ПРОЕКТ «СТУПЕНИ МАСТЕРСТВА»

 

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования «Центр детского (юношеского) технического творчества «Вектор» городского округа город Уфа Республики Башкортостан

ПРОЕКТ

«СТУПЕНИ МАСТЕРСТВА»

Авторы: Шувалов Егор, Мозговой Андрей,  Горлов Егор

Педагог дополнительного образования Семёнов Андрей Викторович

Уфа-2020

 

I.Описание проблемы

Несмотря на высокую заинтересованность у детей заниматься авиамоделизмом, порой у них возникает желание построить модель моментально, «здесь и сейчас», при этом, не имея необходимых навыков. Отсюда возникает проблема неустойчивой мотивации, неопределенности. В связи с этим был продуман проект «Ступени мастерства», который позволит учащимся приобрести необходимые знания, конструкторские навыки, изготовить поочередно три кордовых модели самолета, применив ступени усложнения и мастерства.

  1. II. Основные цели и задачи

Цель – Изготовление моделей самолетов с поэтапным усложнением  на примере изготовления учебной кордовой модели самолета, тренировочной кордовой модели самолета и пилотажной кордовой модели самолета.

Задачи:

  • Изучение исторической литературы, схем разработки, чертежей

самолетов;

  • Изготовление чертежей и шаблонов моделей самолетов.
  • Ознакомление с историей авиации, изучение различных технологий

авиационной техники.

III. Целевые группы

 Учащиеся объединений авиамоделирования в возрасте от 7 до 17 лет.

  1. IV. География проекта — учреждения дополнительного образования.
  2. V. Механизм и поэтапный план реализации проекта:
  3. Изучение исторической литературы, схем разработки самолетов,

чертежей.

  1. Изготовление чертежей, шаблонов нервюр. Изготовление деталей

самолета, сборка системы управления. Отделка модели.

  1. Тестирование модели.

 Изготовление учебной кордовой модели самолета

Постройка именно такой модели наиболее подходит для знакомства с категорией кордовых моделей. Представляемая модель предназначена для первоначального обучения основам управления кордовыми моделями. Работу над моделью можно начать с изготовления рабочего чертежа.

Крыло предлагаемой модели состоит из 32 полунервюр, двух лонжеронов, передней и задней кромок. Шаблоны нервюры крыла выполняют из полутора миллиметровой фанеры. Собрав в пакет, и закрепив между шаблонами в тисках, 15 пластин по 3 мм бальзы, обрабатывают наждачной бумагой на бруске. Пазы для лонжеронов делают ножовкой по металлу, затем подгоняя размер надфелем.

Лонжероны выстрагивают из сосновых реек сечением 8*3 мм, переднюю кромку — из сосновой рейки сечением 3*10 мм, заднюю кромку — из липовой рейки сечением 3*20 мм.

Перед сборкой крыла размечают по чертежу лонжероны и переднюю кромку. Сначала устанавливают все нервюры на переднюю и заднюю кромки клея их на цианакрилатовый  клей. После этого, прикрепляют к нервюрам лонжерон, а затем переворачивают получившееся крыло. После чего повторяют это же с другой стороны. Такая схема сборки позволяет избежать перекосов и кручений и значительно облегчает работу. На боковую поверхность нервюр для придания жесткости приклеиваются бальзовые вставки. Затем к носовой части крыла клеят бальзовую рейку сечением 6*20 и закругляют её.

Качалку управления выпиливают из дюралюминия толщиной 1,5 мм. Ее осью служит болт диаметром 3 мм. Тягу, соединяющую кабанчик руля высоты и качалку управления, выполняют из алюминиевой спицы диаметром 3 мм. Троса изготавливаются путем завивки из нескольких отрезков корда, затем пропускаются через отрезки медных трубок, вклеенных во внутреннюю законцовку крыла. При повороте качалки, руль высоты должен отклоняться на 30-35 градусов в обе стороны.

