Виготовлення лонжеронів для легкого літака KR2S

Будівництво лонжеронів для дерев’яної авіамоделі KR2-S Дареном Клутенг — Кромптон з Австралії стало справжнім відкриттям для нього самого. Та кількість винахідницьких задач, які йому довелося вирішити можуть вас розсмішити, може бути він і займався періодично виготовленням «велосипеда», замість раціональної роботи, але це був його шлях проб і помилок. Кожен може поставити себе на його місце і знайти творче і мотивуюча початок в його оповіданні. Статті на тему будівництва KR2S можна знайти англійською сайті kr2s.r-farley.com.

лонжерони центроплана

Виготовлення лонжерона починається з виготовлення його полиць. Для цього необхідно з’єднати два бруска і дві фанерні рейки. Для того щоб з’єднання було міцним, бруски в центральній частині з’єднуються внахлест. Інша назва з’єднання — «на вус». Для забезпечення міцності полки виготовляються під кутом 10 — 12 °, а в місці стику обов’язково знаходяться опори нервюр і поперечного набору крил. З’єднання лонжеронів встик найчастіше виконуються тому, що волокна деревини повинні розташовуватися поперечно, а не так як у березового шпону, де волокна знаходяться переважно в поздовжньому напрямку.

Виготовлення фанерною стінки

Фанерна стінка виготовляється з авіаційного березового шпону. Його розрізають на смуги. Для отримання прямого різу я використовую лобзик з якісної пилкою і алюмінієвий профіль в якості шаблону.

Склеювання лонжеронів центральній частині крила

Наступний крок — склейка двох частин шпону. Для цього будуть потрібні струбцини, який можуть бути пружинними і різьбовими. Пружинні струбцини використовувати для даної операції краще всього, оскільки навіть в тому випадку, коли весь клей витече, і висота пакета стане менше, вони будуть продовжувати тиснути. Різьбові струбцини ослабнуть, і рейки в пакеті можуть зміститися відносно один від одного. Перед склеюванням лонжерона клей наноситься на поверхні обох з’єднуються частин. Такий порядок склейки дозволить клею вбратися в поверхню і забезпечить міцність з’єднання. Мушу зазначити, що на фотографії зверху показана надмірно марна трата клею, але також варто визнати, що порожнечі між половинками немає і це важливіше. До речі, я користуюся епоксидним клеєм Т-88 тому, що він вважається найкращим для склеювання дерева і схоплюється при +10 ° С.

Крім того, я користуюся алюмінієвим C — образним профілем в якості направляючої лінійки. З його допомогою я склеїв все лонжерони і забезпечив прямолінійність лонжерона в усіх напрямках. А також закрив його клейкою льотної для запобігання прилипання епоксидки до нього.

Використовуйте якомога більше епоксидки, не економте її. Якщо замість пружинних струбцин використовуються різьбові струбцини, то через деякий час їх потрібно докрутити, поки клей повністю не вийде з місця стику. Для надійності я також закріпив обидві частини лонжерона в середині, на початку і в кінці.

Щоб отримати поперечні елементи лонжерона і підігнати ширину полки до потрібних розмірів пропустіть склеєні лонжерони через відрізну пилу. Для правильного відрізу необхідно переконатися, щоб рез був перпендикулярний площині столу, зробити це простіше за все за допомогою кутника. Все рези я виконую з запасом 1/32 «. Запас по ширині дозволяє прибрати рубанком сліди від фрези і зробити форму поперечок прямокутної і рівною.

Однакова ширина всіх поперечин забезпечується стопором на огородженні пилки. Також для точності різу можна відзначати червоним штрихом місця відрізу. Якщо все це застосувати, то все вертикальні поперечини можуть бути змонтовані в одному напрямку і будь-які проблеми з прямими кутами будуть усунені. Збірка лонжерона виконується за кілька етапів. Найголовніше — використовувати якомога більше кліщів і затискачів. Адже чим більше кліщових затискачів ви будете використовувати, тим менше ймовірність появи щілин між фанерою, полками і поперечиною, і вище міцність стику. Поява будь-яких зазорів — привід для того, щоб все почати заново. У моєму випадку нормальна клейка вийшла з другого разу. Перший раз я був шокований кількістю видимого «непроклея» на наступний ранок, що був змушений повторити операцію.

При складанні лонжерона насамперед в пояс монтуються і приклеюються все поперечки. Важливо, щоб всі поперечини були розташовані червоною смужкою вгору, в цьому випадку все помилки кута фрези будуть дивитися в одну сторону. Не забудьте в кожної поперечини просвердлити отвір, щоб зрівняти тиск при зміні висоти польоту. Не виключаю, що ви зможете знайти інший спосіб скинути повітряний тиск.

