Муниципальное автономное учреждение

дополнительного образования

«Центр туризма и детского творчества»

города Ялуторовска

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Каково прошлое и будущее авиамоделизма?

Автор: обучающийся объединения

технической направленности

«Авиамоделирование»

Жуков Владислав Викторович, 13 лет

Научный руководитель: педагог дополнительного образования

Казаков Валерий Иванович

тел.8(34535)2-01-92, e-mail: ztdim@mail.ru

РФ Тюменская область г. Ялуторовск

2016 год

Оглавление

Введение. 3

История авиамоделизма. 4

Авиамоделизм в наши дни. 5

Будущее авиамоделизма. 8

Мои модели. 9

Заключение. 10

Источники информаци

Введение

Тема «Прошлое и будущее авиамоделизма» мною выбрана не случайно. Вот уже несколько лет я занимаюсь в авиамодельном кружке, на базе «Станции юных техников». Строю летающие модели, участвую в соревнованиях, выставках городского и областного уровней и мечта об авиации становится явью. Поэтому все, что связано с авиамоделированием  вызывает у меня интерес. Я с большим удовольствием посещаю занятия, на которых приобретаю как теоретические знания, так и практические навыки в области технического творчества. Модель, изготовленная  и запущенная собственными руками, вызывает высокие чувства.                        

Авиамоделизм - первая ступень овладения авиационной техникой. Модель самолета - это самолет в миниатюре со всеми его свойствами, с его аэродинамикой, прочностью, конструкцией. Модели летательных аппаратов всегда играли и продолжают играть большую роль при научных исследованиях. Актуальность авиамоделизма для подрастающего поколения существует и поныне. Авиамодельный спорт очень увлекательный вид спорта, заниматься которым можно в любом возрасте. Занятия авиамоделированием приобщают к трудовой деятельности, служат средством  ориентации учащейся молодежи на инженерно-технические и военно-технические профессии, «отвлекают» от пребывания в «плену телевизора и компьютера», дарят  «живое» человеческое общение, возможность моделировать, конструировать, реализовать свои идеи  и стать успешным и конкурентноспособным, как сегодня принято говорить, в современном обществе.

Авиамоделирование – эта первая ступень к развитию авиации нашей страны. Я считаю необходимо приложить максимум усилий к его развитию. Мы – творцы современной истории авиамоделирования, и какой она будет, зависит от нас. Поэтому проблему его процветания, кому решать как ни нам.

Цель работы: изучить историю развития авиамоделизма и определить его перспективы на будущее.

Задачи:

1. подобрать литературу об истории развития авиамоделизма;
2. познакомиться с устройством модели летательного аппарата;
3. рассмотреть опыты реализации  и проектирования авиамоделизма;
4. выявить проблемы затрудняющие дальнейшее развитие авиамоделизма;
5. проанализировать полученные результаты;
6. выработать предложения по решению проблем развития авиамоделизма.

История авиамоделизма

Летающая модель не сразу называлась самолетом. Уменьшенная копия летательного аппарата, содействуя научным открытиям, принесла человечеству огромную пользу. Сконструированная в 1754 г. нашим великим соотечественником М. В. Ломоносовым модель для подъема метеорологических приборов явилась прообразом современного вертолета.

Модели играют большую роль в развитии авиации. На них проверяют идеи и технические новинки, ведут научные исследования. Так, опыты с летающими моделями оказали большую помощь А. Ф. Можайскому в создании первого самолета. На моделях он проверял теорию и правильность предположений, заложенных в основу проекта первого летательного аппарата.

Летающие модели — одно из лучших средств проверки правильности теоретических расчетов. В настоящее время создана теория, которая позволяет использовать результаты опытов, проводимых с моделями в аэродинамических трубах, при расчетах натуральных самолетов. Принципы полета, картину многих явлений, происходящих с самолетами в полете, проверяют и изучают на летающих моделях.

В наши дни летающая модель — одно из средств приобщения к авиации огромной армии школьников. Тысячи их конструируют летающие модели в школах, на станциях и в клубах юных техников, в спортивно-технических клубах. Авиамоделизм — это и вид технического творчества школьников, и массовый военно-технический вид авиационного спорта.

