«Технология изготовления модели-копии планера британских ВВС G.A.L.48 "Hotspur”.
методическая разработка (7 класс) на тему

Областной конкурс методических разработок

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

Тема :

«Технология  изготовления   модели-копии планера британских ВВС G.A.L.48 "Hotspur”.

Автор: Зотова Александра Михайловна п.д.о. ЦДТ

Работа выполнена

в объединении «Авиамодельный спорт» при МОУ ДОД ЦДТ Железнодорожного района г.Самары

г. Самара

2010 г.

1. Пояснительная записка.

Цель: разработать технологию изготовления импульсной модели-копии планера  для участия в городском первенстве по комнатным авиационным моделям .

Задачи:

• в интернете  подобрать информационные материалы по теории вопроса,  подготовить проектные данные для изготовления модели;

• освоить 3-D графику в среде Blender ;

• разработать разделы технологии изготовления с соответствии  с конструктивными особенностями планера;

• освоить технологию на практике — изготовить по ней модель-копию.

Форма выполнения:

1.Электронный доклад ,созданный в средах MS Office, Blender, Pix Builder;

2.Спецчасть проекта - практическая работа - модель-копия планера G.A.L.Hotspur", подготовленная  для участия в соревнованиях областного уровня.

   Необходимые материалы : бальза -пластины и брус ,4 пластмассовых колеса, краска зелёная,чёрная , белая,красная ,синяя,жёлтая ,свинец (для груза) 20 гр, проволока стальная 01.5 мм, эпоксидная смола «Z-poxy», эмалит, клей «Супермомент», пенопласт ПС-20 , малярная лента, угле- и стекловолокно, бамбук , бумага, нитки.

   Необходимые инструменты и оборудование : карандаш, линейка, циркуль ,ножницы, рабочий чертёж, эскизы, шаблоны, наждачная бумага, нож-резак, напильники, стапель, булавки, грузы, кисть клеевая, аэрограф , шило, фен промышленный , струбцины .

2 . Немного истории о планере — прототипе.

General Aircraft

Самолет Дженерал Эйркрафт G.A.L.48 был спроектирован как десантный планер, способный доставить одного пилота и семь пассажиров на расстояние 161 км после отцепления от буксировщика на высоте почти 7 км.

Получившийся деревянный среднеплан с консольным крылом Хотспур Мк I совершил первый полет в ноябре 1940 года и этим показал, что он может удовлетворить поставленным летно-техническим требованиям.

Он стал стандартным тренировочным планером в планерных школах, для которых построили почти 1000 планеров,в основном на мебельной фабрике Харриса Лебуса в Лондоне.

 Различались учебно-тренировочные варианты планера Хотспур Мк II и Хотспур Мк III . Планер Хотспур Мк II  имел модифицированные элероны и закрылки на задней кромке крыла и размах крыла, уменьшенный на 4,88 м, модернизированные фонарь кабины, входную дверь и дублированное управление. Хотспур Мк III отличался хвостовым оперением с внешним подкосом и некоторыми изменениями в оборудовании.

Было построено 1012 планеров моделей Хотспур Мк II и Мк III, ставших основными учебно-тренировочными планерами британских войск во время Второй мировой войны.

1. Техническое  задание модели-копии десантного планера HOTSPUR

     В соответствии с положением FAI о моделях -копиях модель-копия планера конструкционно должна представлять собой среднеплан с консольным крылом и двойными подкосами на хвостовом оперении. Система посадки его состоит из имитированного трёхопорного шасси с двумя главными стойками со спаренными колесами и   костыля , а также центральной и носовой лыжи , смонтированными   на корку фюзеляжа для посадки на поверхность . Концевые дужки по законцовкам крыла обеспечивают сохранность крыла при посадке . Управление полётом осуществляется триммерами по задней кромке крьша и стабилизатора, а также на пере руля поворота.      Технологически планер является бескаркасной конструкцией с наполнителем из пенопласта, выполненной методом холодной формовки по болванке   в масштабе 1:28 к планеру-прототипу

Особенности запуска такой модели в условиях закрытого помещения - ударные нагрузки о стены и пол помещения, жесткие приземления, нагрузки на излом и кручение модели -предъявляют дополнительные требования к устройству конструкции на прочность, поэтому для усиления жёсткости крыла на 35% от передней кромки в корку вклеивается полоса углеткани( лонжерон), несущий основную ударную нагрузку . Имитация расшивки поверхности достигается оклейкой нитками на клей «Момент» , которая является также поверхностью под покраску . Иллюминаторы, лючки ,бортовая информация ,остекление кабины воспроизведены на модели в соответствии с чертежами прототипа способом аппликации элементов из ватмана.

По условиям соревнований запуск планера осуществляется импульсом с руки на дальность полета и точность приземления. Учитывается также и реализм полёта . Зачетные очки начисляются после прохождения стендовой оценки планера. Расчётная дальность планера равна L=7,l метрам.

