Техника-молодежи №11 2000 г
 
 
ГЛАВНАЯ
СОДЕРЖАНИЕ
ВПЕРЕД
НАЗАД

В дельталетостроении давно наметился «кризис жанра». Все аппараты, выставляемые на выставках СЛД (сверхлегких летательных аппаратов), в Тушине, да везде, - как близнецы-братья. Скучно смотреть! И вдруг сообщение: в Подмосковье летает нечто совершенно удивительное - этакий дельтасамолет, биплан с мягким и жестким крыльями. Мы, естественно, быстро отыскали авторов чудо-машины, полетали от души, поснимали, а теперь предоставляем слово одному из создателей «Кометы-2», кандидату технических наук, шеф-пилоту Сайду СИТДИКОВУ.

Из застоя - в пике

Эпоха бурного развития дельталетов, начавших, как известно, свою историю с крыла Рогалло, пришлась на начало 70-х гг., когда пионеры нового движения стали предпринимать первые попытки ставить силовые установки на крыло дельтаплана (поначалу то же самое крыло Рогалло, аэродинамическое качество которого не превышало четырех единиц).

Двигатель закреплялся на специальной тележке, шарнирно подвешенной к крылу, на ней же размещалось и пилотское сиденье. Управление летательным аппаратом, который назвали мотодельтапланом, а позднее дельталетом, производилось точно так же, как и на безмоторном крыле - перемещением груза относительно вектора полной аэродинамической силы.

Принципиальная схема дельталета с тех пор практически не изменилась, и все последующие годы происходило лишь техническое совершенствование аппаратов.

К середине 80-х аэродинамическое качество дельталетов достигло 10, а мощность силовой установки возросла с 20 л.с. до 100! Естественно, такое изменение основных параметров не могло пройти бесследно...
Один в бескрайнем небе

Во-первых, совершенствование аэродинамических характеристик дельталета происходило за счет изменения геометрических и жесткостных параметров несущей поверхности, то есть крыла. Последнее - из двухконусного, с одинарной обшивкой, превратилось в трапециевидное (по форме в плане) с приличным удлинением и двойной обшивкой купола.

Короче говоря, продольный размер его сократился вдвое, что, в свою очередь, привело к резкому ухудшению характеристик устойчивости, которые в сочетании с низким расположением центра тяжести мототележки резко повысили вероятность попадания дельталета в режим так называемого «кувырка» (обратная петля Нестерова), при котором аппарат неминуемо разрушается.

Увеличение же размаха крыла привело к ухудшению характеристик поперечной управляемости, что в некоторой степени было компенсировано применением так называемой «плавающей поперечины» и предельным снижением поперечной устойчивости.

Во-вторых, с ростом мощности начало проявлять себя такое неприятное явление как «прокачка», которая представляет собой поворот мототележки, подвешенной под крылом, относительно рулевой трапеции под действием силы тяги винтомоторной установки. Причем, чем больше плечо и величина тяги относительно точки подвески, тем больше величина «прокачки».

При классической компоновке дельталета и мощности двигателя 80 л.с. величина «прокачки» на взлетном режиме составляет 0,8 -1м, намного больше, что можно парировать руками (0,5-0,6 м). В результате резко ухудшаются характеристики управляемости и растут требования к квалификации пилота.

Когда в конце 70-х гг., группа энтузиастов - сотрудники НИЛ и слушатели ВВИА им. Н.Е. Жуковского - решила посвятить свое свободное время исследованию аэродинамики крыла дельтаплана, им еще не были известны вышеперечисленные особенности классических дельталетов, а просто было желание разобраться в подробностях.

К 1983 г. в аэродинамической трубе были получены предпочтительные характеристики профилей мягкого крыла, исследована его аэродинамика и эффективность антипикирующего устройства на упругоподобной модели. Результаты были реализованы в нашей первой машине «АКС-1М» (В.Апаринов, А.Караск, С.Ситдиков).

Основные идеи получили дальнейшее развитие на всех последующих дельталетах. Это прежде всего крыло, выполненное без верхних расчалок, антипикирующие устройства, расположенные в концевых частях крыла, воздушный винт, заключенный в аэродинамическое кольцо.

В те годы крейсерская скорость полета дельтапланов составляла 60 -70 км/ч и вполне устраивала авиаторов-любителей, но не тех, кто искал практическое применение этим аппаратам. Простота их конструкции и дешевизна в производстве обещали экономические выгоды.

Машина, способная решать реальные задачи, должна была обладать более широким диапазоном скоростей при условии сохранения хороших взлетно-посадочных характеристик.