Дата рождения отечественного авиамоделизма — 2 января 1910 г. В этот день состоялись первые состязания летающих моделей. Самый дальний полет составил 17 м. Одним из организаторов этих состязаний был «отец русской авиации» Николай Егорович Жуковский, русский ученый, основоположник современной гидроаэродинамики. Содействовал распространению авиамоделизма К. Э. Циолковский, строивший и запускавший со своими учениками тепловые шары и воздушные змеи.

Ведущую роль в разработке проблем авиамоделизма сыграла Центральная авиамодельная лаборатория (ЦАМЛ), созданная в 1931 г. После этого открылись лаборатории и кабинеты во многих других городах, и авиамоделизм становится начальной ступенью подготовки авиационных кадров. Спорт — одно из направлений развития авиамоделизма на всех его этапах. В полной мере на соревнованиях происходила оценка спортивных и технических достижений моделистов. В 1952 г. авиамодельный спорт был включен в Единую спортивную классификацию, что безусловно отразилось и на его развитии.

В этот период появился новый вид моделей — комнатные. Для изготовления таких моделей применяли солому разных трав, обтяжку делали из микропленки. Масса комнатных моделей не превышала 5 г, запускали их в помещении. В марте 1941 г. на состязаниях московских авиамоделистов М. Зюрин установил всесоюзный рекорд продолжительности полета — 2 мин 33 с. Его модель при размахе крыла 400 мм имела массу 1,69 г.

В 1950 г. известный конструктор авиамодельных двигателей В. Петухов применил на своей модели новый двигатель с воспламенением рабочей смеси от сжатия.

В это же время среди конструкторов «малой авиации» широкое развитие получили кордовые модели — модели, летающие, но кругу и удерживаемые кордовой прочной нитью (или тросом). Полеты моделей на корде стали зрелищнее, способствовали вовлечению в авиамоделизм большой армии школьников.

Мировой рекорд скорости полета кордовой модели установил М. Васильченко на соревнованиях в Ташкенте в 1957 г. — 232 км/ч. Абсолютный рекорд скорости — 301 км/ч установил на международных соревнованиях в Брюсселе И. Иванников. Такую скорость развила его кордовая модель с реактивным двигателем.

В настоящее время в нашей стране широко распространены следующие классы моделей.

Свободнолетающие: планеры, резиномоторные (с резиновыми двигателями), таймерные, комнатные модели самолетов и вертолетов.

Кордовые: скоростные, пилотажные, гоночные модели, модели воздушного «боя», модели-копии самолетов.

Радиоуправляемые модели самолетов и планеров.

По правилам авиамодельных соревнований Международного авиамодельного кодекса FAI спортивные летающие модели разделяются на несколько классов и категорий по принципу полета, размерам, рабочему объему и виду двигателя, условиям соревнований.

Авиамоделизм в наши дни

Авиамоделизм — один из популярнейших видов технического спорта, которым в нашей стране занимаются тысячи школьников, студентов, рабочих и инженеров. Причем каждый выбирает тот класс авиамоделей, который более всего отвечает его интересам. Таких классов в авиамоделизме множество, однако все их можно сгруппировать в три достаточно больших отряда: отряд свободнолетающих моделей, отряд кордовых моделей и отряд радиоуправляемых авиамоделей.

Свободнолетающими модели называются потому, что вмешательство конструктора в их полет невозможно и любые регулировки или настройка модели завершаются в момент запуска. Среди свободнолетающих есть безмоторные — планеры, аппараты с простейшим двигателем — закрученной резинкой и модели с миниатюрным двигателем внутреннего сгорания. Моторы на таких моделях работают всего лишь несколько секунд, забрасывая за это время легкокрылые конструкции подчас на сотню метров вверх, а потом они совершают планирующий спуск. Выключают двигатель и переводят рули на планирование специальные часовые механизмы — таймеры, поэтому такие модели самолетов еще называют таймерными.