Потім я накриваю протилежну поверхню лонжерона клейкою стрічкою (як антиадгезиви) і використовую її в якості площині для додатка додаткового зусилля до поперечок. Зверніть увагу на алюмінієву плиту під лонжероном, використовується для додатка додаткового зусилля до поясу і поперечок. Це особливо критично, перший час я намагався використовувати степлер для фіксації поперечок, але в результаті у мене з’явилося багато зазорів і купа дужок, які треба було прибирати.

Я відпрацював наступну технологію клеєння:
спочатку поперечки приклеюються з правого боку до лонжерону (на фотографії). Одночасно пояс лонжерона (праворуч) і поперечки приклеюються до стінки з авіаційної березової фанери товщиною 2,5 мм. Епоксидки було занадто багато, велика частина виявилася на підлозі. Зауважте, що використання алюмінієвого профілю (на фотографії зліва) забезпечило прямолінійність всієї конструкції під час сушіння. Для того щоб конструкція схопилася, а клей затвердів, потрібен був цілий день.

На цьому етапі епоксидний клей наноситься на зворотну сторону поперечок, а також на інший пояс. Далі лонжерон встановлюється на поверхню, промазану клеєм, і закріплюється також, як на попередньому етапі.

Після затвердіння виходить картинка з множинними податком епоксидки. За допомогою такої епоксидки можна заповнювати зазори до 1/16 «. Так, це зайва вага, але без сумнівів, що повна проклейка стику буде забезпечена. Можна або прибрати надлишки, або покрити цим лаком внутрішню поверхню лонжерона. Тепер саме час закрити всі внутрішні поверхні (крім тих, які будуть приклеюватися до фанерної стінки) за допомогою поліуретану або епоксидної смоли. Поліуретан при затвердінні займає менше місця і тому легше. Використовуйте його скрізь, де немає ультрафіолету, особливо всередині лонжерона. Надлишки клею можна прибрати за допомогою скребка і пилососа.

Точність з’єднання лонжерона з фанерою і прямолінійність всієї конструкції визначає алюмінієвий лист, а він досить жорсткий, щоб забезпечити все як треба. Прямолінійність лонжерона в іншому напрямку визначається I — образним 1,32 метровий швелер. Взагалі, чим масивніше швелер, тим вище прямолінійність конструкції.

Ось де варто встановити більше струбцин. Кінцевим результатом стане лонжерон, в надійності якого не буде підстав сумніватися. Зверніть увагу на невеликі зразки на верхньому листі лонжерона. Це частина пояса лонжерона, залишена склеєної і розрізана на частини. Для перевірки якості стику нижню частину закріплюють в лещата і ламають з’єднання за допомогою кувалди. Якість схоплювання видно по характеру зламу: злам йде або по клею (найгірший варіант), або по дереву (кращий варіант). Рекомендується зробити два зразки: один для себе, інший для інспекторів при сертифікації льотної придатності.

Доведено форми лонжеронів

Для доведення лонжеронів використовується крайкостругальні верстат. Якщо у вас немає професійного обладнання, можете використовувати мій метод зрізання крайок. Для цього вам знадобитися настільна пила і тверда опорна поверхня. В якості опори може підійти стіл свердлильного або фрезерного верстата, а також стіл слюсарного верстата.

Створення ухилу найкраще робити за допомогою настільної пили, якщо ви використовуєте спеціальну фрезу, призначену для фанери. В іншому випадку, ви ризикуєте розкришити стінки фанери. Також можна користуватися рубанком з регулюванням вильоту леза. Не забувайте, що частина лонжерона, яка знаходиться усередині фюзеляжу, не має конуса. Також немає конуса у частині лонжерона, що виступає за фюзеляж на кілька дюймів. Ця частина є місцем докладання високих навантажень, тому ухили там неприпустимі. Чим масивніше в цьому місці лонжерон, тим краще. Ухили і заокруглення дозволяють полегшити вагу.

Виготовлення заднього лонжерона консолі крила

Задній лонжерон має конструкцію подібну головному лонжерону, за винятком ухилу по всій довжині. Для отримання ухилу я користуюся пилкою, показаної на фотографії. Фреза пряма з розмірами 2,5 на 15,2 мм з планками, прикрученими до неї для того, щоб тримати лонжерон на місці. Пропустіть фанеру через пилу, відрізавши невеликий шматок фанери з лівого краю і залишивши огорожу в порядку. Тепер затисніть пояс і кромку дошку, де був виконаний рез.

