Приборы и материалы.
Главным материалом для изготовления моделей служит бумага. В принципе можно использовать обычные листы формата А4 плотностью 65-80 г/м3, но если модель имеет большой размер, то лучше использовать более плотную чертежную или ватман (160-180 г/м3), для самых маленьких деталей можно попробовать (если конечно найдете, я не смог) папиросную.
Важно: если решили обзавестись плотной бумагой, то предварительно удостоверьтесь, что принтер, на котором собрались печатать, поддерживает таковую.
Для деталей из картона берем различные коробки из под продуктов или идем в канцелярский магазин и просим картонный скоросшиватель (используются для делопроизводства в судах), он как раз толщиной около 1мм, на нем помещается 2 листа А4.
Жесть добывается из консервных банок. Металлические стержни – разогнутые скрепки. Если появится необходимость сделать прозрачные элементы используем пластиковые бутылки или тонкое оргстекло, оба варианта неплохо гнутся при обдувании феном.
Ножницы лучше приобрести хорошие портновские, такие не зажевывают бумагу и отлично режут почти все. Ножи по усмотрению, но нож для бумаги необходим. Также не помешает пинцет для особо мелких работ и кусок наждачной бумаги для обработки.
Используемые клеи.
Для склейки бумаги используем различные канцелярские клей в зависимости от ситуации: ПВА, клей-карандаш, супер-клей, «Момент» и другие предназначенные для этого. Лично я использую прозрачный «Момент» для склейки бумаги, ПВА для склеивания пластов картона м/у собой, и клей карандаш для приклеивания выкроек к картону.
Важно: при приклеивании выкройки к картону, необходимо наносить клей на картон, а не на бумагу, во избежание деформации и изменения ее размера. При склейке бумажных деталей лучше не пользоваться клеем на водяной основе, такой может покоробить модель после высыхания.
Супер-клей используем для приклеивания мелких деталей или если нужно быстро соединить что либо.
Изготовление.
После успешного скачивания, распечатки и подготовки инструментов можно приступить к вырезанию и склейке. Бумажные части необходимо вырезать как можно ближе к оригиналу, если у модели не предусмотрены «карманы» для склеивания нужно предварительно просчитать где они должны находиться и оставить небольшие «уши» для склейки, либо можно уже при сборке подложить под место соединения полоску бумаги, а сами детали склеить в стык.
Картонные детали после вырезания обрабатываются по контуру наждачной бумагой для стесывания неровностей.
Для того что бы согнуть картонную деталь или деталь из плотной бумаги точно по линии сгиба, проведите острым предметом (кончиком ножа, пустой шариковой ручкой, ножницами и т. п.) по линии, что бы остался след, но при этом не прорезая лист. После этого сгиб не станет заламываться и пойдет точно по прочерченной линии.
Если появилась необходимость свернуть деталь в трубку или плавно согнуть, то протяните ее одной стороной через угол стола или линейку, деталь выгнется в противоположную сторону.
При склейке активно пользуемся инструкцией и мозгом (если таковые имеются), крупные детали можно вырезать заранее, а потом заняться склейкой, мелкие лучше непосредственно перед применением или потеряются. Перед выбрасыванием обрезком, удостоверьтесь, что на них точно нет забытых частей.
Укрепление моделей.
Если вы клеите модели техники или персонажей то просто используйте более плотную бумагу и тщательно проклеивайте места соединений деталей. Если хочется то можно покрыть модель лаком, но если оная сделана из тонкой бумаге приготовьтесь к неприятностям. Также опасно покрывать готовую модель ПВА, после высыхания деформации гарантированы.
Важно: практически все модели сделанные в пепакуре не имеют внутреннего каркаса и легко проминаются при нажатии, или даже под собственным весом, поэтому рекомендую при сборке вклеить хотя бы несколько распорок.
Модели шлемов укрепляются дополнительными слоями бумаги или марли приклеенные на ПВА. При этом необходимо следить чтобы модель не размокла, следовательно клеим небольшими партиями по 2-3 слоя за раз и хорошо просушиваем, надев шлем на болванку (банка, надутый резиновый шар и т.п.).
Можно попробовать пропитать модель эпоксидной смолой или оклеить стеклотканью. Для этого смола, уже смешанная с отвердителем, разбавляется спиртом до более жидкого состояния (чем плотнее бумага тем жиже должна быть смола) и наносится на поверхность. Лучше делать все на улице, ну или хотя бы подложите под вашу модель побольше газет, если смола приклеится к вашему столу, полу, табурету и тд. вы ее отдерете только с куском этого предмета.
После нанесения можно «посгонять» волны и подтеки феном, работающем на среднем режиме.
В случае если вы решили использовать стеклоткань, алгоритм такой. Нарезаете ткань на куски, так чтобы не было нахлестов и волн, наносите на модель слой эпоксидной смолы, прикладываете вырезанные детали и еще раз промазываете все смолой. Ждете застывания, хорошо зачищаете поверхность наждачной бумагой и наносите второй слой. Делаете так до нужной толщины, зашкуриваете, красите.
В Советском Союзе таким образом делали мотоциклетные шлемы, так что можете догадаться о прочности полученного «бутерброда».
Важно: если до этого не работали с эпоксидкой, то потренируйтесь на чем-нибудь ненужном, иначе велик шанс испортить модель. Если не планируете биться головой о что то твердое или гулять в изделии под дождем, то забейте на эпоксидку и пользуйтесь ПВА с бумагой.
Про шлемы есть уже много статей, так что не буду более на них останавливаться.
Покраска.
Если модель идет без цвета или вы решили ее перекрасить то лучше всего подходят специальные краски для пластиковых моделей. Они на нитрооснове, быстро сохнут, бумага от них не размокает, единственно они довольно дороги, несколько цветов обойдутся как целая пластиковая модель. Поэтому можно попробовать аккуратно покрыть модель густой гуашью, следя за тем чтобы вся модель не размокла.
Техника безопасности.
ВЕСЬ процесс склейки проводим на столе, а не на диване, кровати, полу (нужное подчеркнуть) иначе вы сами или кто-то еще может уничтожить весь ваш труд гораздо быстрее и эффективнее чем того бы хотелось.
НИ в коем случае не давайте своим друзьям подержать модель в руках, как правило ее берут именно за тосамоеслабоеместо, естественно с фатальными последствиями.
ОТГОНЯЙТЕ от стола вовремя сборки своих братьев, сестер, кошек, собак и тд. модель разбирается, съедается, раздавливается в рекордные сроки.
И наконец запретите вашей маме протирать модель мокрой тряпкой (такое тоже блин возможно).
НЕ ставьте готовое изделия на край стола, шкафа, стеллажа она обязательно упадет.
Так же НЕ ставьте рядом с цветами, при поливки последних о модели точно никто думать не будет.
Вот собственно и все если есть предложения и замечания, пишите буду исправлять и дополнять.
Модель самолета Ту-104 склеивается из деталей-выкроек, которые необходимо скачать (см. ниже), распечатать на принтере, используя плотную бумагу.
Прочитав внимательно описание, ознакомившись с чертежами и схемами, вы без особого труда справитесь с работой.
Прежде все го приготовь необходимый инструмент; ножницы, перочинный нож, циркуль, линейку, карандаш и клей. Некоторые детали модели придется делать из картона; для этой цели подойдет любой тонкий, плотный картон, например, обложки от скоросшивателя или альбома для рисования. Склеивать лучше всего быстровысыхающим нитро- клеем или. В крайнем случае можно применить клеящий карандаш.
С чего начинать работу?
Сначала надо вырезать внутренние части модели, которые будут служить каркасом, Эти части на выкройках обозначены красными цифрами. Они должны быть наклеены на картон. Круглые шпангоуты в необходимом количестве переносятся на картон с помощью циркуля. Для этого на выкройках поставлены кресты. Крест является центром круга, от которого циркулем откладывается нужный радиус для каждого шпангоута и вычерчивается на картоне.
