Самолет для чайников
Продолжение
НЕОТРЕДАКТИРОВАНО!
4. Подбор материалов и технологии
Основной материал конструкции - Ал сплавы, основная технология – резка, гибка, клепка. Поверхности с двойной кривизной выполняются выклейкой стеклоткани. Дополнительные материалы: стеклопластик, сталь (в т.ч. высокопрочные сплавы), пластические материалы ( в т.ч. вспененные), резина, латунь.
Дополнительные технологии: склейка, сварка, механобработка, пайка, окраска.
Вспомогательные и технологические материалы: пенопласты, фанера, дерево, сталь, Ал-сплавы, резина, ткань, вспененные материалы.
Используемые жидкости и вещества:
основные- бензин, ТОСОЛ, РОСА, двигательные и трансмиссионные масла, ЛИТОЛ;
вспомогательные и технологические - клеи, шпаклевки, грунтовки, краски ( по стали, по Ал-сплавам, по стеклопластику, по дереву), паяльная кислота, припой, обезжириватели, вода, воск (или заменитель для выклейки стеклоткани), гипс (цемент).
Покупные узлы и агрегаты:
двигатель, редуктор, воздушный винт, колеса шасси, авиационные приборы, тормозные механизмы, подшипники, боудены, шарниры, тросы, крепеж (винты, болты, гайки, шайбы, шпильки, заклепки и т.п.), патрубки и шланги, электропровода, разъемы, переключатели, световые приборы, радиостанция, кресла.
С одной стороны технологии и материалы - простор для Ваших возможностей, с другой – технологические ошибки ведут к летным происшествиям (как в прочем и другие ошибки). Технологии изготовления ЛА связаны с основными материалами: сварные рамы с обтяжкой тканью, клепаные конструкции из дюраля, дерево и фанера, и стеклопластик. Часто, в реальных ЛА, эти технологии пересекаются, например- капот выклеен из стеклопластика, фюзеляж сварен из стальных труб и обтянут перкалью, крылья склепаны и обшиты дюралем, оперение склепано из дюраля и обшито перкалью. Для того, чтобы все эти технологии применить в Вашей конструкции, надо, чтобы Вы , в них не просто понимали, а могли правильно пользоваться, и имели соответствующее оборудование. ( Кстати и расчеты, для разных материалов, проводятся по разному, просто потому, что свойства материалов разные, например- нигде не найдете предел прочности дюраля на сжатие, или усталостную прочность сосны при изгибе). Для первого ЛА, лучше остановиться на мономатериале. Главное соображение по этому поводу - Вы должны уметь изготовить деталь по чертежу, из соответствующего материала ( да и сам чертеж тоже). В качестве мономатериала лучше всего использовать дерево и фанеру, или дюраль. Хотя если у Вас есть опыт изготовления силовых деталей из стеклопластика- то вперед!
На самом деле, мономатериал придется «разбавить» некоторым количеством стальных, пластиковых и пр. деталей, но Вам не надо будет делать одновременно и стол для кройки ткани, и матрицу для выклейки руля высоты, и стапель для сварки кабины.
Некоторые самодельщики, на форумах и при личных встречах, иногда говорят: «Зря ты делаешь самолет из пластика, дюралевый делать проще и быстрее». (варианты дерево/пластик, дюраль/дерево и т.д.). Не попадитесь на эту удочку. Они говорят о своих навыках и возможностях, а не о Ваших. А строить и летать Вам! И использовать надо те технологии и материалы, к которым «лежит душа», о свойствах которых вы знаете, и сумеете грамотно воспользоваться, и инструмент есть и навык.
Поскольку Вы будете строить самолет не один год, то посмотрите внимательно на свойства материалов, возможно, что деталь сделанная первой, за 2-3 года изменит свои свойства, и к моменту первого полета уже не сможет нести требуемые нагрузки - поверьте, это относится почти ко всем материалам применяемым в авиации. Так, что кроме физических (прочностных) свойств, обязательно учитывайте и создавайте условия хранения. В любом случае мастерская (склад комплектующих) должна быть сухая - стеклоткань, дюраль, сталь, дерево - не любят воду и влажный воздух. Кроме того обращайте внимание на электрохимическую совместимость материалов, например дюраль и некоторые виды сталей, при контакте, начинают быстро корродировать. Или попробуйте «защитить» дюраль, покрасив его свинцовыми белилами или суриком- года не пройдет- дюраль исчезнет. Может не совсем, но использовать его для ЛА, уже будет невозможно.
