны вспомнить основные этапы работы над моделью.

Проанализируем объем работы над моделью.

Уровень механизации крыльев:

• Закрылки – плоскости управления внутренней секцией крыла, предназначенные для увеличения подъемной силы, создаваемой крыльями для координации траектории при взлёте и посадки
• Элероны — поверхности управления наружной секцией крыльев для контроля крена
• Руль высоты – управляющие плоскости горизонтального стабилизатора, используемые для управления тангажом
• Горизонтальный стабилизатор – обеспечивает продольную устойчивость самолёту
• Крылья сборные, состоят из лонжеронов и нервюр, на конце имеют законцовки

Уровень проработки фюзеляжа:

• Емкость и уровень разряда батареи
• Капот мотора – покрытие моторной части самолёта сразу же за обтекателем
• Жалюзи мотора – покрывают верхнюю часть фюзеляжа за капотом
• Ферменные конструкции внутри фюзеляжа, которые создают поперечное сечение, как каркас на корабле
• Руль направления – орган управления вертикальным стабилизатором для управления по курсу.

Также мы сделаем:

• Хвостовое колеса – колесо, расположенное в хвостовой части самолёта, чтобы позволить ему маневрировать по земле. Обычно у радиоуправляемых самолётов это колесо привязано к хвосту.
• Главное шасси – посадочное шасси, созданное для удержания веса самолётов на посадке
• Обтекатель – носовая часть самолёта, которая одевается на карданный вал двигателя и пропеллера, чтобы придать носу обтекаемую форму

Выбираем размер самолета.

Размер самолёта определяется несколькими критериями. Среди этих критериев есть технология изготовления, удобство транспортировки до места полётов, лётные характеристики (радиус полёта, ветроустойчивость), а также требования к посадочной площадке (вода, трава, газон и другие).

С этого места начинается подбор подходящего размера самолёта исходя из известных размеров компонентов модели, таких как электронное оборудование. Это может быть трудно сделать, поскольку лучше всего классифицировать компоненты, а затем работать над общей концепцией самолёта. Например, вес крыла может быть приближенно определен через вес материала, который будет использоваться для изготовления лонжерона, затем прикидывается количество листов бальзы, необходимой для строительства нервюр и обшивки крыла. В дополнение к этому следует учитывать также другие части самолёта, например, переднюю кромку. Также лучше всего держать под рукой некоторые материалы для точного измерения веса.

Вот подробный список всего перечня оборудования, входящего в состав модели:

• Передатчик — это контроллер, используемый пилотом для трансляции радиосигналов на приёмник самолёта.
• Приёмник — это устройство, которое получает сигналы от передатчика и передаёт их на сервоприводы и другие устройства.
• Регулятор оборотов мотора управляет потоком энергии, идущим к электрическому мотору (приводам осей).
• Система питания приёмника и приводов уменьшает напряжение от батареи до безопасного уровня для приёмника и другого оборудования.
• Батарея — это источник питания на самолёте, питающий энергией двигатель и другое оборудование.
• Бортовой аккумулятор — батарея, установленная независимо от источника питания, используемого только для питания приёмника и сервоприводов. Аккумулятор повышает уровень безопасности, поскольку он работает независимо от системы питания, которая может выйти из строя.
• Наиболее распространены на RC – моделях бесщёточные моторы. Эти моторы имеют улучшенную эффективность над коллекторными моторами, поскольку у них уменьшенное трение и увеличенное кпд.
  Старый тип моторов — это коллекторные двигатели, которые используются в основном в дешевых моделях начинающих авиамоделистов, малых размеров, таких как микро вертолёты.
• Аналоговые сервоприводы дешевые и подходят для большинства случаев. Цифровые моторы имеют повышенную частоту кадров и могут обеспечить увеличенную скорость вращения, больший крутящий момент и точность. Однако, цена таких моторов находится в другом ценовом диапазоне, и требуется точно подбирать подходящую систему питания для установленного числа сервоприводов.

Расчет элементов питания

Легкая и эффективная система питания лежит в основе любого самолёта. Для авиамодели с электрическим приводом лучшее решение – это бесщеточный мотор с литий-полимерным аккумулятором. Вот некоторые советы, которые я могу дать исходя из своего опыта.

• Для того, чтобы подобрать подходящую систему нужно знать уровень потребления мощности вашего оборудования. Подобрать систему можно в любом интернет-магазине оборудования для авиамоделистов: www.rc-airplane-world.com
• Как только требуемая мощность определена, следующий шаг состоит в том, чтобы найти моторы, наиболее подходящие для таких условий. При поиске важно знать рабочее и предельное значение мощности. Они должны соответствовать вашим условиям.
• Скорость бесщеточных моторов измеряется в Kv. Kv расшифровывается, как число оборотов, приходящихся на один вольт. Высокие значения Kv больше подходят для небольших моделей и туннельных вентиляторов. Моторы с низким значением Kv производят больший крутящий момент, но крутятся с меньшей частотой, чтобы их разогнать обычно используют высокое напряжение. Общий подход такой: при одинаковых мощностях на выходе мотор с высоким kv будет крутить меньший пропеллер быстрее, если увеличить напряжение, тогда как мотор с низким kv большой мотор будет крутить гораздо медленнее и с большим потреблением электричества, но на большем напряжении. Золотая середина при выборе мотора находится между оптимальным размером батареи и подходящей мощностью.
• Я настоятельно рекомендую использовать калькулятор для того, чтобы оценить производительность мотора до его покупки. Ecalc – это простое и доступное веб приложение, содержащее большое количество моторов и пропеллеров и позволяющее оценить характеристики различных комбинаций перед покупкой. В приложении Вы также сможете быстрее оценить потребляемый Вашей конструкцией ток, а также измерить тягу: www.ecalc.ch
• Регулятор скорости мотора должен быть выбран так, чтобы соответствовать рабочему напряжению и току мотора. В дополнение к этому, если электроника самолёта будет отключена от системы питания, встроенной в контроллер мотора, то электричества должно хватить для всех сервоприводов. Также следует предусмотреть 20% запас мощности у контроллера для гарантии безотказной работы.
• В последнюю очередь следует выбрать батарею. Если выбрать батарею с меньшей мощностью, чем нагрузка, то она может выйти из строя в самый неподходящий момент. Литий – полимерные аккумуляторы оцениваются по количеству ячеек в батарее, например, чем больше значение «S», тем выше значения напряжения. Емкость батареи оценивается в мА-ч, а скорость разряда оценивается в С. Для того, чтобы оценить максимальное значение тока, которое можно выжать из батареи, нужно взять емкость батареи в мА-ч, разделить на 1000, а затем умножить на рейтинг С. Также помните о запасе в 25% скорости разряда, поскольку у некоторых батарей срок службы элементов завышен. И, наконец, никогда не допускайте слишком большого разряда литий — полимерных аккумуляторов, и заряжайте батарейки каждые 10 полётов.

Как только проектирование завершено, нужно проверить конструкцию.  По эскизу создаем модель из пенопласта, регулируем. Далее идет процесс изготовления модели из бальзы, установка радиоэлектроники на модель.

Рефлексия.

Запуск самолетов. Обсуждение полета.

 Литература.

В основу методики положены: учебные пособия В.С.Рожков – Авиамодельный кружок, С.Жадков – Секреты высоких скоростей; журналы – Юный техник, Авиация и космонавтика; зарубежные материалы; методические пособия ФАС России; новейшие достижения в технологии композитных материалов.

www.rc-airplane-world.com