Все шпангоуты-выкройки должны быть наклеены на картонные шпангоуты таким образом, чтобы зубчики для склейки, имеющиеся на шпангоутах-выкройках, равномерно торчали во все стороны. После высыхания клея эти зубчики тупой стороной ножа отгибаются под углом 90°,
Следующая операция - склейка секций фюзеляжа. Они обозначены черными цифрами от № 1 до N2 13, Чтобы не перепутать части, следует вырезать только те выкройки, которые должны непосредственно после этого склеиваться. На обратной стороне каждой выкройки нужно проставить мягким карандашом присвоенный ей номер.
Основные секции фюзеляжа (№ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,8) не имеют зубчиков для склейки друг с другом. Для соединения их предназначены связующие зубчатые ленты, обозначенные на выкройках соответствующими цифрами синего цвета.
Секции фюзеляжа склеиваются в кольцо. Чтобы кольцо получилось ровное, без изломов, выкройку надо протянуть через край стола, положив ее лицом кверху (рис. 1), В стыки между секциями вклеиваются соответствующие усиленные (картонные) шпангоуты, зубчики которых намазываются клеем. Шпангоут должен находиться внутри связующей ленты (рис 2 и 2а).
Таким образом, сборка фюзеляжа происходит путем последовательной склейки готовых секций-колец с секцией № 1 с помощью зубчатых соединительных лент. Следовательно, в каждом стыке будет находиться один шпангоут, за исключением стыка секций № 1 и № 10, где расположены два шпангоута разной формы (16 и 106). Это необходимо для получения плавного перехода от кабины пилотов к носовой части (рис. 3).
Пока фюзеляж сохнет, вырежьте детали хвостового оперения и склейте их вместе. Все линии склейки слегка прочертите тупой стороной ножа, чтобы бумага ровнее и чище сгибалась.
Лонжероны рулей высоты и руля направления (деталь Збв), усиленные наклейкой на картон, приклеиваются к выступающим из фюзеляжа концам шпангоута (деталь 7а). После высыхания они отгибаются назад под углом около 50° (рис. 4).
При склейке лонжеронов надо следить, чтобы они были симметричны по отношению друг к другу и не имели перекосов (при виде спереди). Для удержания их в нужном положении при склейке очень удобны бельевые зажимы.
Теперь можно заняться склейкой центральной части крыла и турбореактивных двигателей. Чтобы соединить фюзеляж с турбинами и крылом, в секции № 3 острым ножом или кончиком ножниц прорезается щель, отмеченная черточкой с изображением ножниц красного цвета. Через эту щель просовывается основной лонжерон (деталь 16) и тщательно заклеивается.
Деталь 16 должна быть не вклеена на очень плотный картон, так как она является главным силовым элементом, от которого зависит прочность модели.
Корпуса турбореактивных двигателей собираются подобно тому, как собирался фюзеляж. Для этого потребуются детали С8, 19, 20, 11. в секции N9 и прорезается такая же щель, как в фюзеляже для детали 16; следует обратить, внимание на то, что она расположена ближе к секции № 19 (рис. 4).
Усиленное картоном профильное ребро должно соединяться с деталью 16 таким образом, чтобы на нижней поверхности соединения деталь 17 не возвышалась над деталью 16.
Соединительная деталь 20б приклеивается к отмеченные зубчиками месте секции № 4 фюзеляжа и турбины 20, обеспечивая надежное крепление заднего конца турбины к фюзеляжу.
Центральная часть крыла склеивается из деталей 22-26.
Деталь 17а, подобно детали 17, надевается на выступающий конец детали 16 и в этом положении приклеивается.
Три вырезанные из картона и наклеенные друг на друга пластины 276 приклеиваются к отмеченному месту на детали 19. Выступающий конец детали 16 (основной лонжерон) сразу же за турбиной отгибается под углом около 40 градусов к хвосту и склеивается с деталями 27а и 276 (лонжерон центроплана).
Вихревые гребни (детали 33 и 34) состоят каждый из трех частей. Внутренняя, белая, является усиливающей. Гребни наклеиваются на ребро к верхней поверхности крыла после окончательной сборки модели. Места для наклейки гребней обозначены на выкройках.
Следующая операция - сборка гондол шасси. Сначала детали от 29 до 29в и деталь 20 склеиваются между собой, а затем приклеиваются к нижней поверхности крыле в указанном месте. Дальнейшая сборка показана не рис. 5. Прежде все го склеивается деталь шасси 37. Две спички обклеиваются выкройками 39 и в указанных местах обвертываются с клеем полосками бумаги. Получаются стойки шасси. Заострив концы спичек, их надо просунуть через отмеченные отверстия в детали 29, затем, воткнув в нижнюю поверхность крыла, надежно приклеить. Подкос 41 приклеивается по месту.
Каждое из восьми колес склеивается из четырех картонных кружочков по форме 386, одного кружочка 38 и одного 38а. Колеса приклеиваются к детали 57, которая после этого соединяется со стойкой шасси. Можно сделать шасси целиком из дерева по рисункам. Деревянное шасси будет более прочным.
Мачта антенны (деталь 50) приклеивается к фюзеляжу, как показано на рис, 4. Антенна изготавливается из тонкой капроновой лески или катушечной нитки.
Последняя операция - наклейка створок люка носовой стойки шасси (деталь 49) и главных стоек шасси (деталь 42). Они должны быть размещены симметрично справе и слева от стоек (рис, 6),
Начнем с моих странных ассоциаций 🙂 .
Думаю, что очень многие люди возрастом старше среднего (может и помоложе тоже) помнят старый детский фильм, снятый по книге Л.И.Лагина «Старик Хоттабыч». Ни в кино, ни в книжке конечно ничего не говорится о конструктивно-силовых схемах самолетов:-), однако определенные ассоциации у меня все же в голове обозначились.
Хоттабыч тогда «наколдовал» очень красивый телефон из цельного куска мрамора. Забавно, однако работать такой аппарат именно по причине «мраморности» естественно не мог, хотя и выглядел роскошно.
Похожесть момента заключается в том, что ведь и самолет можно сделать из «цельного куска чего-нибудь ». Однако, при этом он так же, как неработающий мраморный телефон, вряд ли сможет выполнять какие-либо полезные функции. Очень вероятно, что и летать он тоже не сможет.
Это только небольшие и сильно упрощенные модели самолетов времен того же фильма мальчишки (и я в их числе:-)) делали из цельных деревянных дощечек. Летали они неплохо, но это были всего лишь модели. Полет ради самого полета.
Действительность .
Любой самолет, от простейшего кукурузника до современного дальнемагистрального лайнера или скоростного истребителя, – это есть летательный аппарат тяжелее воздуха на службе у человека. Исходя из такого определения, он должен обладать несколькими, так сказать, фундаментальными качествами.
Это, во-первых , хорошие аэродинамические свойства, в основе своей означающие достаточную (лучше побольше:-)) и минимальное аэродинамическое сопротивление. Во-вторых , достаточная возможность для самолета уверенно нести не только самого себя со всеми своими агрегатами и системами, но и полезную нагрузку в виде различных грузов, пассажиров или же вооружения.
При этом как полезная нагрузка, так и все собственно самолетное оборудование должно быть размещено так, чтобы максимально возможно не ухудшать первое качество.
Самолет в процессе эксплуатации находится под действием различных силовых факторов. Это силы аэродинамические, возникающие в полете, массовые нагрузки под действием собственного веса элементов, а также усилия от устройств, агрегатов и грузов внутри самолета и так или иначе подвешенных снаружи.
А посему, третьим необходимым качеством должна быть достаточная прочность конструкции и ее жесткость, обеспечивающие безопасную и уверенную эксплуатацию летательного аппарата как на различных режимах полета, так и на земле. При этом она должна вступать в наименее возможное противоречие с первыми двумя качествами.
Ну, и последнее (но отнюдь не по значимости!) очень важное свойство. Конструкция самолета при всех условиях хорошей вместимости, высокой прочности и отличных летных характеристик должна обладать по возможности минимальной массой .
Все эти свойства и качества так или иначе влияют друг на друга и учитываются при выборе силовых схем и компоновки летательного аппарата и его основных частей. К основным, как известно, относятся и фюзеляж. Вот о нем и его возможных конструктивно-силовых схемах и поговорим чуть подробнее.
Фюзеляж .
Этот элемент является в некотором роде функциональным центром всей конструкции самолета, собирая ее части воедино. Он воспринимает все типы вышеуказанных силовых воздействий, усилия от присоединенных к нему крыла, оперения и агрегатов, а также от избыточного внутреннего давления воздуха.
