Махолет

Конструкцию летательного аппарата, именуемого махолетом, разработал еще Леонардо да Винчи. Но до сих пор никому не удалось построить машину, которая, махая крыльями, могла бы подниматься в воздух. Даже создание маленькой модели-копии такой машины сопряжено с большими трудностями.

Существует два типа моделей махолета: центропланные, центральная часть крыльев которых неподвижна по отношению к корпусу, и бесцентропланные с движущимися крыльями. Второй тип махолета - наиболее интересный по конструкции и самый сложный в изготовлении.

Приступая к изготовлению модели бесцентропланного махолета, многие из вас наверняка будут пытаться использовать уже известные принципы построения моделей, в частности заставлять работать резиновые жгуты своих моделей на скручивание. Но применять скрученную резину для создания тяги на моделях, масса которых измеряется десятками грамм, нецелесообразно. Попробуем объяснить это. Каждый из вас знает, что винт самолета вращается очень быстро: с частотой 50 об/с и более. Крылья же махолета движутся вверх и вниз значительно медленнее. Подсчитано, что для махолета, поднимающего людей, частота взмахов должна колебаться в пределах 0,5 - 1 взмах в секунду. Очевидно, что такой же, но в обратной пропорции должна быть разница в величине механических усилий, которые при одной и той же мощности двигателя воздействуют на движители самолетной и махолетной систем.

Модель махолета В. Федотова (рис. 96) уверенно набирает высоту. Крутящий момент на валу ее приводного механизма превышает 500 Н·м. А крутящий момент винта для полета самолета такого же размера и массы должен быть в 20 - 25 раз меньше. Отсюда следует вывод: пучки резиновых нитей в моделях махолетов должны работать не на скручивание, а на растяжение. Только при этом условии резиновый двигатель допустимой массы без особых дополнительных устройств способен создавать на валу достаточный крутящий момент. Однако такой способ использования резинового двигателя обладает существенным недостатком. Сильно растянутый жгут резины очень быстро расходует всю запасенную механическую энергию, и модель махолета успевает сделать 12 - 13 взмахов крыльями и пролететь по горизонтали всего 5 - 6 м.

Второе, что следует учитывать при изготовлении таких моделей, - способ работы машущего крыла. В движении крылья махолета должны периодически поворачиваться вокруг своих продольных осей, поэтому передняя кромка крыла по отношению к задней занимает разное положение. Для чего это нужно? Опускаясь, крылья давят на воздух, отбрасывая его к хвосту (см. рисунок). Силу давления крыльев можно разложить на две составляющие: подъемную силу и силу тяги. Поднимаясь, крыло занимает уже иное положение (см. тот же рисунок). Набегающий поток встречного воздуха ударяет в него, и снова возникает подъемная сила. Таким образом, подъемная сила создается не только тогда, когда крылья опускаются, но и когда они поднимаются.

Отсюда становится ясно, что при постройке махолета следует добиваться поворачивания крыльев в нужный момент навстречу набегающему потоку.

Рис. 96. Махолет

И еще одно обстоятельство, о котором необходимо помнить, создавая модели махолетов. Имеются в виду особенности приводного механизма. Винт самолета работает равномерно. В любой момент установившегося горизонтального полета он совершает максимум полезной работы. Машущие же крылья работают неравномерно, периодически. Самое большое количество полезной работы они совершают, когда опускаются. Очевидно, что приводной механизм моделей должен действовать также периодически. Обратимся к рисунку привода. На металлическую пластинку, припаянную к коленчатому валу модели и являющуюся его воротом или рычагом, наматывается нить. Она связана с резиновым жгутом двигателя модели. Максимальный крутящий момент на валу определяется по формуле: M=·h, где - сила натяжения резинового жгута, а h - плечо ворота (рычага). Величина h при вращении коленчатого вала непрерывно меняется, поэтому меняется и величина крутящего момента на валу модели. За один полный оборот вала крутящий момент всего лишь раз, да и то на короткое время, достигает максимального значения. Вот почему привод подобного рода более всего подходит для модели махолета.

Основу всей модели (см. рис. 96, общий вид) составляет круглая деревянная палочка 1, которая служит фюзеляжем модели. К ней прикреплены жестяная кобылка 2 и деревянная поперечина 10, удерживающаяся на фюзеляже деревянной накладкой 16. Кобылка и накладка скреплены с фюзеляжем нитками с клеем. К поперечине 10 нитками с клеем прикреплены подшипники 11, вырезанные из тонкой жести. В отверстия этих подшипников и накладки 16 вставлена стальная проволока диаметром 0,8 мм, концы которой загнуты по форме коленчатого вала 8. Две косоугольные пластинки 9, вырезанные из жести, припаяны к валу.

