Четверг, 23.Ноя.2017, 04:06
Приветствую Вас Гость

AviaHobby

Полезные статьи

Главная » Статьи » Полезные статьи

Подбор сервомеханизмов для привода рулевых поверхностей моделей самолетов
С увеличением интереса к большим моделям самолетов во всем мире и в нашей стране в частности, все более актуальным становиться вопрос о правильном подборе сервомеханизмов для привода рулевых поверхностей. Радует это вас, или пугает, но это та область знания, где без привлечения хотя бы небольшой науки не обойтись. Начнем с термина, который, должно быть, известен всем - крутящего момента рулевой машинки. Он измеряется в "кгxсм" и представляет собой произведение силы, которая передается рулевой тяге, на расстояние до оси вала сервомеханизма.

Так, рулевая машинка с крутящим моментом 3 кгxсм сможет приложить усилие 3 кг на расстоянии 1 см от вала, или (что более актуально для больших моделей) 1,5 кг на плече 2 см, и только 0,5 кг на 6 см. Если длина рычага сервомеханизма увеличивается, сила, передаваемая тяге, соответственно уменьшается.

Нагрузка

Теперь перенесемся в область не столь хорошо знакомую многим из нас. Речь пойдет о нагрузке на рулевую поверхность. Нагрузка эта возникает от действия распределенных аэродинамических сил при движении модели в воздухе. Многие пробовали высовывать руку из окна машины и знают, что сила встречного напора зависит от скорости. Точнее говоря, давление зависит от ее квадрата. Поскольку давление есть сила, приложенная к единице площади, мы сможем рассчитать силу, действующую на руку, или, применительно к теме - на рулевую поверхность. Касается это всего, будь то руль высоты, элерон или закрылок. Для расчета потребуется знать скорость, площадь рулевой поверхности и угол ее отклонения.

Чтобы дать некоторое представление о порядке сил, которые могут возникнуть, рассмотрим достаточно типичную для больших моделей пару рулей высоты Су-26 в масштабе 1:4, каждый из которых имеет среднюю хорду 10 см, длину 30 см, а их общая площадь равна 600 см2. Зададимся также максимальным углом отклонения 20 градусов. При скорости 50 км/ч сила равна лишь 0,23 кг. Но при 160 км/ч она уже составляет 2,57 кг, наглядно иллюстрируя квадратичную зависимость, о которой говорилось выше (в данном случае мы измеряем силу в "кг", хотя правильнее было бы говорить о "килограмм-силах" кГс). Элероны подобного самолета, имеющие хорду 8 см, длину 62,5 см, и площадь 1000 см2 каждый, испытывают силу в 4,3 кг при скорости 160 км/ч.

Здесь можно отметить, что тихоходные модели с большим лобовым сопротивлением, такие как копии бипланов, редко развивают скорость свыше 100 км/ч, а потому и нагрузки на рули у них не достигают столь значительных величин.

Выбор рулевой машинки

Для оценки потребного крутящего момента нам теперь потребуется немного математики. Предположим, что вышеупомянутые силы приложены на середине хорды рулевой поверхности. В таком случае, для вращения руля высоты модели самолета с хордой 10 см необходим крутящий момент, численно равный силе, умноженной на пять. Таким образом, на крутящий момент влияют не только площадь, но и хорда рулевой поверхности, и последний фактор обычно недооценивается при проектировании больших моделей. Нам осталось учесть еще один фактор. Приведенные вычисления предполагают равные углы отклонения рулевых поверхностей и рычагов сервомеханизмов. Но это не так, поскольку ход рулевых машинок составляет 40 градусов, что в два раза больше отклонения рулевых поверхностей, равного 20 градусов. Поэтому разделим полученный потребный крутящий момент на два. В итоге, для его вычисления нужно умножить силу на коэффициент 5/2=2,5. Таким образом, при скорости 160 км/ч для привода руля высоты необходим крутящий момент 2,57х2,5=6,4 кгxсм, а для элеронов 4,3х2,5=10,75 кгxсм. В случае, если мы намереваемся управлять каждой половиной руля высоты и элероном отдельным сервомеханизмом (что настоятельно рекомендуется), то полученные значения нужно уменьшить вдвое.
Получится 3,2 и 5,4 кгxсм соответственно. Первое значение вполне под силу стандартным рулевым машинкам, а второе потребует применения более "мускулистых", имеющих, скажем, 5 кгxсм крутящего момента. При выборе сервомеханизмов для больших моделей скорость отработки не важна, а сила и точность имеют первостепенное значение. Безусловно, можно найти относительно дешевые машинки нужной мощности, но их люфт относительно нейтрального положения, вероятно, приведет к флаттеру рулевых поверхностей.