Під час різання ухилу також можна відрегулювати настільну пилку для доведення профілю. Чистота і ідеальна прямолінійність різу буде вам гарантована, і не буде необхідності ошкурівать.

Виготовлення переднього лонжерона консолі крила

На цьому малюнку показаний I — образний алюмінієвий профіль з розмірами 10 см на 15,2 см, який я використовував для забезпечення правильності форми і прямолінійності розмірів. Ось так лонжерон був зафіксований для кращої склейки.

Тут показаний відмінний спосіб склейки і можливість переконатися, що всі ваші поперечки і лонжерони склеїлися на 100%, і ви впевнені в надійності склейки після всіх процедур.

Пояс лонжерона притискається зверху до фанери, алюмінієвий профіль знизу забезпечує площинність. Зазор між склеюваних поверхнями залишається постійним, а якість склейки просто феноменальне. Все що залишається довести — це ухили на задніх лонжеронах і лонжерони у вас в руках.


Доведено профілю та створення скоса на лонжероні

Для того щоб зробити ухили на лонжеронах мені потрібна була настільна пила і мінімальний набір пристосувань. Як налагодження я використовував прямий брус 2,5 на 20 см, у якого одна зі сторін використовувалася в якості направляючої. Брус я обробив попередньо, підігнавши кут однієї з його сторін по куту аеродинамічного профілю. Закріпивши лонжерон на брусі, і прогнав його через пилу, я переніс скіс бруса на лонжерон.

Налагодження для скоса несе в собі одну функцію — головне, щоб заготовка не ковзала під час обробки. Такий спосіб обробки набагато більш точний, ніж ошкурювання, і допомагає зняти з заготівлі набагато більше матеріалу. Звичайно, звернення з настільної пилкою вимагає певної уваги і обережності, але при певній вправності і навику дозволяє отримати лонжерони, які ідеально будуть відповідати аеродинамічному профілю при економії загального часу обробки.

Установка лонжеронів і кута заклиненому крил

Я виготовив цей кондуктор із залишків цільного шматка дерева, коли робив дітям годинник на Різдво. Вони приблизно 5 сантиметрів в товщину, 10 у висоту і 15 завширшки. Через всю ширину кондуктора я просвердлив отвір свердлом O6 — 30, в центральній частині кондуктора я просвердлив два отвори O30, а потім вклеїв трубку з розмірами O6 — 25 з нержавіючої сталі в отвір. Після того як я це зробив, я вирізав ножівкою центральну частину периметра квадрата. І фінал — мій кондуктор був готовий!

Для того щоб користуватися кондуктором, насамперед я закріпив кріпильні кронштейни на лонжеронах. Важливо, щоб отвори і розташування кронштейнів збіглися. Не забув трохи виставити вперед нижню пару кріплень для отримання двугранного профілю крила. Всього на 0,32 сантиметра. Потім за допомогою свердла O5 мм я почав свердлити отвори через весь лонжерон з кронштейнами як кондукторів. Всього в той же день я подужав 32 отвори на головному лонжероні.

Однією з проблем в креслярської документації KR2S є відсутність нормальних видів в плані, з яких можна було заміряти кути заклиненому крил і стабілізатора. Після скручування лонжеронів в форму «човники», їх геометрія стає важко сприймається. І все нічого, але перехресні площини складно привести до одного знаменника. Я вирішив цю проблему за допомогою відома всіх розрахунків до середнього між становищем висоти головного і заднього лонжерона. Як тільки ви почнете користуватися цим узагальненим параметром як «рівня» всі ваші труднощі будуть позаду.

Особисто для себе я визначив як «рівня» верхню частину лонжерона між головним і заднім лонжеронами. Ось опис процесу визначення «рівня»:

1) У поздовжньому відношенні — використання шістдесяти сантиметрового будівельного рівня по вершині верхнього лонжерона, закріпленого на вертикальному штативі по центру між головним і заднім лонжеронами. Для цього підіпріть знизу задню частину фюзеляжу фанерною розпіркою. Свою опору я зібрав з двох 15 сантиметрових частин фанерного листа товщиною ? «, скріплених у вигляді перевернутого Т — образного поперечного перерізу. Перед вивірянням варто переконатися, що довжини опори буде досить для підтримки нижнього лонжерона без опори на фанерну обшивку. Коли літак буде встановлений на опори, ребра жорсткості лонжеронів також будуть перебувати у вертикальному положенні. Переверніть рівень і розрахуйте середнє значення між прямим положенням і зворотним, якщо вони не однакові. Ця операція допоможе вам прибрати всі помилки, пов’язані з рівнем.