В центральную часть крыла устанавливается узел управления и зашивается миллиметровой фанерой. К внешней законцовке крыла прикрепляют груз массой 15-20 грамм, а на внутренней приклеивают две трубки для выхода корд. Обработанное наждачной бумагой крыло, обтягивают лавсановой пленкой. На каркас наносят два слоя клея «Кристалл» и сушат «до отлипа». Затем накладывают пленку и прогревают швы теплым утюгом. Во избежание коробления натяжку проводят в несколько этапов, чередуя верх-низ. Через 3-4 дня проводят окончательную натяжку, исправляя, если необходимо, крутки. Крыло крепят к фюзеляжу на эпоксидной смоле.

Фюзеляж модели изготовляют из бальзовой пластины толщиной 8 мм. Подмоторные бруски изготавливаются из липы или сосны сечением 10*8 мм. Носовую часть усиливают фанерными накладками. Фанерные накладки и подмоторные бруски приклеивают густым циакрилатным клеем. Поверхность склеенного фюзеляжа дорабатывается «начисто» и окончательно грунтуется двумя слоями жидкого нитролака с промежуточной подшлифовкой мелкой шкуркой.

При вырезании поверхности под крыло следует обратить особое внимание, чтобы ось его хорды была параллельна продольной оси модели.

Прорезь для стабилизатора делают ножовочным полотном. Стабилизатор и руль высоты изготавливается из бальзовой пластины толщиной 3 мм, и обтягивается модельной пленкой. Руль высоты подвешивают к стабилизатору при помощи армированного скотча. Фанерный или бальзовый киль вклеивают в фюзеляж, немного отклоняя во внешнюю сторону по направлению полета модели.

Шасси — одностоечное из проволоки ОВС диаметром 3 мм. Колесо вырезают из текстолита толщиной 5 мм или приобретают в магазине.

Система питания — стандартного типа. Бак паяется из луженой жести, объемом — около 60 см3, из латунных или медных трубок. Жесть можно использовать от банки из-под сгущенного молока. Питательная трубка бачка дол­жна находиться в одной плоскости с жиклером двигателя.

Полетная масса модели 400 — 450гр.

Двигатель МАРЗ-2,5 см. Воздушный винт размером 220 х 150 мм.

После полной сборки самолета, проверяем центровку модели, она должна быть 25% от хорды крыла, если центровка выходит за границы, загружаем соответствующую часть фюзеляжа.

Первый полет, лучше производить с опытным наставником. Рекомендуемая длина корд — 12,5 м. Достигнув определенных навыков в управлении кордовой моделью самолета при взлете, горизонтальном полете и посадке, можно изгото­вить более сложную модель.

Изготовление тренировочной кордовой модели самолета

Предлагаемая вашему вниманию кордовая модель самолета появилась как результат десятилетнего совершенствования учебной техники в нашем объединении. Модель доступна для постройки мальчишке десятилетнего возраста. А по летно-эксплуатационным и ремонтным характеристикам она является «золотой серединой» для обучаемых.

Крыло кордовой модели самолета имеет стандартную конструкцию и делается отдельно от фюзеляжа. Так как это позволяет собирать изолированный от фюзеляжа каркас на стапеле, качество крыла получается намного выше, чем в других вариантах.

Концевые нервюры выпиливаются из фанеры толщиной 3 мм, а остальные — из бальзы 2,5 мм, с окнами облегчения. Так как центральная секция крыла обшивается миллиметровой фанерой, центральные нервюры должны иметь заниженные на толщину обшивки обводы. Передняя кромка и лонжероны имеют сечение 5×5 мм, а задняя кромка 4×20 мм.

Сборка каркаса модели самолета проводится на цианакрилатовом клее. Качалка ставится внутри крыла, перед приклеиванием жесткой обшивки центральной секции нужно смонтировать и отрегулировать все внутренние узлы и детали системы управления.