Модели, которыми спортсмен управляет с помощью проволочных нитей (корда), называют кордовыми. Летают они по кругу диаметром около 40 м. Причем "пилот" стоит в его центре, держит ручку управления. Точно так же, как летчик на настоящем самолете, моделист тянет ручку на себя — руль высоты отклоняется, и аппарат послушно летит вверх. Ручка отклонена от себя — и модель снижается. Такие модели очень нравятся ребятам. В отряде кордовых моделей много различных классов. Это и пилотажные — они способны продемонстрировать весь комплекс фигур высшего пилотажа. Есть среди них и скоростные — их конструкция и двигатели позволяют развивать скорость около 300 км в час! Это и модели-копии, миниатюрные подобия настоящих самолетов.

Особый класс моделей составляют гоночные, конструкция которых сочетает экономичность, удобство обслуживания, надежность запуска двигателя и высокие летные качества. На одном кордодроме одновременно могут соревноваться сразу три спортсмена с тремя гоночными моделями. Самый любимый ребятами класс моделей — модели воздушного боя. Это сравнительно несложные аппараты. Они сочетают в себе свойства пилотажных, скоростных и гоночных моделей, и вся суть их — скорость и маневр. Каждая из них несет в полете длинную бумажную ленту. Побеждает тот, кто пропеллером своей модели отрубит больший кусок ленты на модели соперника. Большое распространение получили авиамодели, которыми управляют дистанционно и без проводов. Делают это с помощью комплекта радиоаппаратуры — передатчика, находящегося в руках спортсмена-оператора, и приемника с рулевыми механизмами, смонтированного на борту модели.

Существует несколько классов радиоуправляемых моделей — как безмоторных, так и с двигателями внутреннего сгорания. И те и другие, пожалуй, самые сложные авиамодели. Их, скорее всего, можно назвать миниатюрными телеуправляемыми летательными аппаратами, вобравшими в себя многие достижения современной аэродинамики, технологии производства, микроэлектроники. В отряде радиомоделей также есть несколько классов. Например, радиоуправляемые пилотажные модели, способные выполнять даже те фигуры высшего пилотажа, которые невозможно сделать на настоящем акробатическом спортивном самолете; модели-копии, скрупулезно повторяющие не только внешний облик самолета-прототипа, но и особенности его конструкции, подробности оформления кабины; гоночные — на них спортсмены соревнуются на скорейшее прохождение определенной дистанции.

Кроме того, существует интереснейший класс безмоторных радиомоделей — это так называемые кроссовые планеры: управляемые спортсменами, они выполняют три упражнения — на наивысшую скорость, наибольшую дальность и наибольшую продолжительность полета. Чуть ли не ежегодно количество классов моделей увеличивается. Всеобщее признание получил, например, класс радиоуправляемых моделей вертолетов, представляющих собой последнее слово авиамодельной техники, технологии и спортивного мастерства. Какое направление бы вы ни выбрали, авиамоделизм может захватить каждого. И если для «моделистов выходного дня» главное – сам полет, взмывающая ввысь радиоуправляемая машина, то для «хардкоровых» любителей и профессионалов не менее интересен процесс создания и доведения до ума модели. Авиамоделизм многолик, а это значит, что место в нем найдется каждому.

Материалы и способы постройки моделей.

Если самые первые модели самолетов строились из незамысловатых материалов: сосновые рейки, папиросная бумага, казеиновый клей, фанера, то в наше время в авиамоделизме в качестве основных конструкционных материалов применяют различные стеклопластики, углепластики, пенопласты разных марок, различные сорта фанеры и древесины. Особенно котируется у моделистов 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 (т.е. у бальзы большая удельная жесткость). Советские моделисты, наверное, помнят времена, когда бальза ценилась чуть ли не на вес золота, а владевший бальзовым бруском приравнивался чуть ли не к небожителям. Жесточайший дефицит бальзы был связан с тем, что это дерево произрастает только в Южной Америке, а, как мы знаем из истории, в ту пору  СССР был отделен от остального мира «железным занавесом», а поэтому бальза поставлялась крайне редко и в небольших количествах. Сейчас «железный занавес» исчез, бальза появилась на прилавках всех модельных магазинов и теперь ее может купить любой рядовой моделист. Еще один материал, пенопласты, используют для заполнения пустот, как связующее звено между силовыми элементами (например, в крыле) и т.д.

