Статическая неустойчивость по продольному каналу успешно используется в военной авиации на протяжении 40 лет. И лишь только сейчас найдено техническое решение проблемы ее использования в кордовых пилотажных моделях. Особая ценность этого решения заключается в исключительной простоте тех средств, которыми оно осуществляется. В отличие от военных самолетов, которые постоянно статически неустойчивы, в изобретении московского школьника Влада Матвеева модель постоянно статически устойчива и, лишь, при выполнении углов квадратных и треугольных фигур используется продольная неустойчивость. На это техническое решение выдан патент РФ на изобретение № 2702279.
Кордовая пилотажная модель самолета содержит выполненное с обратной стреловидностью крыло 1, фюзеляж 2, две двигательные установки 3. Аэродинамические управляющие поверхности представлены в виде рулей высоты 4, размещенных на крыле 1, и цельноповоротного переднего горизонтального оперения (ПГО) 5.
Система управления по продольному каналу включает в себя главную качалку 6 с кордами 7, тягу 8, связывающую качалку 6 с рулями высоты 4, вспомогательную качалку 9 и тягу 10, служащую для отклонения ПГО 5 на больших углах атаки (см. фиг. 2). ПГО 5, главная качалка 6 и вспомогательная качалка 9 укреплены на фюзеляже с помощью шарниров 11, 12 и 13. ПГО 5 отклоняется с помощью жестко связанного с ним кабанчика 14, на который при больших углах атаки воздействуют шип 15 прямого пилотажа или шип 16 обратного пилотажа. Шипы 15 и 16 жестко закреплены на тяге 10.
Управление моделью осуществляется следующим образом. На фиг. 2 сплошными линиями показано положение управляющих поверхностей, крыла и элементов системы управления при горизонтальном нормальном полете модели. При этом для наглядности качалки 6 и 9 условно повернуты на 90 градусов. В этом случае угол атаки крыла 1 модели является малым и составляет примерно плюс 2 градуса. Контакт между шипами 15 и 16 с кабанчиком 14 отсутствует, поэтому ПГО 5 не связано с системой управления, оно само ориентируется по потоку, т.е. работает во флюгерном режиме, вследствие чего подъемная сила им не создается. Поскольку ПГО 5 ориентировано вдоль встречного потока, по отношению к продольной оси модели оно наклонено под углом минус 2 градуса. Вследствие того, что подъемная сила создается только крылом 1, центровка модели соответствует схеме «бесхвостка» и ее центр масс находится на 15-20% от начала средней аэродинамической хорды (САХ) крыла, чем обеспечивается продольная устойчивость полета модели.
На чертежах не отражено наличие балансирного груза, но балансировка ПГО совершенно обязательна для его работоспособности.
Вторым режимом полета модели является выполнение круглых фигур пилотажного комплекса. При этом рабочими являются средние углы атаки, находящиеся в области плюс 6 градусов. В этом режиме ПГО 5 работает также во флюгерном режиме, и подъемная сила им не создается. По отношению к оси модели оно будет наклонено под углом минус 6 градусов. Это положение ПГО отмечено на чертеже штриховыми линиями.
Особый режим испытывает модель при выполнении углов квадратных и треугольных фигур кордового пилотажного комплекса. В нем реализуются перегрузки в 15-20 единиц и указанные эволюции выполняются на максимальных углах атаки, достигающих 20-25 градусов. При отклонении главной качалки 6 за положение, соответствующее средним углам атаки, шип 15 прямого пилотажа вступает в контакт с кабанчиком 14 цельноповоротного ПГО 5, толкает его и отклоняет из флюгерного положения в область положительных углов атаки. Штриховыми линиями отражено положение ПГО 5 при максимальных положительных углах атаки модели, а также соответствующее им положение качалок 6, 9, и тяги 10. При выполнении обратного пилотажа шип 15 уже не работает при любых углах атаки, но при больших углах атаки работает шип 16 обратного пилотажа.
Поскольку при больших углах атаки ПГО 5 не имеет возможности флюгировать и создает подъемную силу, то фокус модели весьма существенно смещается вперед, он оказывается значительно впереди центра масс модели и модель становится статически неустойчивой по продольному каналу. В результате скорость эволюции при выполнении углов квадратных и треугольных фигур возрастает. Углы фигур фактически и визуально становятся острее.
Выбор схемы «утка» с крылом обратной стреловидности и двумя моторами, скомпонованными в передней части крыла, позволяет разместить их в непосредственной близости к центру масс модели по продольной оси. Это существенно снижает момент инерции модели относительно поперечной оси, что способствует увеличению скорости эволюции модели.
Изобретение может быть применено и в схеме «нормальная». При этом, в отличие от аналогов, во флюгерном режиме при небольших и средних углах атаки работают закрылки крыла. Они включаются в работу при больших углах атаки, т. е. при выполнении углов квадратных и треугольных фигур. Связь их с системой управления выполняется аналогично выше описанному примеру.
На это техническое решение выдан патент РФ на изобретение № 2702279.
Более подробная информация на сайте https://sites.google.com/site/1fanplan/home
