Понедельник, 29.11.2021, 19:55
Приветствую Вас Гость | RSS
Девятнадцатая олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Работы 1-го тура » В процессе подготовки

Разработка и изготовление прототипа транспорта будущего – модели радиоуправляемого конвертоплана «ЯМАЛ»

Автор: Гембицкий Егор
Возраст: 13 лет
Город, регион: Новый Уренгой, ЯНАО
Научный руководитель: Сердюков Андрей Иванович, учитель технологии, 
муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №3»

«Разработка и изготовление прототипа транспорта будущего – модели радиоуправляемого конвертоплана «ЯМАЛ»»

Цель проекта: Создание летающей модели конвертоплана, аппарата, сочетающего в себе достоинства вертолёта (вертикальный взлёт) и самолёта (большая крейсерская скорость). 
Задачи проекта: 
- на основании анализа истории развития авиации рассмотреть основные примеры реализации летательных аппаратов данного типа; 
- проанализировать конструкции прототипов и серийных конвертопланов;
- сконструировать летающую модель конвертоплана, используя программу трехмерного моделирования КОМПАС 3D, учитывая недостатки прототипов;
- изготовить летающую, радиоуправляемую модель конвертоплана с применением аддитивных и лазерных технологий;
- спрогнозировать дальнейшее развитие данного типа техники.
Создание подобных машин позволило бы принципиально изменить и расширить схему воздушных перевозок — для взлета и посадки конвертоплана требуются относительно компактные площадки, поэтому они смогут собирать пассажиров и грузы в небольших, отдаленных населенных пунктах, где строительство полноценного аэродрома экономически нецелесообразно, либо невозможно из-за природных условий, при этом скорость полета практически равна скорости турбовинтового самолета регионального класса, что позволит экономить топливо и сократить время работы, относительно использования для этих целей вертолета, за счет использования подъёмной силы крыла.

Конвертоплан — летательный аппарат с поворотными движителями (как, правило, винтовыми), которые на взлёте и при посадке работают как подъёмные, а в горизонтальном полёте — как тянущие; при этом подъёмная сила обеспечивается крылом самолётного типа. Обычно, двигатели поворачиваются вместе с винтами, но могут поворачиваться только винты.
 Идея создания конвертоплана не так нова, как кажется. Уже в 20-30-е годы прошлого столетия авиаконструкторы развитых государств начали работу в этом направлении. В 1936 году в Московском авиационном институте (МАИ) состоялась защита проекта «Сокол» – летательного аппарата с поворотным крылом. Автору проекта удалось предсказать развитие конвертопланов за 30 лет до первого построенного образца в 1964 году, когда американскими компаниями Vouht, Ryan и Hiller был создан военно-транспортный винтокрыл ХС-142А. (Рисунок I) 

  
В Советском Союзе с 1972 года велась разработка винтоплана Ми-30, способного перевозить до 5 тонн груза и 32 пассажира. Планировалось создать и боевую модель. Винтоплан был включен в программу вооружения страны на 1986-1995 годы, но задумке было не суждено воплотиться в жизнь. (Рисунок II) 
Одним из наиболее интересных летательных аппаратов, не имеющих аналогов в других странах, является американский конвертоплан V-22 «Оспри». Его разработка заняла 25 лет, министерство обороны США затратило на программу 20 млрд. долл. и, как ожидается, затратит еще 35 млрд. долл. Стоимость одного серийного аппарата оценивается в 110-120 млн. долл. (Рисунок III, Рисунок IV)  Применение у летательного аппарата сугубо военное, но в ближайшем будущем начнется производство гражданского и более легкого конвертоплана AgustaWestland (Августа Вест ланд) AW609 (Рисунок V). 

 
AW609 также будет разгонятся до 510 км/ч, но вместе 24 десантников будет везти 9 пассажиров и 2,5 тонн груза. Проанализировав прототипы конвертопланов и серийные образцы, их преимущества и недостатки, была выбрана компоновочная схема будущей модели – четырёх двигательный конвертоплан с развитой площадью крыла и оперения. Прототипом послужил Curtiss-Wright (Кёртис Врайт) X-19 — исследовательский конвертоплан (Рисунок VI). Такая схема даёт преимущество в обеих режимах полёта, в вертолётном – лёгкость балансировки аппарата в горизонтальной плоскости, в самолётном режиме – высокая скорость и грузоподъемность.