Крылья модели 15 сделаны из деревянных палочек (длинная - лонжерон, короткая - нервюра), соединенных нитками с клеем. Для увеличения прочности соединения можно использовать узкие полоски жести, согнутые под прямым углом.

К свободным концам палочек прикреплена стягивающая нить. Лонжерон изогнут наподобие лука. К нему надо приклеить авиамодельную бумагу (можно использовать и папиросную). После того как бумага приклеена, ее обрезают по форме рамки. Так получается легкое и достаточно гибкое крыло. Свободный конец лонжерона на длине 30 - 40 мм обструган по форме круглой палочки. Это нужно для того, чтобы подобрать нужный установочный угол крыла. Крыло соединено с фюзеляжем модели стальной махалкой 3, жестяной скобкой 4 и деревянной махалкой 5. Стальные махалки 3, вставленные в отверстия жестяной кобылки 2, способны совершать машущие движения. Жестяные скобки 4, надетые своими отверстиями на стальные махалки 3, позволяют прикрепленным к ним деревянным махалкам 5, а значит и крылу 15, совершать вращательные движения вокруг продольной оси лонжерона. Движениями крыльев управляют шатуны 7. Каждый шатун одним концом надет на колено коленчатого вала 8, а другим вставлен в вырезы деревянных махалок 5. В махалке шатун закреплен с помощью металлической шпильки 6. Скобочки 4 наглухо скреплены с махалками 5 нитками с клеем, а крылья к махалкам 5 прикреплены только нитками. Это позволяет опытным путем подобрать наивыгоднейший установочный угол для обоих крыльев.

Двигателем модели 13 служит пучок из трех или четырех параллельно связанных круглых резиновых нитей диаметром 1 мм. Длина каждой нити 100 - 120 мм. К обоим концам пучка прикреплены две суровые нитки 12 длиной по 250 мм. Свободные концы их с помощью петелек и крючков, сделанных из жести, закреплены на косоугольных пластинах 9. Пучок резиновых нитей сложен пополам и своим перегибом надет на конец деревянной палочки (фюзеляжа). Для этого на конце палочки перочинным ножом сделана выемка. Чтобы резиновый пучок не соскакивал с фюзеляжа, кончик последнего обмотан ниткой.

Стабилизатор - руль 14 поворотов махолета лучше изготовить отдельно, прикрепив кусочки писчей бумаги к небольшой соломинке или тонкой лучинке, а затем лучинку нитками с клеем примотать к фюзеляжу модели.

Особое внимание обратите на устройство шарнирных соединений приводного механизма модели. Соединяемые детали, например шатун 7 и коленчатый вал 8 или коленчатый вал и подшипники 11, фиксируются относительно друг друга толстыми шайбами или муфтами. Последние изготовляются из узкой дюралюминиевой полоски и плотно насаживаются на одну из соединяемых деталей, как, например, коленчатый вал махолета.

Умение правильно и красиво запускать модель махолета в воздух дается не сразу. Заведите мотор и возьмите модель за правый шатун тремя пальцами правой руки. Крылья при этом должны быть приподняты. Слегка подкинув модель вверх, быстро отнимите пальцы руки от приводного механизма. После первого же взмаха крыльями она устремится вперед. Изменяя установочный угол машущих крыльев и мощность резинового двигателя, можно добиться, что модель махолета будет не только летать в горизонтальном направлении, но и подниматься вверх, делать красивые виражи.

На модели махолета В. Федотова установлен резиновый двигатель, пучки резиновых нитей которого работают на растяжение. Это обстоятельство значительно сокращает, как уже отмечалось прежде, продолжительность полета. Нельзя ли сделать полет более продолжительным? Можно, если заставить пучки резиновых нитей работать на скручивание - тогда количество взмахов крыльями увеличится более, чем в десять раз. Выигрыш существенный. Только достигается он ценой значительного усложнения всей конструкции махолета. Этим и объясняется, почему таких моделей создано еще не так много. Основные направления, по которым здесь следует идти, - снижение массы модели, конструирование более совершенного (и в то же время простого) механического привода, создающего в различные фазы вращения оси разные по величине крутящие моменты. И последнее. Размышляя над тем, какой махолет лучше, не забывайте, что природа неистощима в своих "технических" находках, помогающих живым существам наилучшим образом приспособиться к среде обитания. Вот почему использование "патентов" природы помогает создавать еще более совершенные летательные аппараты.