Автор: Кошманов Илья Игоревич
Возраст: 17 лет
Место учебы: отделение среднего профессионального образования филиала Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический университет» в г. Кумертау «Авиационный технический колледж».
Город, регион: Республика Башкортостан, г. Кумертау
Руководитель: Мурзакова Назиля Ягангировна, отделение СПО филиала ФГБОУ ВПО «УГАТУ» в г. Кумертау «Авиационный технический колледж».
Историко-исследовательская работа: «Каково прошлое и будущее авиамоделизма?»
План:
1.Введение
2.История авиамоделизма
3.Авиамоделизм в наши дни
4.Будущее авиамоделизма
5.Некоторые из моих моделей
6.Заключение
7.Источники информации
Кто бы не хотел летать, как птица в небе? Посещать те места, которые мечтали увидеть. Ощутить себя свободным. И, наверное, каждый человек в детстве делал из бумаги простейший самолётик или воздушного змея, а потом с радостью запускал его. И некоторых людей, как и меня, завлек этот технический вид спорта. Я понял, что любой себя уважающий авиамоделист должен знать историю развития авиамоделизма. Я не раз задумывался о будущем авиамоделизма. Для того, чтобы понять, что же нас ждет в будущем, я решил покопаться в прошлом. И поставил такую цель: анализ развития авиамоделизма и его перспективы на будущее.
Задачи:
- Показать, что авиамоделизм является главным шагом развития большой авиации.
- Ознакомиться с устройством модели летательного аппарата.
- Рассмотреть опыты реализации и проектирования авиамоделизма.
- Выявить проблемы затрудняющие дальнейшему развитию авиамоделизма.
Первым, кто подошел к авиамоделизму, как ученый и инженер, был Леонардо да Винчи. Именно он первым высказал мысль о возможности вертикального взлета с помощью воздушного винта.
И в 1745 году он нарисовал первые эскизы летательного аппарата.
Первым же кто попытался построить геликоптер, был М.В.Ломоносов. В 1754 году Ломоносов построил небольшую модель, состоящую из двух винтов, вращающихся в разные стороны, пружинного двигателя, заключенного в металлическую коробку.
В 1784 году французские ученые Лоннуа и Бьенвеню продемонстрировали Парижской академии наук летающую модель геликоптера весом 85г. Два винта, расположенные один над другим, приводились во вращение от довольно необычного двигателя, напоминавшего лук для стрельбы.
Потом наступило время моделей с паровыми двигателями. В 1843 году английский изобретатель Уильям Хенсон в содружестве с великолепным механиком Джоном Стрингфеллоу строит аэроплан с размахом крыльев 45 м и весом 1360 кг. И хотя изобретатели использовали расчеты, которые были основаны на последних достижениях науки, аэроплан не взлетел. Хенсон одним из первых понял: прежде чем браться за постройку настоящей летающей машины, идею нужно проверить на модели. И вот вместе со Стрингфеллоу он строит модель весом 12 кг и с размахом крыльев 6 м. Модель взлетела, но англичане остались недовольны ее полетом: слишком неустойчивой она была в воздухе, да и мощность парового двигателя оказалась малой.
Альфонс Пено строил модели, с применением резинового жгута. На них он изучал устойчивость аэроплана в полете. В 1872 году Пено продемонстрировал модель, хорошо летавшую даже при сильных порывах ветра.
Русский капитан Александр Федорович Можайский свои опыты в самолетостроении начинал с моделей воздушных змеев. В 1876 моряк демонстрировал в столице модель самолета, который в 1882 г. стал первым в мире самолетом в натуральную величину, способный поднять в воздух человека.
Применение авиамоделей помогло Жуковскому открыть законы движения тел в воздушной среде и создать аэродинамику как науку. Именно он 2 января 1910 г. организовал первые соревнования по авиамоделизму, и был председателем жюри. Кроме этого среди участников состязаний был Андрей Николаевич Туполев, в будущем знаменитый авиаконструктор. Этим действием Жуковский Н.Е. дал толчок к развитию авиамоделизма в нашей стране. Так, в первых всесоюзных состязаниях летающих моделей в августе 1926 г. участвовало 70 спортсменов, а в 1967г. – около 500 чел. По всей стране стали открываться авиамодельные кружки. Даже в Великую отечественную войну люди не бросали занятия по авиамоделизму. Так в 1943 году в Ленинграде были проведены спортивные соревнования, а уже в 1945г. соревнования данного рода проводились почти во всех районах Советского Союза.Руководство авиамодельным спортом осуществляет Федерация авиамодельного спорта СССР. Вначале 1950-х г. Международная авиационная федерация (ФАИ) установила технические требования к авиационным моделям, а также четкие правила организации и проведения соревнований по авиамодельному спорту. С 1953 г. авиамодельный спорт входит в Единую спортивную классификацию СССР и становится равноправным видом спортивной деятельности. И с этого момента авиамоделизм считается не только хобби и образовательной сферой, но и одним из видов спорта.