Сейчас все большую популярность набирает потолочная плитка, вид экструдированного 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).

Структура 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.

Будущее авиамоделизма

Сложно сказать о будущем авиамоделизма. В советское время были люди, которые, в самом деле увлекались и занимались авиамоделизмом, а сейчас он, как вид спорта, теряет свои позиции. В некоторых регионах страны соревнования не организуются. Не в любом селе и даже городе имеются авиамодельные кружки, а если имеются не оснащены инструментами и материалами 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.

Мои модели

Эта схематичная модель планера, категории свободнолетающие.

">фото1

Планер сделан в основном из материалов деревьев Липы и Сосны. Стабилизатор и киль выполнены из потолочной плитки. Крыло обтянуто лавсаном.

">фото2

Моя первая радиоуправляемая модель «Воздушного боя». Планер сделан из пенопласта. Крылья усилены карбоновыми рейками. Элероны бальзовые. Киль сделан из поликарбоната. На планер установлен аппаратур: Бесколлекторный двигатель, контроллер, 2 сервопривода, батарея. Управление 6 канальным пультом управления.

Заключение

По результатам проведенного исследования, можно сделать вывод о том, что авиамоделизм возрождается и имеет незначительное развитие. Во времена  СССР авиамоделизму оказывалось большое внимание: в каждом городе было по несколько ДЮТов, СЮТов и т.д. С 90-х годов авиамодельные кружки стали закрываться. Финансирование прекратилось. В том числе и кружок в городе Ялуторовске был закрыт.

В наше время возрождается интерес общественности к авиамоделизму и возможности для его развития есть. В нашем городе кружок открылся вновь, имеется необходимое станочное оборудование, опытные педагоги дополнительного образования, материалы и инструменты регулярно обновляются и дополняются. Хотя говорить о значительной популярности данного вида спорта в городе еще рано. Можно предположить, что причинами этого факта являются:

1.незаинтересованность людей в занятиях авиамоделизмом, в частности родителей, нежелающих занять своих детей техническим творчеством;

2.компьютерная зависимость детей и подростков;

3.отсутствие льгот при поступлении 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;

4.отсутствие специализированных авиамодельных площадок для проведения «воздушных» мероприятий в черте города и привлечения внимания жителей к развитию авиации.

Анализируя полученные результаты, намечены пути решения проблемы развития авиамоделирования:

1.усилить популяризацию авиамодельного спорта среди детей и родителей через видеоролики, слайдовые презентации, рекламную продукцию, созданные странички в сети Интернет по авиамодельному спорту. В летний период времени организовать досуг детей, привлекая к занятиям авиамоделизмом.

2.обратиться с просьбой к властям о возобновлении льгот при поступлении детей в Вузы на соответствующую специальность.

3.создать и оборудовать площадку в местах массового скопления людей для проведения мероприятий по авиации.

17 декабря 2015 года на большой пресс-конференции В.В. Путин 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 эти слова  и авиамоделизм  в дальнейшем будет развиваться.

Источники информации

1. Каюнов Н.Т. Авиамодели чемпионов.: ДОСААФ, 1978. 162 с.
2. Гаевский О.К. Авиамодельные двигатели.-М.: ДОСААФ, 1958, -256 с.
3. Гаевский О.К. Технология изготовления авиационных моделей.–М.: Оборонгиз, 1952.
4. Рожков В.С. Строим летающие модели .: Москва «Патриот» 1990. 149 с.
5. Лебединский М.С. Авиамодели чемпионов СССР . ДОСААФ ,1970. 66с.
6. http://russian-bazaar.com/ru/content/5319.htm
7. http://www.avmodels.ru/articles/retro02.html
8. http://www.comgun.ru/modeling/5026-s-chego-nachinalsya-aviamodelizm.html
9. ru.wikipedia.org