Таким образом, для увеличения крейсерской скорости было необходимо увеличить удельную нагрузку на крыло, а для сохранения взлетно-посадочной скорости - улучшить его несущие свойства, но современные дельталеты взлетно-посадочной механизации не имеют и реализация ее и на сегодняшний день проблематична.

Для удовлетворения всех противоречивых требований были проведены исследования аэродинамики дельталетов с целью выявления возможностей улучшения несущих свойств. Оказалось, что этого можно достичь, например, за счет реализации условий положительной интерференции крыла и струи толкающего воздушного винта (в наших компоновках получена отрицательная интерференция, т.к. воздушный винт находится под крылом - рис. 1).

Из графика видно, что наилучшие условия, с точки зрения несущих свойств, реализуются при верхнем расположении воздушного винта. При этом прирост подъемной силы существенно зависит от энерговооруженности. Мы в своих исследованиях этот параметр выражали через коэффициент тяги Ср = Р/gS, где Р - тяга воздушного винта, g- скоростной напор, S- площадь крыла. Естественно и то, что отсос потока над верхней поверхностью расширяет диапазон бессрывного обтекания (рис. 2).

Исходя из анализа вышеизложенных результатов, сложились особенности компоновки нашей первой «Кометы» (1987): сравнительно низкое расположение крыла по отношению к экрану (земной или водной поверхности); вынос плоскости воздушного винта за заднюю кромку таким образом, чтобы обеспечить положение оси воздушного винта возможно выше уровня задней кромки на взлетно-посадочных режимах; прохождение вектора тяги в непосредственной близости от точки подвески мототележки к крылу.

В результате, приближение крыла к экрану привело к приращению подъемной силы и аэродинамического качества на взлетно-посадочных режимах на 10 и 20 % соответственно (в сравнении с обычной компоновкой).

Вынос же плоскости винта за заднюю кромку способствовал ликвидации отрицательной и созданию положительной интерференции, что обеспечило прирост подъемной силы еще до 10-15% от ее исходной величины.

А прохождение вектора тяги воздушного винта в непосредственной близости от точки подвески привело к полному исчезновению «прокачки» как таковой.

Летные испытания «Кометы-1» в последующие четыре года подтвердили верность наших замыслов и вдохновили на создание следующей, уже двухместной машины. Проектируя «Комету-2», мы (А.Караск, С.Ситдиков, Ю.Щеголев) исходили из желания создать компактную, удобную и безопасную в эксплуатации машину, которая при снятом крыле могла бы выполнять функцию аэромобиля или аэросаней.

К сожалению, у подавляющего большинства конструкторов дельталетов бытует мнение, что при проектировании этих аппаратов нужно учитывать только аэродинамику крыла, а все, что под ним, просто игнорируется. Если такой подход как-то был оправдан при относительно малых скоростях и схематичной мототележке, то с ростом скорости и установкой на мототележку обтекателей, поплавков и т.п. такой подход стал просто гибелен.

К счастью, нам удалось этого избежать, а целостный подход к аэродинамической компановке дал свои результаты, и в 1993 г. аппарат был готов... После недолгих испытаний был проведен первый перелет по «Золотому кольцу». Правда, необычность компоновки поставила техническую комиссию фестиваля и оргкомитет перелета в трудную ситуацию, и все же после неурядиц «Комета» и ее конструктор-пилот отправились в полет.

 
Аппарат в транспортном положении
Собирают крыло

И несмотря на то, что маршрут мы прошли не до конца, а закончили в болоте под Юрьевом-Польским, перелет оказал огромную услугу в понимании достоинств и недостатков машины, и явился большой школой для самого пилота - в немалой степени благодаря пониманию и терпению организатора этого и последующих соревнований, президента федерации СЛА В.И. Забавы. Вообще, приключения, пережитые в эти чудесные дни, заслуживают отдельного рассказа, но о них в другой раз.

Весь последующий год ушел на доводку и испытания машины и к перелету 1995 г. по маршруту Москва - Волоколамск - Вязьма - Смоленск - Сеща - Брянск - Орел - Тула. К старту мы подошли во всеоружии, и перелет прошел без существенных замечаний. Можно было быть вполне довольными, но не давал покоя вопрос практического применения усовершенствованного дельталета.

А встал он ребром, так как появилась необходимость нашего экономического - да и просто физического выживания. После долгих размышлений, было принято решение создать на базе «Кометы» аппарат для выполнения авиахимработ в сельском хозяйстве. Я к тому времени имел определенный опыт таких работ на классических дельталетах и хорошо представлял характер предстоящих дел и всю полноту риска, с которым сталкивается пилот сельскохозяйственной авиации.