Двигатели в авиамоделизме.
Появляются модели с внесенными новшествами.Так в 1930 г. Американец Билл Браун создает первый в мире калильный двигатель внутреннего сгорания для авиамоделей.
Маленькому Биллу, которому тогда было 7 лет, отец подарил книжку о авиамоделях. Мальчик очень увлекся созданием модели-копии двухмоторного самолета, но по чертежу на модели должны были стоять два резино-моторных двигателя, а на настоящей машине были ДВСы. Биллу очень хотелось, чтобы у этой модели были настоящие маленькие моторчики, как у оригинала. Изучать конструкцию бензинового мотора он начал со старого отцовского лодочного мотора. Затем, во время своей юности он не мог этим заниматься, так как его юность пришлась в период Великой Депрессии, и ему приходилось перебиваться случайными заработками. Постройку он начал уже в старших классах технической школы. Мотор же решил делать двухтактным – большая простота изготовления и эксплуатации. Каждую свободную минуту Билл проводил в мастерской отца на первом этаже дома. Самодельными были все детали двигателя. Даже миниатюрные свечи зажигания Браун сделал сам, на основе конструкции настоящих авиационных свечей. Изоляторы свечей он изготовил из слюды, а также собственноручно отливал все миниатюрные детали. И, наконец, его полностью самодельный двигатель завелся!А вскоре появляются компрессионные и искровые ДВС, которые используются по сей день.
Так же в авиамоделизме используют реактивные двигатели.Первый «народный» летающий двигатель разработал праотец всех микротурбин Курт Шреклинг в Германии. Начав создание простого, технологичного и дешевого в производстве реактивного двигателя, он создал несколько образцов, которые постоянно совершенствовались. Повторяя, дополняя и улучшая его наработки, мелкосерийные производители уже сформировали нынешний вид всех современных реактивных двигателей, которые сейчас мы можем видеть на полках авиамодельных магазинов.
 
И сегодня, в XXI веке, в авиамоделизме используют бесколлекторные электромоторы.
У бесколлекторного двигателя отсутствуют трущиеся части, что ограничивает ресурс работы мотора только ресурсом подшипников. Также они развивают высокую тягу и скорость. До изобретения бесколлекторного электромотора моделисты использовали обыкновенный коллекторный мотор.
Но моделисты использовали понижающий редуктор для увеличения крутящего момента, после чего можно было поставить винт большего диаметра. Использовать эти моторы было не выгодно: тяга двигателя, даже с редуктором, была крайне мала, поэтому эти моторы устанавливались только на небольшие самолеты (размахом до 1 метра). Положение усложнялось еще и тем, что химическая промышленность еще не достигла таких высот, каких мы видим сейчас. Поэтому на авиамоделях использовались сборки из никель-кадмиевых аккумуляторов – из тех аккумуляторов, которые мы можем увидеть, разобрав радиоуправляемую машинку. Основными недостатками этих аккумуляторов были большой вес и небольшой ток разряда. Но все изменилось при изобретении литий-полимерных аккумуляторов. Кроме того, посредником между электромотором и аккумулятором стоит регулятор скорости. В наши дни эта комбинация (бесколлекторный мотор, регулятор скорости и литий-полимерный аккумулятор) часто применяется в авиамоделизме.
Материалы и способы постройки моделей.