Распределение нагрузок на весь фюзеляж и его конструктивные элементы изучает, в частности, раздел всем известного сопромата – строительная механика . Интересная наука, насколько простая, настолько же и сложная. Без некоторых ее специфических терминов нам здесь не обойтись, хотя, конечно, никаких сложностей не будет, потому как не наш формат 🙂 …
Существует несколько конструктивно-силовых схем фюзеляжа.
Ферменный тип .
На заре развития авиации, в предвоенные и военные годы (1-я и 2-я мировая война) достаточно широко был распространен ферменный тип конструктивно-силовой схемы . Фюзеляж сам по себе представлял пространственную ферму жесткого или же так называемого жестко-расчалочного типа. Силовые элементы такой конструкции – это стойки, лонжероны, раскосы, расчалки, распорки, различные расчалочные ленты и ферменные пояса.
Элементы ферменного каркаса фюзеляжа.
На первых «этажерках» (например, самолетах типа «Фарман») он вообще не был похож на фюзеляж в общепринятом сейчас понимании. Простая безобшивочная ферма для соединения всех частей аэроплана воедино в определенном порядке. Материалом для нее служило дерево.
Но в дальнейшем с ростом скоростей и нагрузок такой фюзеляж видоизменялся. Появилась необходимость в обшивке. В качестве таковой достаточно широко применялось техническое текстильное полотно , на некоторых конструкциях даже вплоть до начала 60-х годов.
Техническая ткань ПЕРКАЛЬ.
Такое полотно представляет из себя хлопчато-бумажную ткань повышенной прочности. Наиболее известным его видом является перкаль . Области ее применения на самом деле достаточно широки (в зависимости от толщины). Она до сих пор, например, применяется для изготовления постельного белья класса «люкс». В техническом же плане ее еще в конце 18-го века начали использовать при изготовлении корабельных парусов.
В этой области она применяется и по сей день, а в первой половине 20-го века использовалась в качестве внешней обшивки самолетов. При этом перкаль пропитывали специальными лаками (типа эмалита), что придавало ей определенную влагостойкость, а также влаго- и воздухонепроницаемость.
Ткань АСТ-100.
Две любопытные детали. 1.Слово «перкаль » в русском языке женского рода (ткань), но применительно, в частности, к авиации распространено употребление его в мужском роде. То есть перкаль – «он». 2. Перкаль в свое время получил смешное, но очень меткое прозвище «детская пеленка авиации».
Среди технических тканей, применяемых в СССР в авиастроении, помимо перкаля достаточно широко использовались (и используются при необходимости) ткани АСТ-100 , АМ-100 , АМ-93 , имеющие улучшенные характеристики по сравнению с перкалем, хотя суть, в общем-то, оставалась той же.
В качестве фюзеляжной обшивки также применялось дерево, в облегченном варианте, конечно. Это мог быть, например, клеенный деревянный шпон или фанера малых толщин, иногда для некоторых элементов конструкции бакелитовая (дельта-древесина).
Недостатки .
Однако, ферменная конструктивно-силовая схема имела недостатки, которые в процессе довольно бурного развития авиации в конечном итоге все-таки отодвинули ее на задний план.
Обшивка таких фюзеляжей, иначе еще называемая «мягкой», конечно же была не всегда достаточно прочной. Но главное в том, что такая обшивка не работает, как силовой элемент в комплексе с ферменной конструкцией и не включена в силовую схему фюзеляжа (неработающая обшивка).
Она воспринимает только местные аэродинамические нагрузки с частичной передачей их на ферменный каркас, то есть является дополнительным элементом конструкции, обладающим ощутимой добавочной (лишней) массой, но не делающей вклада в общую силовую работу.
В общем-то, основной ее задачей является формирование более-менее обтекаемых аэродинамических поверхностей, то есть по сути уменьшение лобового сопротивления с возможной попыткой образовать некоторые замкнутые внутренние полости в фюзеляже, которым можно было бы найти полезное применение.
Мягкая обшивка самолета Sopwith Pup.
Кроме того, приемлемой долговечностью и сохранностью в процессе эксплуатации под действием атмосферных факторов мягкая обшивка тоже не отличалась. Особенно это касалось полотна. И, если военные самолеты не обладали большим сроком службы во многом из-за специфики их применения, то набиравшая обороты гражданская и транспортная авиация однозначно требовала аппараты с более длительным сроком использования.
Да и попытка использовать внутренние полости тоже была малоэффективна. В пространственной ферме достаточно сложно компоновать грузы и внутреннее оборудование из-за неизбежного наличия подкосов, растяжек и др., что, конечно, делает практически невозможным нынешнее применение таких фюзеляжей на большинстве «серьезных» самолетов, за исключением отдельных моделей легкомоторной или спортивной авиации.
«Металлизация… »
В стремлении справиться с этими и другими недостатками и как-то улучшить положение, появились опыты с применением в конструкции самолетов других материалов. Взгляды некоторых «продвинутых» изобретателей обратились к металлу, а конкретно к стали . Каркасы ферменных фюзеляжей все чаще выполнялись из стальных труб или открытых профилей, обычно с применением сварки.
Самолет REP 1.
Первым самолетом со стальным ферменным фюзеляжем считается самолет француза Роберта Эсно-Пельтри (Robert Esnault-Pelterie) REP-1 . Остальная силовая конструкция этого аэроплана была деревянной, а обшивка полотняной. Самолет полетел в ноябре 1907 года. Летал он медленно (около 80 км/ч) и недалеко – порядка нескольких сотен метров.
В середине 20-х годов, когда самолеты уже, можно сказать, научились летать, стальных ферменных каркасов строилось уже больше, чем деревянных. При этом обшивка чаще всего была все еще полотняная или фанерная. Да и в качестве материала для дополнительных силовых элементов частенько использовалось дерево.
Но уже в начале 1910-х годов строились первые цельнометаллические самолеты. Как в конструкции, так и в материалах существовало определенное разнообразие, несмотря на единичные, по сути дела, экземпляры таких летательных аппаратов.
Не все из них сумели подняться в небо. Некоторые не сделали этого никогда, некоторые не с первого раза, а только после переделок. Главная причина тому была одна – большая масса . Ведь самолеты такого типа строились тогда практически наугад.
Например, первым реально полетевшим самолетом, в котором каркас фюзеляжа, крыла и обшивка были сделаны из стали стал немецкий самолет конструкции профессора Ганса Рейсснера (Hans Reissner) сделанный при участии, содействии и, в общем-то, на деньги фирмы Junkers . Самолет был сделан по схеме «утка» и носил то же название – Ente (нем.).
Самолеты Рейсснера.
В первом варианте фюзеляж не имел обшивки. Самолет полетел не сразу, однако в мае 1912 года это все-таки произошло. В дальнейшем он летал относительно успешно, пока в январе 1913 года не произошла катастрофа с гибелью пилота. Аппарат попал в штопор.
Однако, в течение этого же года самолет восстановили, несколько изменив его конструкцию (добавились кили). Фюзеляж получил полотняную обшивку и аэроплан продолжил полеты.
В 1915 году одним из самых известных полетевших цельно-металлических летательных аппаратов стал самолет все той же фирмы Junkers — Junkers J 1 . На нем основные элементы были стальные, в том числе и обшивка всех элементов конструкции, сделанная из тонких листов стали. Летные характеристики его правда оставляли желать лучшего. Он получил прозвище Blechesel (что-то типа «жестяной осел») и в серию не пошел.
Цельностальной самолет Junkers J 1.
Вместо него достаточно массово строили следующий самолет Юнкерса –J4 (или Junkers J I (римская цифра)). Он тоже был цельнометаллическим, но не цельностальным, потому что задняя часть ферменного фюзеляжа и обшивка крыла и оперения была сделана не из стали.
Самолет Junkers JI (J4).
И, вообще-то говоря, первым цельно- металлическим самолетом, поднявшимся в воздух был самолет французов Шарля Понше и Мориса Прима (Charles Ponche, Maurice Primardо) под названием Ponche-Primard Tubavion .