Было очевидно, что взлетная масса такого аппарата возрастет, а аэродинамическое качество снизится, поэтому, с целью сохранения взлетно-посадочных характеристик на достаточном уровне, было принято решение о некоторой перекомпоновке машины: установлено дополнительное нижне-заднерасположенное цельнометаллическое крыло, объединенное в единое целое с хвостовым оперением (рис. 3).

В результате такой модификации машина получила целый ряд преимуществ. Во-первых, нижнее крыло взяло на себя основную часть нагрузки от груза на заднем сиденье. Оно стало работать в условиях стопроцентной положительной интерференции с воздушным винтом, попутно обеспечивая его защиту от повреждения посторонними предметами, то есть от кустарников, камней и грязи из-под колес.
Установка крыла

Хвостовое оперение, выполненное по двухкилевой схеме со стабилизатором за воздушным винтом, кроме своей основной функции - обеспечения путевой и продольной устойчивости, - решало проблему уменьшения реактивного момента от воздушного винта примерно на 90% от исходной величины, а также явилось естественным ограждением, обеспечивающим безопасность окружающих.

Необходимая балансировка аппарата в целом и мототележки в отдельности выполняется подбором соответствующих плеч относительно точки подвески мототележки и направлением вектора тяги воздушного винта и полной аэродинамической силы нижнего крыла. Летные испытания в условиях авиахимработ показали, что «Комета» неприхотлива в эксплуатации, обеспечивает достаточный комфорт и безопасность экипажа в особых случаях.

Таковы основные принципиальные решения и наши общие соображения, исходя из результатов исследований. Теперь об основных конструктивных особенностях нашей «Кометы».

Верхнее крыло. Оно не имеет мачты с расчалками; конструкция боковых балок форменная; антипикирующие устройства расположены в консольных частях.

В связи с отсутствием верхней мачты с расчалками отрицательные нагрузки воспринимает лонжерон (он коробчатого сечения, клепаной конструкции). Расчетная эксплуатационная перегрузка Nyэ = 2, коэффициент безопасности для всех расчетных случаев f=1,5 (где f равен отношению разрушающей нагрузки к максимальной эксплуатационной), что гарантирует сохранность летательного аппарата при случайном выходе его за допустимые режимы полета. Положительные нагрузки, как и на обычном крыле, воспринимаются тросовыми расчалками, а лонжерон в этом случае работает как поперечина.

Мототележка состоит из корпуса, винтомоторной установки, шасси, спасательной системы.

Корпус, вернее, фюзеляж, - клепаной конструкции типа полумонокок. Он имеет двухместную полузакрытую кабину, в которой пилот и пассажир размещены тандемом. За спинкой сиденья пассажира расположены багажный и агрегатный отсеки, объединенные с моторным отсеком. «Работающая» обшивка - из дюралюминиевых листов толщиной 1 мм.

Съемный фонарь соединен шарнирно с пилоном фюзеляжа. Его передняя часть приподнимается при монтаже крыла, для пропуска рулевой трапеции в ее рабочее положение. Силовой элемент фонаря, каркасы сидения пилота и пассажира конструктивно включены в силовую схему фюзеляжа и выполнены с учетом требований правил пассивной безопасности.

Нижнее крыло - цельнометаллическое, трапециевидной формы в плане, имеет небольшую обратную стреловидность, конструктивно выполнено в виде центроплана, к которому на поворотных узлах крепятся консоли крыла. В транспортном положении консоли поворачиваются вверх на 90°. В сельскохозяйственном варианте на них размещаются распылители химнавески.
Аппарат готов к полету

Хвостовое оперение П-образной формы конструктивно объединено с центропланом. Винтомоторная установка включает двигатель Rotax - 582 мощностью 64 л.с. и воздушный винт.

Трехопорное шасси - с носовой стойкой. Все стойки шасси амортизированы. Нагрузка на переднюю стойку составляет 10% от суммарной, что обеспечивает возможность более раннего отрыва переднего колеса и, соответственно, более короткого разбега. Основные опоры пирамидального типа.

Капсула парашюта спасательной системы МБЭН «Кобра» установлена на моторной раме. Фал парашюта проходит вдоль элементов конструкции фюзеляжа и закреплен на пилоне, рядом с узлом навески крыла. Система обеспечивает спасение экипажа вместе с аппаратом при раскрытии парашюта на высоте не менее 40 м.

В заключение хотелось бы сказать, что наш небольшой коллектив полон творческих планов, и я надеюсь, что недалеко то время, когда мы со страниц журнала расскажем о нашей новой конструкции.

Фото Юрия ЕГОРОВА

на предыдущую страницу к началу этой страницына следующую страницу