Балансировка

Существуют и другие факторы, которые нужно принимать во внимание. Сервомеханизмам приходится также иметь дело с собственным весом рулей и элеронов. На маленьких моделях самолетов он незначителен, чего нельзя сказать о более крупных аппаратах. Так, инспекторы английского общества LMA не допускают к полетам модели весом более 20 кг, не оснащенные весовой балансировкой рулей. Большой руль высоты вполне может весить несколько сот грамм - для примера возьмем 500 г. Полученное ранее значение крутящего момента 3 кгЧсм может потребоваться только для того, чтобы поддерживать рулевую поверхность в нейтральном положении (на фигурах перегрузка увеличивает вес детали в десять и более раз). Кроме, того, весовая балансировка значительно снижает риск флаттера рулевых поверхностей.

Многие настоящие самолеты имеют следующую форму аэродинамической компенсации: какая-то часть руля высоты, элерона или руля направления выступает вперед от оси вращения. Это снижает аэродинамические нагрузки, передающиеся на сервомеханизм, и, опять же, служит борьбе с флаттером. В приведенных вычислениях мы игнорировали эти особенности, поскольку их влияние незначительно, хотя, несомненно, важно.

Под давлением

Наконец, рассмотрим самую нагруженную поверхность из всех - закрылок или посадочный щиток. Используем базовый подход, описанный выше. Примем угол максимального отклонения щитка равным 50 градусов, а его размеры равными: длина - 40 см, хорда - 10 см, общая площадь двух секций - 800 см2. Единственное отличие здесь в том, что угол отклонения больше, и то, что используется весь ход рулевой машинки от одного крайнего положения до другого. Если полный угол поворота рычага сервомеханизма равен 80 градусов, а закрылок отклоняется на 50 градусов, то коэффициент равен 8/5 = 1,6 вместо 2, как это было раньше. Это уже приводит к возрастанию потребного крутящего момента.

Вычисления показывают, что при скорости 160 км/ч необходим крутящий момент 24 кгxсм для полного выпуска щитков. Используя по две мощные рулевые машинки для каждой секции, можно решить проблему. Стоить такое решение, однако, будет дорого. Но в нем нет нужды. Если подобные нагрузки возникнут, они, скорее всего, оторвут закрылок. Остается принять концепцию большой авиации, то есть ввести ограничение по скорости, при которой разрешен выпуск закрылков. Вполне законен вопрос: как же это сможет реализовать пилот радиоуправляемой модели? Ведь он же не сидит в ее кабине, глядя на указатель скорости. Подойдем к проблеме с другой стороны. Подберем сервомеханизмы так, чтобы они были способны выпустить закрылки только при определенной скорости. Зададимся вполне подходящим значением в 80 км/ч. Этого вполне достаточно, учитывая, что скорость сваливания минимум в два раза меньше. По расчетам будет достаточно 6 кгxсм, то есть по одной обычной машинке на секцию.

Ну, а что, если кто-то случайно включит тумблер закрылков на запредельной скорости? Они выйдут на неполный угол, и, при этом, появится потребность в триммировании модели самолета по высоте. Перебалансировка даст пилоту знать об ошибке. В подобном происшествии нет ничего страшного, так как угол выпуска будет мал. Но не нужно этим злоупотреблять, так как сервомеханизмы в данном случае работают в режиме полного торможения и очень быстро разряжают аккумуляторы.

В заключение нужно сказать, что все приведенные рекомендации имеют смысл только при высокой жесткости проводки управления. При больших нагрузках сервомеханизм лучше устанавливать вблизи кабанчика руля и использовать наконечник тяги с шаровой опорой.

По материалам журнала «Моделизм Cпорт и Хобби»

Источник: http://www.avmodels.ru

Категория: Полезные статьи | Добавил: Vovik (26.Фев.2010)
Просмотров: 2901 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа
Категории раздела
Полезные статьи [30]
Модели самолетов [6]
Поиск
Календарь
Украина
Наш опрос
Авиамодели с каким размахом вы предпочитаете?
Всего ответов: 352
Чат
Статистика
Сайт Програми ДОСЯГТИ МЕТИ - анонси програм,відео Украина онлайн Rambler's Top100 Active Search Results
Украинские сайты о моделизме
Предыдущий Украинские сайты о моделизме Следующий

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Copyright MyCorp © 2017 |