5. Технология изготовления планера

5.1. Подготовка проектной документации.

Первым этапом работы над проектом является этап подготовки производства, когда :

• ставится техническая задача- изготовление планера-копии;
• подбираются источники (см.список использованной литературы и сайтов);
• разрабатываются рабочие чертежи и шаблоны (вМ1:1);
• подбираются технологические материалы (см.список необходимых материалов);
• продумываются доступные технологии, уточняются цели и задачи в соответствии с условиями проблемы.

5.2 . Компоновочный расчёт модели

Исходя из технологических возможностей, наличия конструкционных материалов, назначения модели просчитываем следующие параметры :

• масса модели G = 150 г;
• удельная нагрузка р = G/S = 150/3,8 = 39,5 г/дм 2;
• профиль крыла плосковыпуклый;
• профиль оперения плосковыпуклый;
• удлинение крыла 1/Ь = 504/90 = 5,6 мм;
• площадь крыла SKp =3,18 дм2;
•  площадь стабилизатора Бстаб = 0,64 дм ;
• полная несущая площадь модели:

Sm=SKp+ScTa6 = 3,18+0,64=3,82 дм2 -3,8 дм2

• размах крыла 1=504мм;
• средняя аэродинамическая хорда крыла САХ = SKp/1 = 63 мм
• удлинение стабилизатора 1стаб/Ьстаб = 157/58 = 2,7 мм;
• размах стабилизатора 1стаб =157 мм;
• средняя аэродинамическая хорда стабилизатора

САХстаб = ScTa6 Лстаб = 0,064/0,157 = 40 мм;

• величина сужения крыла и стабилизатора =3/7
• плечо горизонтального оперения(при коэф.стат.устойчивости А= 0,67)

Lr.o.=A*CAXKp*SKp/ScTa6 =0,67*63*4,9=207 мм

• положение центра тяжести в долях САХкр

Хт=0,12+0,36* Аг.о=0,12+0,36*0,67=0,361САХ,    т.е.- 21 мм от передней кромки крыла;

• боковая устойчивость модели (при допустимых значениях 5-8)

сумма 8хв*1хв/сумма Shoc*1hoc=691* 117/892*55=8,2, т.е. боковая и поперечнаяустойчивость модели будет обеспечена.

5.3. Технология изготовления узлов модели

5.3.1 Изготовление фюзеляжа.

     Изготовление фюзеляжа методом холодной формовки (а именно так сделан наш фюзеляж) требует не только хорошего знания источников по прототипу и условий эксплуатации модели по положению о соревнованиях , но достаточно трудоёмок по времени изготовления ,требует знания данной технологии и терпения .

• Болванка фюзеляжа выполнена по рабочему чертежу (Ml: 1) из цельного куска пенопласта ПС-20 ,оклеена в 3 слоя тонкой стеклотканью «паутинкой» на эпокидной смоле «Z-POXY» и усилена лентами углеволокна, которые вклеиваются по поверхности как элементы усиления (стрингеры) ,несущие основную ударную нагрузку на модель .После высыхания в носовой и хвостовой части корки прорезаются отверстия , в которые заливается ацетон для растворения внутренней массы пенопласта, так как проблема веса актуальна для таких планеров. В носовой части корпуса вклеен сферический носок из бальзы , а в хвостовой -конус из бальзы для создания наибольшей прочности фюзеляжа и возможности сборки хвостового оперения.

    Чистота поверхности фюзеляжа обеспечивается ручной черновой и чистовой обработкой различными инструментами , в том числе наждачной бумагой разной зернистости.

5.3.2. Изготовление крыла.

•      Важнейшими элементами планера являются крыло и оперение, конструктивно очень похожие. По условиям соревнований требуется реалистичность полёта планера, хорошая планерность , дальность и точность приземления, поэтому был выбран плосковыпуклый профиль крыла с толщиной, близкой по масштабу к профилю прототипа. Размером нижней части прототипного профиля и поперечным углом V крыла решено было пренебречь. Для компенсации кабрирующего момента на законцовках крыльев применена аэродинамическая крутка на углы до -5° по передней кромке .

      Конструкция выполнена из стеклоткани с применением эпоксидной смолы (холодная формовка) с наполнителем из шарикового пенопласта, с проклейкой по верхней и нижней поверхностям силовых элементов в виде полосок углеволокна (лонжеронов).

    Сборка крыла ведётся на стапеле с последующей просушкой и фиксацией крыла грузами .

     Чистота поверхности под покраску обеспечивается черновой и чистовой обработкой наждачной бумагой разной зернистости.

1. 5.3.3. Изготовление хвостового оперения

•    Хвостовое оперение изготавливается аналогично крылу .