Название происходило от конструкции фюзеляжа, в основе которой была стальная труба, а на ней уже «вешались» все остальные элементы. В качестве обшивки использовались листы алюминия. Фюзеляж имел обтекатели и защитные кожухи.
Самолет Ponche-Primard Tubavion.
Самолет, построенный в 1911 году, летать отказывался по причине большой массы и слабосильного мотора. После того, как с него сняли все кожухи, некоторые колеса шасси и еще кое-какие детали, он все же полетел в марте 1912 года. В дальнейшем обшивка крыла все-таки была заменена на полотняную.
Улучшенный вариант самолета Ponche-Primard Tubavion.
Масса всегда была и остается одним из основных критериев возможностей самолета. Делать элементы конструкции, обладающие традиционной прочностью металла и легкостью дерева было мечтой любого тогдашнего энтузиаста от авиации. Именно поэтому на первые позиции стал выходить не так давно освоенный в массовом производстве алюминий.
Первоначально были попытки использования чистого алюминия в виде листов для обшивки, вместо полотна. Пример – вышеупомянутые аэропланы Tubavion и Junkers J I. Однако, чистый алюминий – металл, как известно, мягкий и непрочный, и несмотря на его очень соблазнительное качество — легкость, применение его в виде материала для силовых (работающих) элементов крайне малопродуктивно.
Например, на самолете Junkers J I обшивка была алюминиевая из листов толщиной 0,09 мм. Она была гофрирована для упрочнения и возможности восприятия некоторых нагрузок, но деформировалась и разрывалась даже при нажатии рукой, в частности во время перекатывания аппарата по земле.
Дюралевая задняя часть ферменного фюзеляжа и алюминиевая обшивка самолета Junkers J I.
Однако, на этом же самом самолете задняя часть ферменного фюзеляжа была изготовлена из другого, заслуживающего гораздо большего внимания материала. И хотя алюминий в последствии получил символическое название «крылатый металл» , оно, говоря точнее, должно быть адресовано для его сплава, называющегося дюралюминий (или дюраль). Именно этот сплав является сейчас основой всей мировой авиации.
Дюралюминий значительно выгоднее алюминия в массовом и прочностном отношении. То есть практически при той же массе этот сплав обладает значительно большей твердостью, прочностью и жесткостью. Марок этого сплава достаточно много, в том числе и в разных странах. Отличия марок могут быть как в составе элементов, так и в технологии изготовления (термообработка). Однако, в основном это сплавы состоящие из легирующих добавок (медь – около 4,5%, магний – около 1,5% и марганец – около 0,5%) и самого алюминия.
Название дюралюминий (дуралюмин, дуралюминий, дюралюмин) происходит от названия немецкого города Дюрен (Düren), где в 1909 году было впервые начато промышленное производство этого сплава. А слово дюраль , которое у нас употребляется скорее как жаргонное, на самом деле фирменное название (Dural®).
Одна из самых известных марок дюраля, производящихся в России (СССР) – Д16 . Он так или иначе применен на всех самолетах, произведенных или производящихся у нас, хотя, конечно, достаточно и других более специализированных или совершенных в прочностном отношении марок(например, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1 и др.).
А начиналось все с первой половины 1922 года, когда в СССР был получен первый советский алюминиевый сплав, пригодный для авиастроения и не уступающий по характеристикам тогдашним немецким сплавам.
Назвали его кольчугалюминием , по названию г.Колчугино Владимирской области, в котором располагался металлургический завод. Он отличался от немецкого дюралюминия добавкой никеля (около 0,3%), иным соотношением меди и марганца, а также термообработкой.
Самолет АНТ-2, построенный полностью из кольчугалюминия.
Название со временем было заменено на традиционное и сплав получил наименование Д1 , под которым используется до сих пор, хотя и не так часто из-за достаточно низких характеристик по сравнению с вновь разработанными материалами.
Появление в достаточно широкой эксплуатации дюралюминия сделало возможным выполнить обшивку в конструктивно-силовой схеме с ферменным фюзеляжемболее прочной и долговечной. Для некоторых моделей самолетов листы дюраля делались гофрированными с целью повышения ее устойчивости.
Гофрированная обшивка самолета ТБ-1.
Гофрированная обшивка самолета Junkers-52
Гофрированная дюралевая обшивка фюзеляжа такой схемы могла в некоторой степени работать на восприятие изгибающего момента (на крыле она работала на кручение) и становилась таким образом «частично работающей» . Однако, это «частичность» не устраняла главных недостатков ферменной конструкции. Обшивка не была включена в общую силовую схему и, по большей части, играла роль элемента с дополнительной массой.
Балочные фюзеляжи .
С развитием подходов к авиационному конструированию, освоением новых материалов и приобретением опыта появилась возможность разработки новых типов конструктивно-силовых схем , в которых обшивка уже становилась полностью рабочим элементом (рабочая обшивка ).
Фюзеляж - коробчатая балка.
Наиболее рациональной для большой авиации и лишенной недостатков ферменных фюзеляжей стала конструкция, представлявшая собой тонкостенную оболочку (собственно обшивка большей или меньшей толщины), подкрепленную изнутри различными силовыми элементами (силовым каркасом или силовым набором , продольным и поперечным) и имеющая полезные внутренние объемы.
В этом случае фюзеляж называют балочным (балочный тип), то есть, говоря терминами из строительной механики, он представляет из себя тонкостенную коробчатую балку, которая закреплена на крыле и воспринимает на себя перерезывающие силы и изгибающий момент, в любом своем сечении, в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также крутящий момент.
В частности… Крутящий момент от вертикального оперения нагружает обшивку всего контура, создавая в ней касательные напряжения. Вертикальная сила от стабилизатора воспринимается обшивкой боковых поверхностей фюзеляжа параллельных действию силы — работа на сдвиг.
Изгибающий момент стабилизатора воспринимается обшивкой и подкрепляющими элементами верхней и нижней части фюзеляжа (растяжение-сжатие). Поперечная сила от киля также нагружает верхнюю и нижнюю части фюзеляжа, параллельные действию силы, вызывая в них касательные напряжения.
Кроме того в районе герметизированных отсеков к нагрузкам присоединяется и избыточное внутреннее давление, действующие изнутри фюзеляжа при полетах на высоте. Активное участие в процессе восприятия нагрузок принимает работающая обшивка . Примерная схема возможного их действия показана на рисунке (по материалам ЦНИТ СГАУ).
Нагрузки, действующие на балочный фюзеляж.
Фюзеляжи балочного типа в процессе разработки различных конструкций разделились на три вида. Первый — это фюзеляж типа «монокок» , во французском «мonocoque». Слово произошло от греческого «monos» – «единый» и французского «coquе» — скорлупа. В таких конструкциях внешняя оболочка, то есть обшивка, является главным силовым элементом, иногда единственным, воспринимающим все силовые факторы.
Она может быть достаточно мощной и жесткой и какие-либо дополнительные поперечные силовые элементы обычно не требуются и могут устанавливаться только в местах, где есть какая-то дополнительная сосредоточенная нагрузка, то есть какие-либо внешние подвески, присоединение крыла или каких-либо агрегатов (обычно это шпангоуты), в местах вырезов в фюзеляже или же в местах, где соединяются отдельные листы обшивки (чаще всего стрингеры).
То есть фюзеляжи самолетов по сути дела могут быть без работающего каркаса. Первые такие образцы появились уже в 1910-х годах. Это были самолеты чаще всего спортивной направленности, то есть для достижения больших скоростей. С этой целью использовались заглаженные фюзеляжи круглого сечения, имеющие ощутимо меньшее лобовое сопротивление по сравнению с ферменными.
Реплика самолета Deperdussin Monocoque.
Типичным представителем такого класса самолетов был французский спортивный аэроплан Deperdussin Monocoque . Сам принцип изготовления его фюзеляжа стал основой названия этого самолета (Monocoque).
Фюзеляж состоял из двух продольных половин, каждая из которых выклеивалась из трех слоев деревянного шпона в специальных формах в виде раковин (или скорлупы). Далее эти половины соединялись, склеивались между собой и обклеивались тканью.
Монококовые фюзеляжи достаточно дороги в изготовлении, и окончательно они потеснили ферменные только после Второй мировой войны, когда исчезла необходимость быстрого выпуска большого количества боевых самолетов.