Закрылки кордовой модели самолета толщиной 4 мм изготавливаются из бальзовых пластин, либо набираются из реек сечением 4×8 мм (первые проще и прочнее). Утончение задней кромки закрылков не практикуется — без снижения летных характеристик вполне достаточно лишь скруглить кромки заготовок. Крепятся закрылки к крылу армированным скотчем, и соединяются между собой торсионом из проволоки ОВС диаметром 2 мм.

Фюзеляж модели представляют собой реечный каркас, имеющий в носовой части вставку из фанеры толщиной 1,5 мм. С двух сторон каркас фюзеляжа обшиваются миллиметровой бальзой на клее ПВА.

Для крепления двигателя и бака предусмотрена моторами из двух буковых брусков. С целью облегчения бруски обтачиваются согласно чертежу. Приклеивать их нужно исключительно на эпоксидной смоле для обеспечения большей прочности и топливостойкости соединения.

Оперение кордовой модели самолета выполнено из бальзовых пластин толщиной 4 мм и обтянуто модельной пленкой. Руль навешивается на армированный скотч. Киль вырезается из фанеры толщиной 1,2 мм, его кромки закругляются, после чего он приклеивается к фюзеляжу с конструктивным выкосом.

Основная стойка шасси кордовой модели самолета выпиливается из дюралюминия толщиной 1,5-2 мм и оборудуется колесом фирмы «Термик» (при его покупке предпочтение отдается жесткой резине). При одноколесном шасси под стабилизатором и под концами крыла вклеиваются костыли, согнутые из стальной проволоки 01,5 мм. Конечно, при двухколесном шасси крыльевые костыли окажутся лишними. При отсутствии дюралюминия стойки могут быть выполнены из проволоки ОВС диаметром 3 мм

Система управления кордовой модели самолета — стандартного типа. Тяга руля высоты сделана из рейки сечением 6*6 мм, ее оконцовки и тяга закрылков — из стальной проволоки диаметром 2 мм (вязальная спица или спица от зонтика). На качалке загнутый конец оконцовки фиксируется парой припаянных жестяных шайб. А со стороны кабанчиков на оконцовках тяг нарезается резьба, и туда ставятся «вилочки». Это позволяет легко «настраивать» руль и закрылки. Кабанчики рулей выпиливаются из дюралюминиевого уголка с толщиной стенки 1-2 мм.

Отделка кордовой модели самолета. Незащищенные пленкой места модели покрываются лаком. Наклеивать ли рисунок из цветной пленки, или красить модель — это зависит от вкуса.

Винтомоторная группа кордовой модели самолета. Используется двигатель рабочим объемом 2,5 см3. Бак обычный, крепится на фюзеляже с помощью жестяных хомутиков и пары винтов-саморезов. Питание топливом — без давления. Модель летает на кордах длиной 12-15 м (длина корд выбирается в зависимости от мощности двигателя). Вес полностью укомплектованной модели с равен 500-600 г.

Изготовление пилотажной кордовой модели самолета

Представленная кордовая модель самолета проста в изготовлении и имеет неплохие характеристики, позволяющие смело рекомендовать ее не только для тренировок, но и для соревновательных выступлений начинающих пилотажников.

Для нее необходим двигатель рабочим объемом 2,5 см3.

Фюзеляж модели представляет собой реечный каркас, имеющий в носовой части вставку из фанеры толщиной 1,5 мм. С двух сторон каркас фюзеляжа обшиваются миллиметровой бальзой на клее ПВА.

Для крепления двигателя и бака предусмотрена моторама из двух буковых брусков. С целью облегчения бруски обтачиваются согласно чертежу. Приклеивать их нужно исключительно на эпоксидной смоле для обеспечения большей прочности и топливостойкости соединения. Хвостовую часть в случае необходимости можно загрузить.