Со временем и материалов для изготовления авиамоделей становятся больше и они становятся доступны каждому авиамоделисту. Так в годы СССР авиамоделисты строили свои модели из реек,папиросной бумаги, казеинового клея, фанеры, а сегодня в наше время в авиамоделизме в качестве основных конструкционных материалов применяют различные стеклопластики, углепластики, пенопласты разных марок, различные сорта фанеры и древесины. Особенно популярное дерево у моделистов приобрела бальза – крайне легкая (p=120кг/м3) древесина светло - кремового оттенка. Это дерево широко применяется в моделизме. Бальзу чрезвычайно просто обрабатывать. При одном и том же весе конструкции из бальзы получаются более жесткими, чем, например, из сосны.Еще один материал, пенопласты, используют для заполнения пустот, как связующее звено между силовыми элементами.Сейчас все большую популярность набирает потолочная плитка, вид пенопласта. Этот материал удобен тем, что он легко обрабатывается, у него низкая плотность, а также доступность и легкость постройки моделей. Из этой воздушной плитки в домашних условиях коробчатую конструкцию из листового материала построить куда легче, чем, например, взять пенопластовый брус, а затем делать фюзеляж из цельного куска.
На сегодняшний день по технологиям постройки модели делятся на наборные и формованные. Особенность наборных моделей – каркас из дерева (как правило, из бальзы, сосны и фанеры) и мягкая обшивка (авиамодельные пленки, папиросная бумага). Формованные или композитные же модели делаются путем формования в матрице стеклоткани с полиэфирной смолой. Иногда используется углеткань. Композитные модели делать выгодно при мелкосерийном производстве, т.к. изготовление матрицы, ее доработка, шлифовка – дела крайне трудоемкие. Но при серийном производстве это окупается – модели из форм выходят одинаковые, красивые, к тому же, модель можно покрасить прямо в форме, что облегчает ее изготовление. Наборные конструкции больше подходят для одиночного производства, они эстетичные (хотя это мое субъективное мнение, возможно, кого-то больше привлекают формованные модели).
Конструкция модели самолета.
На сегодняшний день летающая модель состоит из нескольких элементов, каждый из которых содержит много деталей. В фюзеляж входят нос, хвостовая часть, площадка крепления стабилизатора, крыльевые штыри и оборудование. Каждое крыло, и стабилизатор имеют лонжерон, нервюры и кромки (переднюю и заднюю). Киль состоит из нервюр, кромок и руля направления. На крыльях самолета размещают элероны, а иногда закрылки, предкрылки и тормоза. Все части модели присоединяются к фюзеляжу: киль крепится к хвостовой части, стабилизатор – к специальной площадке, крылья надеваются на крыльевой штырь или крепятся резинками или болтами. Все модели начинаются с чертежа, затем делаются шаблоны на материалы, из которых будет изготавливаться будущая модель.
Классификация моделей.
С каждым годом модели становились все сложнее и появились две основные группы: не летающие и летающие модели. Не летающая модель это копия исторического или современного самолета, повторяющая геометрические формы, а иногда даже и конструкцию прототипа. Летающие модели делятся на 3 класса: свободно-летающие, кордовые и радиоуправляемые. Каждый класс разбит на категории. К классу свободно летающих моделей относятся модели планеров (F-1-A),резиномоторные (F-1-B), таймерные (F-1-C) и комнатные модели самолетов и вертолетов (F-1-D). Модель планера — безмоторного летательного аппарата, способного парить в восходящих потоках воздуха — запускается так же, как воздушный змей. У резиномоторной модели тяга создается винтом, который приводится в движение резиновым двигателем. Полет таймерной модели ограничивается специальным механизмом — таймером. Со старта модель взлетает с работающим двигателем. Соревнования комнатных моделей проводятся только в помещении. Такие модели очень легкие (1 —10 г) и небольшие. В класс кордовых моделей входят: скоростные (F-2-A), пилотажные (F-2-B), гоночные (F-2-C), воздушного боя (F-2-D), а так же модели-копии самолетов. Модели этого класса в полете связаны со своим пилотом-моделистом двумя кордами. Они летают по кругу и маневрируют в воздухе только за счет отклонения вверх или вниз рулей высоты. Класс радиоуправляемых моделей подразделяется на пилотажные (F-3-A), модели-копии самолетов (F-4-C) и планеров (F-4-D). Этот вид появился с изобретением аппаратуры радиоуправления. С этого момента начинается жизнь беспилотных летающих аппаратов.
Сложно сказать о будущем авиамоделизма. Раньше в советское время авиамоделизму уделяли больше внимания, государство финансировало и организовывало соревнования. Тогда были люди, которые, в самом деле увлекались и занимались авиамоделизмом, а сейчас он, как вид спорта,теряет свои позиции. В некоторых регионах страны соревнования проходят чисто для галочки. В авиамодельных кружках становиться меньше инструментов и материалов для изготовления моделей. Авиамоделизм начинает превращаться в некое простое развлечение. Печально, что все больше и больше людей покупают готовые авиамодели, и нет желания строить их своими руками. Ведь именно в этом и заключается смысл авиамоделизма.