Однако типичный монокок, хорошо воспринимая растяжение и изгиб, гораздо хуже работает на сжатие (зависит от толщины и жесткости обшивки конечно), поэтому подавляющее большинство фюзеляжей современных самолетов построено с внутренним подкрепляющим силовым набором. Такие конструктивно-силовые схемы носят название полумонокок (услиленный монокок), и в них обшивка работает совместно с продольным набором силовых элементов.
Полумонококовые конструкции, в свою очередь, бывают двух видов: балочный стрингерный (стрингерный полумонокок) и балочный лонжеронный (лонжеронный полумонокок).
Стрингерный полумонокок. Фюзеляж самолета ATR-72.
В первом работающая обшивка подкреплена продольными силовыми элементами – стрингерами . Их довольно большое количество и расположены они достаточно часто, что позволяет обшивке совместно с ними воспринимать весь изгибающий момент (помимо других нагрузок – крутящий момент и перерезывающая сила), работая при этом на растяжение-сжатие. Устойчивость обшивки повышают шпангоуты, установленные с относительно малым шагом.
Во втором изгибающий момент воспринимается специальными продольными элементами – лонжеронами и балками . Количество их невелико и они имеют обычно большое сечение. Обшивка же, подкрепленная стрингерами, воспринимает крутящий момент и перерезывающую силу, работая только на сдвиг, и практически не участвуя в восприятия изгиба.
Лонжеронная схема. А - лонжероны, В - стрингеры, D - работающая обшивка.
На рисунке (из материалов ЦНИТ СГАУ) показаны действие усилий (перерезывающие силы, изгибающий и крутящий моменты), воспринимаемых лонжеронным фюзеляжем (общая картина).
Нагрузки, воспринимаемые в балочной лонжеронной схеме.
Основная масса современных самолетов, как уже говорилось, имеют фюзеляжи типа полумонокок. Лонжеронный вариант достаточно выгоден для военных самолетов с двигателем в хвостовой части фюзеляжа. В этом случае в фюзеляже удобно размещать узлы крепления двигателя, делать вырезы между лонжеронами под необходимые полезные объемы (кабина, топливные баки, агрегаты) без нарушения целостности главных силовых элементов.
Стрингерные фюзеляжи выгодны для транспортных и пассажирских самолетов. Однако вырезы в таких фюзеляжах нарушают целостность силовых элементов, поэтому в таких местах требуется усиление каркаса.
Фюзеляж самолета В-17G. Стрингерный полумонокок.
Совмещенная конструкция фюзеляжа самолета Hawker Typhoon MkIB. Передняя часть - ферменная, задняя часть - полумонокок.
Самолет Hawker Typhoon MkIB.
Так как плюсы и минусы есть у всех типов и вариантов конструкций, то, в принципе, возможно их совмещение в определенном смысле в пределах одного летательного аппарата. Количество и сечение стрингеров, сечение лонжеронов и толщина обшивки может меняться в разных местах фюзеляжа. Все зависит от типа, предназначения, параметров летательного аппарата и его оборудования.
Ферменные фюзеляжи в настоящее время используются редко и в основном для самолетов малой авиации и спортивных. Примером может служит спортивный Су-26 , имеющий ферменный стальной фюзеляж и стеклопластиковую обшивку на нем (стеклопластиковые панели с пенопластовым заполнителем).
Силовая конструкция самолета Су-26.
Немного геодезии .
Существует еще один тип конструктивно-силовой схемы , применявшийся в 30-х годах при изготовлении самолетов, правда значительно реже классических схем. Это так называемая геодезическая конструкция планера, то есть фюзеляжа и крыла.
В этой конструкции силовые элементы, воспринимающие нагрузки, располагаются вдоль геодезических линий. Для фюзеляжа, который по форме близок к цилиндру – это винтовые линии (спирали) и окружности. В итоге образуется сетчатая конструкция с узлами соединения элементов в многочисленных точках пересечения.
Она воспринимает крутящий момент и перерезывающие силы. Изгибающий момент воспринимают дополнительные лонжероны в фюзеляже. Силовыми элементами в этом случае служат легкие и тонкие профили. Вся конструкция отличается высокой прочностью при относительно малой массе .
Бомбардировщик Vickers Wellington.
Боевые повреждения фюзеляжа самолета Vickers Wellington.
Кроме того, она в отличие от ферменной схемы полностью оставляет свободными все внутренние полости фюзеляжа, что былохорошим плюсом особенно для больших самолетов. Также при постройке такой конструкции легче было соблюсти требуемые аэродинамические формы без больших затрат на приспособления и инструменты.
Геодезическая схема также могла быть полезна для повышения боевой живучести военных самолетов. Так как каждый элемент конструкции мог воспринимать нагрузки других элементов при их разрушении, то боевое повреждение часто не вело к фатальному разрушению всей конструкции.
По такой схеме, например, был построен британский бомбардировщик Vickers Wellington (производился в 1936-1945 годах). Однако, обшивка в этой схеме была неработающая (на Веллингтоне полотняная). С ростом скоростей полета она не выдерживала аэродинамических нагрузок, и профиль крыла деформировался. Это стало одной из причин отказа от такой схемы уже в послевоенное время.
Немного более конкретно о силовых элементах.
Продольный силовой набор .
Стрингеры . Продольные силовые элементы для подкрепления обшивки. Работают вместе с обшивкой на растяжение-сжатие, а также увеличивают ее устойчивость при работе на сдвиг от кручения фюзеляжа. Обычно устанавливаются по всей длине фюзеляжа .
Профили стрингеров и лонжеронов.
Изготавливаются из готовых профилей различной конфигурации, как замкнутой, так и разомкнутой и могут иметь различные уровни прочности. Материал — дюралюминий различных марок (например Д16 и В95), в зависимости от конкретных преобладающих условий работы стрингера.
Лонжероны (балки). В общем-то похожи на стрингеры, но имеют более мощное сечение. Часто являются одним из основных конструктивных элементов, не только фюзеляжа, но и крыла и хвостового оперения, применяются, в принципе во многих инженерных конструкциях, а не только в авиации. Многие наверняка слышали о об автомобильных лонжеронах.
Бимс в конструкции полумонокока.
Основная функция – восприятие изгибающего момента и осевых сил, т.е. работа на растяжение-сжатие.Однако, лонжерон коробчатого сечения может участвовать и в восприятии крутящего момента. Лонжероны могут быть цельными или составными, состоящими из нескольких профилей. Материал – алюминиевые сплавы и сталь различных марок.
Коробчатые лонжероны , одна из стенок которых – обшивка, часто располагают по окантовке больших вырезов в фюзеляже для их усиления. Например, в районе грузового люка на транспортных самолетах. Такие лонжероны называют бимсы .
К вспомогательному продольному силовому набору можно отнести также полы, в частности в отсеках транспортных самолетов и салонах пассажирских самолетов, основу которых составляют силовые балки.
Поперечный силовой набор .
Шпангоуты. У этого элемента две основные функции. Первая – формирование и сохранение формы фюзеляжа, точнее его поперечного сечения. Для этого предназначены нормальные шпангоуты. Они подкрепляют обшивку, то есть нагружаются внешним аэродинамическим или внутренним избыточным давлением, приходящимся на обшивку фюзеляжа. Шаг их расположения выбирается из соображений ее наиболее эффективной работы. Обычно это интервал от 150 до 600мм.
Фюзеляж-полумонокок самолета Sukhoi Superjet 100. Нормальные шпангоуты и стрингеры.
Вторая – восприятие различных сосредоточенных нагрузок большой величины типа узлов крепления и соединения тяжелого внутреннего и внешнего оборудования, двигателей, различных пилонов и подвесок, присоединение консолей крыла. Это усиленные (силовые) шпангоуты . Их количество на летательном аппарате обычно значительно меньше, чем нормальных.
Примеры усиленных рамных шпангоутов.
Силовые шпангоуты обычно изготавливаются в виде рамы (рамные ), которая может быть сборной или монолитной. Сама рама работает на изгиб, распределяя внешнюю нагрузку по периметру обшивки. В любом сечении такой рамы действует и перерезывающая сила.
Усиленный рамный шпангоут с узлами крепления крыла к фюзеляжу.