Набор крыла состоит из бальзовых нервюр толщиной 2,5 мм и продольных элементов: передней кромки, полок лонжерона и задней кромки. Для того чтобы все нервюры были одинаковыми, необходимо выпилить два шаблона по форме профиля крыла.

Зажав их в тисках, сверлится два отверстия диаметром 3 мм — одно в передней, и одно в задней части шаблонов. Используя один из шаблонов, разметьте на листе бальзы нужное количество нервюр. Не забудьте обвести отверстия. Выпилив лобзиком детали с небольшими припусками, соберите их в пакет, по краям которого должны располагаться шаблоны. При этом нужно использовать резьбовые шпильки диаметром 3 мм.

Обычно их приходится изготавливать самостоятельно, но если удастся достать винты подходящей длины — тем лучше. Обработав пакет по контуру, проконтролируйте линейкой отсутствие выпуклостей и сделайте пропилы под рейки. Для этого можно использовать ножовку по металлу, лобзик и надфили. Попробуйте вставить рейки в соответствующие пропилы.

После этого следует разобрать пакет, пронумеровать нервюры, разметить контуры облегчений и выпилить их. Собирать крыло лучше на цианакрилатовом клее, располагая его каркас на ровной поверхности. Крепление нервюр к задней кромке делается в стык. Переднюю кромку необходимо скруглить. Качалка крепится винтом диаметром 3 мм в пропиле буковой вставки, которая вклеивается между лонжеронами крыла на эпоксидной смоле. Груз на внешней концевой нервюре можно прикрепить шурупом (место показано на чертеже) или вставить между лонжеронами крыла и обмотать нитками с клеем. Законцовки крыла — бальзовые.

Закрылки, стабилизатор и рули высоты наборные, сделаны из бальзы толщиной 6мм, обтянуты модельной пленкой и навешены посредством нейлоновый шарниров. Детали профилируются согласно чертежу.

Для установки крыла в фюзеляже выпиливается окно по форме профиля. Руль направления приклеивается к килю под углом 1,5°, чтобы кордовая модель стремилась выйти из круга. Для этого же предусмотрено отклонение оси двигателя вправо. Мотор крепится винтами диаметром 3 мм. Обязательно установите шайбы, чтобы гайки не вдавливались в фанеру.

Топливный бак спаян из «белой» (луженой) жести. Для дренажа и питания двигателя используются медные или латунные трубки диаметром 3 мм. При пайке применяется кислота (хлористый цинк) и припой типа ПОС-40. Заметьте, что отверстия под трубочки в бачке удобнее всего прокалывать самодельным шилом, сделанным из проволоки ОВС диаметром 3 мм. Такой инструмент выполняет ровные и точные по диаметру отверстия. При этом на жести образуется отбортовка, повышающая надежность пайки.

Шасси кордовой модели самолета. Стойки согнуты из стальной проволоки ШЗ мм. Колеса легкой серии с одной стороны фиксируются напаянной шайбой, а с другой стороны — фирменной съемной втулкой. Хвостовая стойка выполнена из проволоки диаметром 2 мм. Ее вклеиваемую в фюзеляж часть расплющивают и делают на ней насечки.

Обтяжка крыла производится следующим образом. Каркас покрывается двумя слоями клея « Кристалл». После того, как клей высох (15-20 мин.), оберните конструкцию лавсановой пленкой так, чтобы она огибала переднюю кромку, а край ее заходил за заднюю минимум на 20 мм на верхней и нижней поверхности крыла. Пленка должна быть обращена красящим слоем внутрь. Отрегулировав утюг на средний нагрев, приварите лавсан к передней кромке. Натянув обшивку без складок, зафиксируйте ее по остальному контуру крыла сверху и снизу. Прогрев ребра нервюр, натяните утюгом пленку по всей площади. Если при этом на лавсане остаются разводы — необходимо уменьшить нагрев, если обшивка не натягивается — увеличить. Вполне возможно, что глядя спереди или сзади, можно будет заметить перекосы крыла. Для их устранения попросите помощника подержать одну законцовку, а сами возьмитесь за вторую. Слегка подкручивая крыло в нужную сторону, прогревайте обшивку утюгом по всей площади с обеих сторон. Руль высоты и стабилизатор обтягивается аналогично. Остальные поверхности покрываются нитролаком. Затем их можно окрасить нитроэмалью.