Зато есть некоторые продвижения в электроники авиамоделизма. На сегодняшний день электродвигатели стали еще мощнее, и они составляют хорошую конкуренцию ДВС, ничем им не уступая. Возможно, что двигатели на электрической тяге полноценно заменят ДВС. Постоянно происходит миниатюризация бортовой электроники.С изобретением литий-полимерных аккумуляторов возросла производительность радиоуправляемых самолетов. В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов они легче, у них высокое напряжение и большой ток отдачи. Радиоаппаратура авиамоделей буквально за 10 лет перешла к компьютеризированным передатчикам, появились аппаратуры с множественными функциями, которые можно настраивать и менять через компьютер и даже в самой аппаратуре. И этот прогресс не останавливается.
Авиамоделизм прогрессирует, потому что появились новые летательные аппараты, которые называются мультикоптерами.
Мультикоптер — это летательный аппарат с произвольным количеством несущих винтов, вращающихся диагонально в противоположных направлениях. Один из первых квадрокоптеров, который реально оторвался от земли и мог держаться в воздухе, был создан Георгием Ботезатом и испытан в 1922 году.
Недостатком этих аппаратов была сложная трансмиссия, передававшая вращение одного мотора на несколько винтов. Изобретение хвостового винта и автомата перекоса положило конец этим попыткам. Новые разработки начались в 1950-е годы, но дальше прототипов дело не продвинулось. Новое рождение мультикоптеры получили в XXI веке, уже как беспилотные аппараты. Благодаря простоте конструкции мултикоптеры часто используются в любительском моделировании. Мультикоптеры имеют 2 или более винтов постоянного шага . Каждый винт приводится в движение собственным двигателем. Половина винтов вращается по часовой стрелке, половина — в противоположном направлении, поэтому хвостовой винт мультикоптеру не нужен. Маневрируют мультикоптеры путём изменения скорости вращения винтов. Например:
· ускорить все винты — подъём;
· ускорить винты с одной стороны и замедлить с другой — движение в сторону;
· ускорить винты, вращающиеся по часовой стрелке, и замедлить вращающиеся в противоположном направлении — поворот.
Главной частью мультикоптера является его микропроцессорная система.
Она переводит команды радиоуправления в команды двигателям. Чтобы обеспечить стабильный полет, мультикоптеры в обязательном порядке снабжают тремя гироскопами, фиксирующими крен аппарата. Как вспомогательный инструмент, иногда, также используется акселерометр, данные от которого позволяют процессору устанавливать абсолютно горизонтальное положение, и датчик барометра, который позволяет фиксировать аппарат на нужной высоте. Также, применяют сонар для автоматической посадки и удержания небольшой высоты, а также для облёта препятствий. И самое главное — GPS- приемник, позволяющий записывать маршрут полёта заранее, с компьютера, а также, возвращать аппарат в точку взлёта, в случае потери управляющего радиосигнала, или снимать параметры полёта оперативно.
В настоящее время возможно создание квадрокоптера в домашних условиях. Для этого нужно:
- Полетный контролер
- Рама
- Винтомоторная группа
- Аккумулятор
- Пульт управления
Благодаря изобретению мультикоптера, сегодня разрабатывают и создают радиоуправляемые самолеты с вертикальным взлетом.
Эта модель класса планера, категории таймерных. Называется «Кошмар-ИК». Планер сделан в основном из потолочной плитки. Укрепляющими частями являются стрингеры по бокам фюзеляжа и лонжерон крыла. Они сделаны из сосны. В первом полете планер плохо летал и был не устойчив, а при добавлении газа планер стремился вверх. Все разрешилось, когда мотор отклонили вниз и добавили съемные ушки.
Модель двух моторного гидроплана. Он в основном состоит из потолочной плитки. Были проблемы с электромоторами. Они запускались не одновременно, а скорость вращения одного мотора была выше, чем у другого. Пришлось настраивать регуляторы скоростей с помощью программатора.
На сегодняшний день идет разработка копии модели АН-2, который будет выглядеть вот так.