Силовые шпангоуты также могут располагаться по краям больших вырезов в фюзеляже. Кроме того они используются в качестве перегородок, воспринимающих избыточное давление в гермоотсеках . В этом случае кольцевое пространство чаще всего зашивают стенкой, подкрепленной силовыми элементами типа стрингеров. Эти стенки могут иметь сферическую форму.
Обшивка . Такой же силовой элемент, участвующий в силовой работе всего фюзеляжа балочного типа. Для основной массы современных балочных фюзеляжей изготавливается из стандартных листов дюралюминия, которые формуются по очертаниям фюзеляжа. Стыковка (или нахлест) листов производится на силовых элементах (стрингерах, шпангоутах).
Наиболее распространенный способ крепления обшивки к силовому каркасу– заклепочные соединения , но может применяться сварка и склейка. Обшивка может крепиться только к продольному набору (стрингерам), только к поперечному (шпангоутам) или к тем и другим. Это, зачастую, может определять необходимую толщину (т.е. и массу) обшивки.
Первый случай хорош с точки зрения улучшения аэродинамики, так как отсутствуют вертикальные заклепочные швы и, соответственно, уменьшается аэродинамическое сопротивление. Однако, при этом обшивка с ростом нагрузок быстрее теряет устойчивость.
Чтобы этого избежать и не увеличивать ее толщину, а значит и массу всей конструкции, ее соединяют со шпангоутами. Это может делаться непосредственно или через специальные дополнительные элементы, называемые компенсаторами . В таком случае шпангоуты называют распределительными . Они дополнительно нагружаются от обшивки внутренним избыточным давлением, действующим на нее.
Второй случай, когда обшивка крепится только к шпангоутам и не подкреплена стрингерами, относится к фюзеляжам-монококам или как еще их называют обшивочным фюзеляжам . Как уже упоминалось раньше, обшивка сама по себе плохо работает на сжатие, поэтому прочность такого фюзеляжа определяется возможностями по сохранению устойчивости обшивки именно в зонах сжатия.
Чтобы эти возможности повысить для монокока есть только один способ – увеличить толщину обшивки, а значит и массу всей конструкции. Если самолет большой, то это увеличение может быть значительным. Это основная причина невыгодности фюзеляжа такого типа.
Толщина обшивки может также изменяться в разных сечениях фюзеляжа в зависимости от наличия вырезов (особенно это касается стрингерных фюзеляжей), или гермоотсеков с избыточным давлением.
Кроме того она может зависеть от места расположения обшивки на фюзеляже. Например, при воздействии собственной весовой нагрузки верхняя часть обшивки фюзеляжа работает на растяжение всей своей площадью совместно со стрингерами, а нижняя часть при этом на сжатие только площадью, подкрепленной стрингерами, поэтому и потребная толщина сверху и снизу может быть разная.
В настоящее время довольно широко применяются в качестве обшивки механически (фрезерование) или химически (травление) обработанные листы больших размеров с готовой уже переменной толщиной, а также монолитные фрезерованные панели необходимой переменной толщины с выфрезерованными подкрепляющими продольными ребрами-стрингерами .
Фрезерованные панели обшивки самолета Sukhoi Superjet 100.
Такого рода конструктивные узлы обладают большей усталостной прочностью, равномерным распределением напряжений. Отсутствует необходимость многоместной герметизации, как в заклепочных соединениях. Кроме того улучшается аэродинамика из-за снижения сопротивления в результате гораздо меньшего количества заклепочных швов.
Что касается материалов, то самым распространенным и универсальным, как уже говорилось выше, остается дюралюминий различных марок, более или менее приспособленный для различных условий работы и конструктивно-силовых схем и элементов летательных аппаратов.
Однако, при постройке самолетов, работающих в особых условиях (например, при высоком кинетическом нагреве ) применяется сталь особых марок и титановые сплавы. Ярким представителем таких самолетов является легендарный МиГ-25 , фюзеляж которого практически целиком сделан из стали и главный способ соединения его элементов – сварка.
—————————
Столь же значимыми, как и фюзеляж элементами любого самолета являются крыло и оперение. В силовом плане они также воспринимают усилия и передают их на фюзеляж, на котором все нагрузки уравновешиваются. Конструктивно-силовые схемы крыльев современных самолетов имеют много общего со схемами фюзеляжей. Но с этим мы ознакомимся уже в следующей статье на подобную тему….
До новых встреч.
В заключение картинки, которые не поместились в текст.
Шпангоуты фюзеляжа самолета F-106 Delta Dart (усиленные рамные и нормальные).
Рамные силовые шпангоуты фюзеляжа самолета F-16 с узлами крепления оборудования.
Силовой шпангоут для гермоотсека самолета Sukhoi Superjet 100.
Усиленный шпангоут в виде стенки гермоотсека.
Составные рамные шпангоуты.
Стрингеры и шпангоуты самолета Вoeing-747.
Ферменный каркас фюзеляжа самолета Piper PA-18.
Самолет Piper PA-18.
Типы конструктивно-силовых схем фюзеляжа; 1 - ферменная, 2 - ферменная с гофрированной обшивкой, 3 - монокок, 4 - полумонокок.
Типы конструкции фюзеляжей.
Фюзеляж самолета Supermarine Spitfire. Полумонокок.
Фюзеляжи самолетов Vickers Wellington в заводском цеху.
Фюзеляж моего самолёта предназначен для восприятия нагрузок во время полёта через ферму, похожую по конструкции на мост. Поэтому большинство шпангоутов не служат для восприятия нагрузок. Они просто крепятся к ферме для создания обтекаемой формы фюзеляжа.
Дизайн фюзеляжа
Фюзеляж первоначально был сконструирован с помощью САПР системы в одной боковой проекции. Также из САПР модели самолета я сделал локальные виды поперечных сечений для каждого шпангоута фюзеляжа. После чего распечатал боковой вид самолёта и наклеил его на лист пенопласта.
Затем с помощью модели я вырезал каждую поперечную секцию по отдельности и наклеил их на боковой вид в виде поперечных сечений. Затем я начал делать замеры фермы. Для этого была использована линейка, с помощью которой снимались размеры с чертежа и записывались на бумагу. Затем была измерена максимальная ширина фермы. Путём деления разницы размеров шпангоутов на их количество от первого до последнего шпангоута, я проверил, умещается ли ферма в размеры оставшихся шпангоутов. Окончательный проект шпангоутов фюзеляжа отмечен в виде ячеек. Он состоит из двух частей, соединенных вблизи центра фюзеляжа. Благодаря этому я сумел увеличить и усилить ферму, уменьшив при этом число соединений между секциями.
Строительство фермы
Строительство фюзеляжа в виде фермы – это довольно быстрый и простой процесс, в результате которого получается очень прочный каркас. Чтобы сэкономить время при строительстве я приобрел полосы пробкового дерева размерами 1,5x12x92 мм, что оказалось не таким простым занятием. В итоге вертикальные компоненты фермы были сделаны из полос пробкового дерева 1,5×6,0 мм, а диагональные переборки получились одинакового размера, но из более мягкой и легкой бальзы.
Подготовьте место перед процедурой: положите на стол вощеную бумагу, чтобы защитить бальзовые полосы от попадания клея. Используйте двухсторонний скотч в качестве направляющей для соединения брусков на вощеной бумаге. Бумага будет служить в качестве направляющих для склеивания двух брусков в балку. Положите одну полосу бальзы вертикально перед собой, а затем рядом положите другую полосу.
Соедините две бальзовые половины вместе скотчем. Обработайте линию стыка от одного конца до другого с помощью циакрина для соединения. До циакрина я пробовал склеивать бруски с помощью древесного клея и нашёл, что это настоящая головная боль, поскольку древесина из-за воды набухает по линии стыка и вызывает изгиб балки. После такой процедуры остается уповать на волю случая: станет ли линия стыка прямой или же древесина и клей уведут её в сторону.
Для того, чтобы ускорить сборку симметричных ферм, я начертил и распечатал боковой вид фермы в Автокаде. На этом виде было показано взаимное расположение и расстояние между элементами фермы. Обратите внимание, что боковые стороны самолёта отличаются друг от друга, поэтому их нужно сделать по отдельности.