    Профиль сечения киля выбран симметричный двояковьшуклыи с относительной толщиной 4 мм ,а  профиль стабилизатора - плосковыпуклым из-за простоты его изготовления . Силовыми элементами являются лонжероны , выполненные из углеволокна и стрингеры в хвостовой балке также из углеволокна . Законцовки  хвостового оперения   сделаны из бальзы и запрофилированы. Сборка и просушка хвостового оперения производится на стапеле по технологии крыла с использованием клея «Z-POXY».

5.3.4 Установка системы посадки

    Шасси планера испытывает значительные ударные нагрузки вследствие довольно грубых посадок, поэтому сделано имитационным . Для сборки стоек шасси подобраны пары пластмассовых колес.

     Система посадки состоит из центральной и носовой лыжи , смонтированными   на корку фюзеляжа для посадки на поверхность ,а также хвостового костыля ..испытывающего значительные ударные нагрузки . Концевые дужки по законцовкам крыла обеспечивают сохранность крыла при жёстких посадках . При прохождении стендовой оценки осуществляется полный монтаж системы посадки планера , после прохождения стенда имитации убираются , оставляя лыжи и костыль . Элементы системы посадки изготавливаются из липы с применением клея «Z-POXY».

5.4. Общая сборка планера и копийная деталировка.

   При сборке узлов планера в единое целое вьшиливаются технологические отверстия для стыковки деталей согласно рабочему чертежу.

     Насухую ,без клея ,крыло и хвостовое оперение устанавливается на фюзеляж , проверяются установочные углы поверхностей, общая конфигурация обводов планера, единый масштаб. Сборка проводится с применением клея «Z-POXY», обрабатываются технологические зализы . После чистовой доделки поверхностей планера на плоскости наносятся элементы конструкции, посадочные щитки, люки, расшивка листов обшивки , имитация остекления фонаря кабины, внешнее оборудование и т.д. Конструкция покрывается двумя слоями серой грунтовки (автокраска «MOBIHEL»), просушивается.

     После полетных испытаний модель красится автокрасками «MOBIHEL» (устойчивыми  к истиранию) в соответствии с прототипом и на неё наносится мелкая деталировка -расшивка, рисунки ,бортовые номера, технологические надписи методом ручной прорисовки

6.        Весовая балансировка и полётные испытания модели.

   Так как расчётный центр тяжести модели находится на 8 мм позади передней кромки крыла, в носовой его части имеется отсек для балласта, который нагружается необходимым количеством свинца. Перед первым полётом, во избежании кренов, производится весовая балансировка половин крыла с помощью груза- свинцовой пластинки.

    Для выполнения определённых тактических задач в воздухе на модели установлены органы управления - трети рулей высоты и поворота - триммеры .Они балансируют модель на определённых режимах полета. С помощью руля поворота достигается прямолинейный полёт планера по курсу. Рули высоты предназначены для уменьшения или увеличения высоты полёта планера над землёй.

     Первые полётные испытания должны проводится на мягкий грунт (снег, песок , траву) в тихую погоду. Путём резкого толчка с руки с планированием на максимальную дальность запускают планер.    Особо надо отметить, что регулировка планера на открытом воздухе не подходит в условиях закрытого помещения, поэтому придётся заново проверить её.

• 7.Методические рекомендации

     Данная методическая разработка рекомендуется в качестве  учебного пособия для педагогов по авиамоделированию или начальному техническому моделированию  как структурная  цепочка рабочих действий для построения планера-копии.

8. Чертежи десантного планера HOTSPUR G.A.L-48

• 9. Список используемой литературы:
• Ермаков А.Е. -Простейшие авиамодели - Москва, Изд-во « Просвещение», 1989г.
• Журнал «Моделист-конструктор»- №12, 1977 г.
• Казневский В.П. -Аэродинамика в природе и технике - Москва, «Просвещение», 1985г.
• Лагутин О.В. -Самолеты на столе - Москва, Изд-во Досааф СССР, 1988г.
• Мерзликин В.Е. -Радиоуправляемые модели планеров -Москва, Изд-во Досааф СССР, 1982г.
• Тарадеев Б.В.-Летающие модели-копии- Москва, Изд-во ДОСААФ СССР, 1983г.
  Фетцер В.Л. -Авиация в моделях -Ижевск, «Удмуртия», 1992г.
• Учебный проект по авиационному моделированию. Тема: «Десантный планер периода Второй Мировой войны А-7» - Самара, 2003г.
• Учебный проект по авиационному моделированию. Тема: «Модель-копия планера КАИ-12 «Приморец» -Самара,2007 г.
• -mkmagazin.almanacwhf.ru.
• -www.topgun.rin.ru
• -www.aiewar.ru
• www.airshow.ru
• -www.aviations.narod.ru
• -modelisty.narod.ru
• www.cofe.ru/avia/G/G-4.htm
• aviacija.dljavseh.ru/.. ./General_Aircraft_G_A_L_48_Hotspur.html
• avia-museum.narod.ru/england/ga_gal-48.html
• www.tmaec.ru/avia/26/5245
• www.aviaforum.ru/archive