В нашем авиамодельном кружке им. А.С. Палатникова уже используются квадрокоптеры, как в спортивных состязаниях, так и просто в любительском моделировании. Вот так выглядит сборка квадрокоптеров.
Во времена СССР авиамоделизму оказывалось большое внимание: в каждом городе было по несколько ДЮТов, СЮТов и т.д., в кружках каждому мальчишке выделялось необходимое количество материалов, горючее, в каждом крупном городе было несколько кордодромов для запуска моделей. А с 90-х годов было все заброшено. Финансирование прекратилось. Были закрыты авиамодельные кружки, авиационные предприятия. Оставались только те кружки, которые имели спонсора. В том числе и наш клуб имени А.С. Палатникова финансируется Кумертауским авиационным производственным предприятием.
Но и современные мальчишки с удовольствием мастерят своими руками воздушных змеев и самолеты, и сами же зарабатывают деньги на необходимые материалы - торгуют моделями собственного изготовления. А запускать модели помогают оставшиеся авиамоделисты.
По моим наблюдениям можно сказать, что в наше время для развития авиамоделизма есть большая возможность, потому что в нашей стране с малых лет можно ходить в технические клубы, заниматься исследовательскими работами, читать авиамодельные журналы и изобретать. И сегодня в 21 веке, к счастью, мы имеем такую вещь как интернет. Любой желающий стать авиамоделистом или сам авиамоделист может изучить историю авиамоделизма, научиться изготавливать модели, ознакомиться с моделями и так далее.
Многие считают авиамоделизм днем вчерашним. Практически он держится на энтузиазме небольшого количества людей, которые и не дают ему умереть, практически все соревнования и мероприятия организовываются за счет спортсменов и их спонсоров.
Сегодня моделизм постепенно становится частью индустрии развлечения. Ведь раньше все авиационные заводы имели свои авиамодельные лаборатории, где воспитывали будущих инженеров и высококвалифицированных рабочих для авиационных предприятий. А сейчас отменены льготы для поступления в авиационные вузы для детей, увлеченных авиамоделизмом: абитуриенты, владеющие знаниями по истории авиации, авиамоделизма и имеющие определенную инженерную подготовку (все-таки, чтобы создать модель, нужно многое знать и уметь), поступают на тех же условиях, что и учащиеся, просто разбирающиеся в физике, математике. Внимание властей к авиамоделизму снизилось, не понимается значение технического творчества страны в целом. Я считаю, для того, чтобы исправить ситуацию с моделизмом в нашей стране, во-первых, необходимо финансировать СЮТы и прочие кружки на государственном уровне. Во-вторых, необходимо выделить средства для постройки кордодромов и специализированных авиамодельных площадок. В-третьих, необходимо предпринять какие-либо программы для развития научно-технического творчества. Кстати, в 2015 году в рамках Международного авиационно-космического салона МАКС-2015 открылся Международный фестиваль детского и молодежного научно-технического творчества «От винта!». Виктория Соболева обратилась к президенту РФ с просьбой организовать в Сочи Молодежную инженерную олимпиаду, участниками которой станут школьники, студенты, молодые специалисты. Путин идею оценил положительно. Так же 17 декабря 2015 года на большой пресс-конференции он говорил про авиацию: « Мы должны ориентировать всех наших производителей, в том числе производителей авиационной техники, на то, чтобы они развивали такое качество производства, которое бы создавало конкуренцию их партнерам во всем мире». Надеюсь, что это не пустые слова и авиамоделизм в дальнейшем будет развиваться.
- Бородин В.А. Авиамодельный пульсирующий воздушно-реактивный двигатель.-М.: ДОСААФ, 1951.
- Гаевский О.К. Авиамодельные двигатели.-М.: ДОСААФ, 1958, -256 с.
- Гаевский О.К. Технология изготовления авиационных моделей. –М.: Оборонгиз, 1952.
- ДузьИ. Паровой двигатель в авиации. М.: Оборонгиз, 1939 г.
- http://www.rcdesign.ru/articles/engines/lipol
- http://russian-bazaar.com/ru/content/5319.htm
- http://www.avmodels.ru/articles/retro02.html
- http://www.comgun.ru/modeling/5026-s-chego-nachinalsya-aviamodelizm.html
- ru.wikipedia.org
- http://oficery.ru/preports/17570
- Интервью Шумских Виктора Александровича и Фарафонова Олега Юревича, преподавателей авиамодельного кружка в ЦЮТ им.А.С. Палатникова.
|