Начните установку вертикальных элементов, изготовленных из пробкового дерева, в соответствии с эскизом. Когда чертеж распечатан и прилеплен к рабочей поверхности вместе с вощеной бумагой, с помощью двухстороннего скотча скрепляются угловые элементы фермы в заданных местах.
Как только все вертикальные элементы на месте, начните установку диагональных переборки. Самый простой подход для этой сборки, который я нашёл, заключался в том, чтобы ошкурить первый конец полосы, чтобы он вписался в первый угол вертикального элемента, а затем проложить полосу до противоположного угла, обрезать излишки лобзиком и подогнать шкуркой второй конец по форме второго угла.
Теперь, когда стороны фермы сформированы, их нужно скрепить, для этого я начертил очень простой эскиз, который показывает правильные сужения элементов фермы. Аккуратно разместил элементы фермы в соответствие с эскизом и с помощью двухстороннего скотча закрепил их в заданных положениях.
Начав с нижней части фермы, установил горизонтальные элементы конструкции между вертикальными, и в последнюю очередь установил диагональные элементы.
Как только низ был закончен, перевернул узел вверх ногами и собрал горизонтальные элементы. Как только достаточное число элементов было установлено, ферму можно переставить в более удобное положение для монтажа диагональных элементов. При этом не забыв про достаточное пространство для доступа к элементам фюзеляжа с батарейками и электроникой.
Для соединения элементов фермы вместе прежде всего я скрепил их циакрином, а затем установил пробковый усилитель внутри фермы в местах соединения элементов секции.
Фюзеляж в сборе, когда обе половинки стоят друг на против друга, выглядит вкусно. Сразу же видно, что конструкция самолёта будет серьезной и продуманной.
Установка шпангоутов и противопожарной перегородки
Шпангоуты создают прочностной каркас фюзеляжа, к которому крепится бальзовая обшивка. Все шпангоуты сделаны из 1,5 мм бальзы, за исключением нескольких конструкционных ребер, сделанных из 3 мм фанеры. Два таких ребра находятся в задней части фюзеляжа для крепления хвостового оперения, другие два располагаются в передней части фюзеляжа в месте крепления крыла, где две части фюзеляжа соединяется друг с другом в районе фонаря и крышки двигателя. Противопожарная перегородка — это усиленная стеклопластиковая фанера, к которой крепится двигательная установка. Она должна быть очень жесткой в противном случае вибрации от двигателя будут её разбалтывать, пока что-нибудь не отвалиться, либо тяга двигателя не уменьшиться. В дополнение к этому противопожарная перегородка должна надежно крепиться к ферме, чтобы также самолет мог свободно лететь и противостоять любым вибрациям.
С помощью шаблонов, сделанных по проектным чертежам, вырежьте все шаблоны из подходящего материала. Бальзовые шпангоуты изготавливаются из двух половинок, а затем склеиваются вместе, в то время как фанерные шпангоуты вырезаются из цельного куска фанеры.
Установите все шпангоуты, чтобы убедиться, что они крепятся к ферме идеально, а отметки на шаблонах идеально соответствуют изготовляемым деталям. Как только все шпангоуты установлены, начинайте устанавливать жесткие фанерные шпангоуты от самой широкой точки фюзеляжа до самой узкой с помощью древесного клея.
Установите оставшиеся шпангоуты фюзеляжа. С помощью капли циакрина можно соединить вместе две половинки шпангоута в центре. Примечание: из-за ориентации волокон этих половинки могут быть очень хрупкими. Если во время сборки что-нибудь сломается, то это можно легко восстановить с помощью все того же циакрина, к тому же шпангоуты не несут никакой нагрузки и спрятаны.
Противопожарная перегородка сделана из усиленного стеклопластика, который состоит из 8 слоев 0,8 мм фанеры с 56 граммовым стеклопластиком между каждым слоем древесины. Изготовляется она из отдельных слоев путем склеивания липовой фанеры и стеклопластика и затем наклеивания стекла на дерево, прямо как было сделано на усиленных ребрах. При склеивании нужно внимательно следить за тем, что было обеспечено достаточное сжатие и между частями не оставалось пустот.
При обработке противопожарной перегородки используйте лобзик и оставляйте небольшой припуск вдоль контура для последующей обработки шкуркой.
Найдите центр перегородки и отметьте его. Затем определите положение монтажной пластины двигателя. После разметки нужно просверлить отверстия под крепежные винты. Есть моторчики негабаритного размера, у них в передней части торчит вал, для них нужно просверлить дополнительное отверстие в перегородке.
Перед монтажом противопожарной перегородки фюзеляж необходимо подготовить. Для этого я расправил переднюю часть фермы, установив фюзеляж на практически плоский стол. Затем я прикрепил вертикальный балансир к центру хвостовой опоры. Путем тщательного ошкуривания каркаса я сумел сориентировать его по центру фюзеляжа, что в свою очередь помогло установить противопожарную перегородку ровно по отношению к направлению полёта, как я того и хотел. Верхняя часть фермы плоская по отношению к направлению полёта, поэтому, как только её выставят перпендикулярно по отношению к поверхности стола, можно устанавливать противопожарную перегородку. Регулировать угол перегородки можно в соответствие с летной инструкцией.
Примечание: Линия действия тяги традиционно измеряется в градусах справа от центральной линии и в градусах снизу от центральной линии. Правое смещение тяги противодействует крутящему моменту, создаваемому вертикальным стабилизатором от пропеллера, так называемого P-фактора. Нижняя тяга нужна для того, чтобы гасить тенденцию самолёта набирать высоту, когда тяга увеличивается.
Перед клейкой заднюю поверхность перегородки нужно ошкурить так, чтобы её поверхность стала грубой. Клеится она также к фюзеляжу с помощью циакрина.
Усильте переднюю часть фюзеляжа путем наклеивания второго ряда нижних балок-ферм. Они создают зазор между наружным и внутренним элементами фермы и служат для усиления жесткости носовой части самолета.
Продолжайте усиливать фюзеляж с помощью 1,5 мм липовой фанеры к верхней части фюзеляжа, как со стороны мотора, так и со стороны фонаря. Заметьте, что излишки материала были убраны со стороны моторной секции для того, чтобы можно было установить дверь. Новые кромки этих шпангоутов соединяются вместе друг с другом с помощью 1,5 мм бальзы. Эти переборки усиливают каркас, а с другой стороны защищают ферму, пока самолет в стадии строительства.
Установите перегородку на усиленный фюзеляж, для чего используйте 3 x 25 мм полосу липовой фанеры вокруг всего периметра фюзеляжа. Полосы лучше всего клеить к фюзеляжу и к перегородке с помощью 5 минутного эпоксидного клея.
Ферма – это очень сильная и легкая конструкция, но если в одной точке приложить большую нагрузку она разрушиться. Такие нагрузки вряд ли будут появляться во время полёта, но во время осмотра самолёта другими людьми, либо во время монтажа батареек, всякое может случиться. Поэтому нижнюю часть фермы лучше усилить. Для этого используется 0,8 мм бальзовая фанера в качестве обшивки. Пол усиливается 1,5 мм бальзовым листом, который распределяет вес закрепленной на нем батарейки, а также других компонентов.
Обшивка фюзеляжа
По сравнению с обшивкой крыла, обшивка фюзеляжа выглядит совершенно по-другому. У фюзеляжа контуры разнонаправленные и располагаются плотнее, чем у крыла, где почти все плоское. Первое правило в том, что соединять обшивку по краям стало невозможным, поскольку она легко ломается из-за кривизны.
Для того чтобы положить обшивку, можно поступить следующим образом:
1. Добавить несколько дополнительных шпангоутов в хвостовой части.
2. С помощью наждачного бруска аккуратно ошкурить форму шпангоутов. Цель данной операции – не столько изменить форму фюзеляжа, сколько выравнять все шпангоуты друг с другом, чтобы не было острых переходов. Благодаря этой операции не будет грубых переходов между шпангоутами и резких изменений кривизны.