2) В поперечному напрямку фюзеляж встановлюється за допомогою 130 сантиметрового рівня, лежачого поперек верхніх лонжеронів прямо над головним лонжероном. Використовуйте будівельний клин, або іншу підкладку, щоб встановити фюзеляж горизонтально, якщо він перекошений. Далі перевірте показання рівнем і відкоригуйте їх при необхідності.

3) Тепер, коли фюзеляж виставлений за рівнем в обох напрямках, я зазвичай рекомендую запам’ятати для себе цю комбінацію для швидкого відновлення. Зробіть собі «рівень» з чистою пластикової трубки O10 мм — 9 метрів. У будівельних магазинах можна знайти відмінний поліуретановий шланг, який буде одночасно і гнучким, і чистим. Зігніть цей шланг в U-подібну форму і додайте в нього кілька крапель червоного харчового барвника, ще трохи води, кілька крапель, знову води і т.д. до тих пір, поки трубка не стане повністю заповненою (можна залишити вільними по 20 см з кожного боку).

Виберіть для себе місце на фюзеляжі літака, яке буде знаходитися в зоні видимості навіть після того, як літак буде побудований. Я вибрав для цього верхню частину лонжерона в районі протипожежної перегородки. Закріпіть тут один кінець трубки так, щоб у шланга була можливість ковзати вгору — вниз. Для цього я підвісив дерев’яний брусок розмірами 2,5x5x2,0 см з пропилом під шланг.

Інший кінець шланга закріплюється в задній частині літака в тому місці, де повинні бути стійки шасі. У протипожежної перегородки встановлюється рівень води на рівні верху верхнього лонжерона, тепер повертайтеся до задньої частини фюзеляжу і робіть позначку на тому ж рівні, де повинна бути стійка шасі. Ця точка буде другий довідкової відміткою. Тут варто або просвердлити отвір, або прибити гвоздик, або, щось третє так, щоб ця позначка завжди була видна, навіть після фінішу збірки.

Зараз у вас є координати правильного розташування вузлів літака, які легко відтворити. Точність подібного рівня — близько 8 мм. Розмір більше 360 см від протипожежної перегородки до стійки хвостового колеса дає похибку в 0,12 градуса. Це на 0,04 градуса більше 130 см розміру підстави крила. Коли настане час встановлювати крильові лонжерони, і задавати кут їх заклиненому, все, що буде потрібно — це використовувати водний рівень для установки фюзеляжу. Також можна користуватися простою геометрією для розрахунку висоти підйому крил. Наприклад, якщо ви хочете, щоб у ваших крил був нахил кута 3,5 градуса, то візьміть тангенс 3,5 градуса, що відповідає 0,0612 і помножте це значення на всю довжину крила. Якщо хорда крила в підставі 120 см, то 0,0612 x 120 = 7,34 см. Саме на цю величину задня кромка буде розташовуватися нижче передньої кромки крила. На закінцівки крила tag (0,5 °) дорівнює 0,008, що на довжині 72,5 см дає величину 0,63 см.

Якщо ви фанат високих швидкостей і хочете в кореневій частині крила 1 градус, а в консольної — 3 °, то в цьому випадку передня кромка буде на 2 см вище задньої. На закінцівки же все буде навпаки — задня кромка буде вище передньої кромки на 3,8 см. Звучить безглуздо, але навіть в тому випадку, якщо кут аеродинамічного профілю буде негативним, він буде створювати підйомну силу. Якщо ви задаєте негативний кут в 1 °, то вам потрібно так само буде задати негативний кут на стабілізаторі вниз на градус або більше. Визначення точного кута не так просто, тому я зробив стабілізатор регульованим і після льотних випробувань встановлюю його за оптимальною крейсерській швидкості. Для простого регулювання я користуюся простим пристосуванням. Воно складається з шматка фанери товщиною 2 см, довжиною 60 см, з перетином у вигляді форми стабілізатора і законцовки кіля. Розмір хорди крила — 60 см. Після льотних випробувань, коли всі кути і аеродинамічні профілю відомі, я повертаюся до інженерних і конструкторських розрахунків фюзеляжу, оснащення і пропелера. Такий підхід може допомогти внести зміни в кути заклинювання крил для отримання більш хороших льотних якостей.

Коли приходить час встановлювати кут заклиненому крил, рівень — це класна річ, яка може виручити. Найкраще місце для прив’язки — верх верхнього головного лонжерона. Закінцівках крила зазвичай на 12,5 см вище кореневої частини.