 

Выбрав схему конвертоплана, мною была разработана модель в программе САПР Компас 3D. (Рисунок VII, Рисунок VIII)  Создание модели в системе трехмерного моделирования, позволило применять для изготовления деталей аддитивные и лазерные технологии. Модель конвертоплана была преобразована в формат DXF - открытый формат файлов для обмена графической информацией между приложениями САПР (Рисунок IX) , и при помощи программы RDWorksV8 создан лист резки материала для использования на лазерном гравере. (Рисунок X)  Фюзеляж, крылья и оперение выполнены из пенополистирола толщиной 5 мм. (подложка под ламинат). Это не дорогой, доступный материал, отличается малым весом и достаточной прочностью в собранной конструкции. Резка выполнялась на лазерном гравере (Рисунок XI, Рисунок XII) 

 

     

 

Аддитивные технологии - послойное наращивание и синтез объектов. Внутренние механизмы и детали были нарисованы в программе Компас 3D и распечатаны на 3D принтере Picaso Designer Pro, что позволило значительно сократить время создания модели (Рисунок XIII, Рисунок XIV, Рисунок XV)

  

После изготовления всех деталей, приступил к сборке и настройке конвертоплана.(Рисунок XVI, Рисунок XVII, Рисунок XVIII). Модель управляется посредством радиосигнала, используемая электроника и материалы доступны и не дороги. Данную модель возможно использовать в качестве экспериментальной, для исследований поведения в воздухе летательных аппаратов такого типа.

  

Создание подобных машин позволило бы принципиально изменить и расширить схему воздушных перевозок — для взлета и посадки конвертоплана требуются относительно компактные площадки, поэтому они смогут собирать пассажиров и грузы в небольших, отдаленных населенных пунктах, где строительство полноценного аэродрома экономически нецелесообразно, либо невозможно из-за природных условий, при этом скорость полета практически равна скорости турбовинтового самолета , что позволит экономить топливо и сократить время работы, относительно использования для этих целей вертолета, за счет использования подъёмной силы крыла.. При таком подходе конвертопланы не вытеснят обычные реактивные и турбореактивные самолеты (в том числе и региональные), но станут ценным дополнением к ним.

Этапы работы

Используемые технологии

Результат

Анализ истории развития конвертопланов

Исследование

Изучено: Компоновочные схемы летательных аппаратов, перспективы развития конвертопланов

Разработка модели в программе Компас 3D

Трёхмерное компьютерное моделирование

Создана трехмерная модель конвертоплана с учетом преимуществ и недостатков прототипов, разработаны детали и внутренние механизмы

Изготовление деталей планера

Лазерные технологии

Изготовлены детали фюзеляжа, крыльев, оперения, изучена программа лазерной резки и принципы работы лазерного гравера

Изготовление внутренних деталей и механизмов

Аддитивные технологии

Изготовлены внутренние детали и механизмы модели методом 3D печати, изучены принципы прототипирования и работы в программе слайсере Polygon X и работа с 3D принтером

Сборка и настройка модели

Конструирование, прототипирование

Собрана модель конвертоплана, изучена строительная механика летательных аппаратов, работа с материалами и инструментом, принципы настройки радиоуправления, и летающих моделей

 

Список использованных источников и литературы
1.    https://www.google.ru
2.    http://old.mirf.ru/Articles/art5303.htm
3.    Авиамоделирование. Гаевский О.К.  3-е изд., перераб. и доп., М.: Патриот, 1990.
4.    Теория полета летающих моделей А.А. Болонкин Издательство ДОСААФ .
5.    С.Клементьев. Управление моделями по радио. Москва 1995.
6.    https://kompas.ru/solutions/education/
7.    https://picaso-3d.ru/ru/

Категория: В процессе подготовки | Добавил: Egor_Gemba (08.11.2021) | Автор: Гембицкий Егор Александрович
Просмотров: 86 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК
НА УЧАСТИЕ
В 19-й ОЛИМПИАДЕ
ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ
И ПРИЁМ РАБОТ
ОТКРЫТЫ!
Календарь
Их многие читают
Шишкин Кирилл Ярославович (2807)
Акопов Эдуард (681)
Власов Андрей Юрьевич (591)
Попов Егор (511)
Александр Алексеевич Понушков (476)
Саматов Кирилл Игоревич (464)
Тамочкина Алёна (434)
Казанцев Никита Андреевич (414)
Газизов Ильшат Рамилевич (405)
Кочегаров Захар Егорович (400)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2021