Обшивку следует делать либо из небольших частей, когда сильная кривизна, либо из больших частей, когда форма это позволяет. Главное в том, чтобы разгладить обшивку и плотные стыки, а также в том, чтобы подогнать форму шпангоутов как можно ближе к идеальной для обшивки форме, прежде чем клеить. Кроме того, все соединения для надежности следует делать наложенными друг на друга с перехлестом в 6 мм. Это позволяет стыковать края мягко, а также доводить их шкуркой на месте. Если контуры будут слишком резкими, вы обнаружите, что обшивка будет пузыриться. Такое место можно закрыть несколькими кусками обшивки. Во время очень резких изменений кривизны нужно будет использовать только твердую бальзу, как, например, в нижней части фюзеляжа, где располагаются толкатели рулей высоты. Когда обшивается острый угол, лучшее решение – приклеить прокладку, например, как позади двигательной перегородки впереди двигательных сопел, где обшивка по краю ошкуривается в форме «V». Во время этой операции будьте терпеливы и бережны, поскольку очень легко повредить обшивку.
Каждый ребенок хотя бы раз пытался построить пассажирский самолет из бумаги. Ребята старались сделать такую конструкцию, чтобы она летала дальше и ровнее, но чаще всего на этом все увлечение и заканчивалось. Однако повзрослев, некоторые начинают задаваться вопросом: «Как сделать интересную объемную модель самолета своими руками?» Если вы один из них, то ответы на все свои вопросы найдете в этой статье.
Материалы
Чтобы сделать объемный пассажирский самолет из бумаги, нужно очень внимательно отнестись к выбору материала, так как он будет иметь прямое влияние на качество готового изделия. Вам понадобятся:
- Бумага;
- Клей;
- Ножницы;
- Линейка;
- Пинцет;
- Краска;
Бумага
Насколько качественная модель самолета получится, будет напрямую зависеть от выбранной бумаги. Логично было бы выбрать самую плотную, однако чем тверже материал, тем тяжелее он гнется. Поэтому если вам предстоит выполнить макет со множеством мелких деталей, то предпочтение лучше отдать более тонкой бумаге, но не менее 160г/квм. Можно, конечно, выполнить работу из картона, однако распечатать детали на нем не получится.
Клей
Как сделать прочный самолетик, который не развалится при первом дуновении ветра? Правильно! Пользуясь качественным клеем. Он не должен размягчать бумагу и оставлять неприятные желтые следы. Выбор свой лучше отдавать универсальному или специализированному для моделирования клею. Такой прослужит долгое время и поможет сохранить первозданный внешний вид самолета из бумаги на долгое время.
Ножницы
Аккуратности и изящности модели самолета из бумаги придадут хорошо подобранные ножницы. Во-первых, они должны быть острыми и не портить бумагу. Во-вторых, моделирование – достаточно долгий и трудоемкий процесс, поэтому предпочтение лучше отдавать удобным моделям. А, в-третьих, для деталей разных размеров понадобятся разные ножницы, так что хорошо бы иметь в арсенале хотя бы 3 вида.
Линейка
Линейка для построения авиамодели подойдет практически любая. Главное, чтобы она была негнущаяся, потому что линии сгибов могут получиться кривыми, и тогда уже создать красивую бумажную модель самолета просто не удастся.
Пинцет
Данный инструмент понадобится для склеивания маленьких деталей. Можно воспользоваться обычным косметическим пинцетом, но стоит заметить: чем он длиннее и острее, тем работать будет легче.
Краска
Некоторые детали приходится распечатывать, а другие наоборот предполагают работу с краской. Перед окрашиванием бумага требует обязательной обработки в виде использования лака, грунтовки, шпаклевки и шлифовки, после для придания цвета можно использовать все что угодно. Тем не менее, если позволяет бюджет, лучше остановиться на профессиональных красках для моделирования, например, таких как Tamiya или Humbrol.
Нож
Иногда в макете присутствуют настолько мелкие детали, что даже самые маленькие ножницы для вырезания не подойдут. Тут на помощь приходит нож для бумаги. Главное подобрать модель с тонким острым лезвием.
Сборка самолета
Подобрав грамотно все необходимые инструменты, можно начинать делать пассажирский самолет из бумаги. Если у вас уже имеется богатый опыт моделирования, чертежи можно сделать самому. Тем, кто клеит самолеты впервые, лучше обратиться на сайт https://izobretaika.in.ua , где предложены самые разнообразные схемы и шаблоны интересных моделей. Итак, как же сделать красивую и объемную модель?
- Печатаем трафарет на подготовленном листе плотной бумаги;
- Аккуратно вырезаем каждую деталь ножницами (для более мелких используйте нож);
- После того, как все детали вырезаны, с помощью линейки обозначаем линии сгибов;
- Далее склейте все детали. Начинать нужно с основного корпуса самолета;
- Присоедините хвост и крылья к «телу» конструкции;
- Добавьте более мелкие детали, такие как шасси, иллюминаторы и двери;
- Пассажирский самолет из бумаги готов.
Покраска самолета
Если вы решили прибегнуть к простым схемам и разукрасить самолет самостоятельно, для того чтобы цвет лег ровно и долго держался, очень важно следовать следующим шагам:
- Бумагу нужно пропитать лаком на основе растворителей;
- Далее накладывается грунт (для удобства можно использовать спрей);
- Полученный слой грунта нужно шкурить (отлично подойдет наждачная бумага);
- После этого конструкция шпаклюется, тем самым убирая неровности и сглаживая поверхность;
- Обратите внимание на мелкие детали, их лучше дополнительно обработать супер клеем для дополнительной прочности;
- Наносим краску на равномерно зашпаклеванную модель;
- Даем самолету высохнуть. И все готово!
Рабочая зона должна быть хорошо освещена, чтобы вы могли видеть отчетливо каждую деталь. Ножницы или нож нужно обязательно подбирать в соответствии с размерами элементов: для крупных подойдут большие с прямыми лезвиями, а для маленьких – маникюрные или нож. Каждую запчасть рекомендуется вырезать по мере надобности, дабы избежать неразберихи и ничего не потерять. Чтобы детали получались аккуратными, крутите лист бумаги, но ни в коем случае не изгибайте руки.
Сгибы
Прислонив линейку к сгибу, проведите по нему чем-нибудь тупым. Так вы гарантируете себе аккуратные линии во время сборки модели. Если требуется выделить острые края, рекомендуется использовать нож, но лишь слегка надавливая. Так углы выйдут четкими и ровными.
Определитесь с тем, какой сгиб вам нужен: внешний или внутренний. Чтобы выполнить первый, нужно добиться некой выпуклости детали путем сгибания так, чтобы одна из сторон оказалась выше другой. А чтобы получился второй, то, соответственно, наоборот, нужно сделать так, чтобы получилось что-то наподобие ямки.
Склеивание деталей
Этому этапу нужно уделить особое внимание, так как от него напрямую будет зависеть внешний вид, качество и долговечность модели. Многие модели имеют вкладки, предназначенные для склеивания, следовательно, нужно нанести клей на них и прижать друг к другу. Очень важно не переборщить, если налить слишком много вещества, то оно может повредить структуру самолета, тем самым сделав его менее презентабельным. Выдавите небольшую каплю и размажьте ее по остальной поверхности. Если нужно поместить одну запчасть в другую, то клей наносите на боковые стороны.
Сгибание круглых деталей
Иногда пассажирский самолет из бумаги может иметь округлое «тело». Чтобы оно смотрелось естественно, очень важно правильно округлить детали. Для этого положите элемент в ладонь и проведите по внутренней стороне чем-нибудь типа карандаша или ручки, для более мелких деталей можно смело использовать зубочистки. Так вы добьетесь нужной формы и с легкостью приклеите запчасть в том виде, в котором потребуется.
Стыковка деталей
Края некоторых элементов цилиндрического вида, типа каркаса самолета, иногда бывает трудно склеить. Для этого рекомендуется оставить у одной из сторон дополнительное место без рисунка, которое «спрячется» под другую. Так поверхность будет иметь идеальный ровный вид. Клей можно наносить как на один край, так и на оба, главное – в меру.
Так как сделать пассажирский самолет своими руками далеко не просто, тот, кто все же сумел его построить, непременно может собой гордиться. Авиация – достаточно сложный раздел моделирования, так как изделия требуют особого внимания, времени, концентрации и кропотливой работы. Следуя несложным рекомендациям и подойдя к делу с умом, у каждого может получиться красивый аккуратный макет.