Мотораму желательно покрыть паркетным лаком для защиты от топлива. Чтобы надежно присоединить тяги управления, на них напаиваются жестяные шайбы в местах крепления к качалке и кабанчикам. Тросики, проходящие через крыло, можно изготовить следующим образом. Сложите тонкую проволоку вдвое и зажмите ее с одной стороны в тиски, а с другой — в патрон ручной дрели. Работая дрелью, свейте тросик желаемой частоты плетения.

Главное, что нужно сделать после окончания постройки кордовой модели до первого полета — это правильно ее отрегулировать.

Центр тяжести учебного самолета должен находиться в пределах 18-20% от хорды крыла (считая от передней кромки). Если центровка отличается от необходимой, прикрепите груз к носовой или хвостовой части фюзеляжа. Для освоения пилотажа центр тяжести следует сместить назад до 25-28%. Отклонение руля высоты должно быть ±30°, закрылков ±20°.

При использовании двигателя КМД-2,5 (а он лучше всего и подойдет для данной машины) ставится воздушный винт размером 220 х 150 мм. Это обеспечит кордовой модели оптимальные пилотажные характеристики. Если появится задача повысить горизонтальную скорость, можно увеличить шаг винта, одновременно уменьшив диаметр. Особого смысла, правда, в таких экспериментах нет для воздушной акробатики лучше подходят винты большего диаметра.

Для эксперимента, кроме двигателя КМД-2,5, на модель устанавливался ASP-21. Радиокарбюратор ASP-21 заменен самодельным диффузором обычного типа. Для полетов с ASP-21 хорошо подходят самодельные воздушные винты 260×120 мм.

Даже при подаче топлива под давлением, отбираемым из глушителя, заправочно-дренажная трубка должна быть проведена через правый борт модели. Тогда после взлета топливо не будет сливаться в глушитель. При проблемах с регулировкой двигателя между баком и фюзеляжем полезно проложить пенорезину толщиной около 5 мм — тогда вибрации не будут приводить к вспениванию топлива в баке. Кстати — за счет толщины прокладки можно отрегулировать боковое смещение бака.

  1. VI. Описание позитивных изменений, которые произойдут в результате реализации проекта по его завершению

 

Модель самолета

Учебная кордовая модель самолета

I ступень

Тренировочная кордовая модель самолета

II ступень

Пилотажная кордовая модель самолета

III ступень

Полученные навыки · Умение работать с технической литературой.

· Изготовление модели.

· Запуск модели.

· Изготовление модели с усложнением конструкции с добавлением новых элементов.

·Запуск модели.

·  Тренировочные полеты.

· Изготовление модели с усложнением конструкции.

·  Тренировочный запуск, регулировка модели с учетом внешних факторов

· участие в соревнованиях.

Данный проект является актуальным, так как  учащиеся смогут овладеть поэтапно новыми навыками конструирования и компетенциями, применив при этом целеноправленно процесс усложнения и настроиться на позитивную мотивацию познания.

 VII. Показатели эффективности проекта

  1. Повышение мотивации учащихся.
  2. Сохранность контингента.
  3. Развитие образовательных компетенций.
  4. Результативность участия в соревнованиях.
  5. Профориентация.

 VIII. Дальнейшее развитие проекта

Данный проект является базовым при построении кордовых моделей самолета  и может быть рекомендован как методический материал для педагогов авиамодельных объединений. Надо сказать , что  проект также послужил для создания нового проекта «Небо Победы», представляющий модели -полукопии времен Великой Отечественной войны.