В авиации мелочей не бывает. Если Вы не уверены в марке материала, или классе прочности болта, или сроке хранения эпоксидки, или условиях хранения дерева или стеклоткани - не используйте этот материал. А если, в неответственных местах? Можно, на забор, крышу, сарай, на катер, но только не на самолет! Если уж случилось - можно из этих материалов делать шаблоны, приспособления и т.п. детали которые не должны летать никогда!
Попробуйте спрыгнуть с высоты 3-4 м на мягкую землю, ваша скорость приземления будет около 5 м/с (20 км/ч), перегрузка около 3G. Руки ноги целы? А теперь представьте, что Вы в самолете и на высоте 100 м летите со скоростью 40 м/с (140 с хвостиком км/ч), да еще вираж с перегрузкой, а внизу проплывает любимый город. Представили? А теперь, себя оставьте, а самолет уберите. Когда мне так пояснили безопасность полета – я «поежился» и все сразу осознал. И Вам того же - лучше «ёжиться» в мастерской, чем в полете.
Технологии- одна из наиболее затратных частей производства вообще и самолетостроения в частности. В ней объединены: конструирование, материаловедение, оборудование, знания и опыт, стоимости комплектующих, работ, материалов, помещения… И все это, имеет смысл рассматривать с точки зрения снижения бюджетных средств и времени постройки.
Основная задача любой технологии - изменить свойства исходных материалов наименее затратным способом, для получения детали с заранее заданными (просчитанными) свойствами. Здесь под «свойствами» понимается и масса, и внешний вид, и ресурс, и прочность, и стоимость, и точность, и… Однако, для технологий СЛА-строя, есть очень важное уточнение - «для деталей штучного изготовления», и это уточнение может кардинально изменить Ваши предпочтения по материалам и технологиям.
Например стеклопластик. Основная технология для СЛА-строя – выклейка на болване, или в матрице, с ручной выкладкой, без вакуумизации, и без тепловой обработки. Требует изготовления болвана, или болвана и матрицы в натуральный размер. Прочностные свойства, при такой технологии, будут существенно хуже табличных. Повторяемость результатов - невысокая. Свойства исходных материалов, изменяются от партии к партии. Условия хранения материалов - достаточно жесткие. Гарантийный срок хранения - полгода/год, затем свойства ухудшаются.
Конструирование и расчет стеклопластиковых деталей имеют особенности, связанные с различной прочностью вдоль и поперек волокон. Как правило, для учета ошибок при изготовлении, и разброса свойств исходных материалов, в расчетах принимаются поправки, что утяжеляет детали. Есть особенности в мехобработке стеклопластиковых деталей, и опасность для здоровья.
Для изготовления матриц и болванов (чтобы не переходить к другим материалам и технологиям), тоже используется стеклопластик, но для матрицы его потребуется примерно в 2-4 раза больше, чем для детали.
По моему убеждению, стеклопластик, несмотря на его высокие прочностные, коррозионные и пр. свойства, не подходит для СЛА-строя. Исключения - не силовые детали с двойной кривизной («мордашка», обтекатели и т.п.), или отдельные силовые детали (рессора). Все, то же самое относится и к углепластику, только добавится высокая стоимость.
Если говорить о дереве/фанере, то с точки зрения прочности, жесткости, легкости обработки – это наилучший материал для СЛА-строя, но есть некоторые свойства дерева, которые ограничивают его применение. Главным, я считаю- подбор деревянных заготовок. Опытные самодельщики утверждают, что для выбора одной 3-х метровой доски на лонжерон, необходимо «перелопатить» около 1 кубометра, а для 6-метровой до 3 кубов. И для гарантии, взять двойной комплект. Следующий нюанс: био-, влагозащита, материалов и помещения , и примыкающий- мелкий крепеж желательно брать коррозионностойкий, т.к. при забивании или закручивании, всегда! нарушается поверхностная коррозионная защита гвоздиков/шурупчиков, а так же влагозащита древесины. И еще один нюанс – повышенная пожароопасность производства, учитывая наличие легковоспламеняющейся древесной пыли, и паров клея, вкупе с коллекторными (искрящими) двигателями электроинструмента.
В последнее время в продаже появилась т.н. модифицированная древесина (под разными торговыми наименованиями) – это прямой потомок бакелита- материала 30-40 г.г. Все бы ничего, и по рекламе прочная и недорогая, но новая модифицированная древесина предназначена только для строительства зданий и следовательно, для статических нагрузок, а для удешевления, используется древесина низкопрочных и/или декоративных (сучковатых) сортов. Применять ее в СЛА-строе не рекомендуется.
Оборудование, инструменты и вспомогательные материалы. Оборудование обычно подразделяется на основное и вспомогательное, универсальное и специальное, оснастку. Кроме этого, есть и оборудование помещения, такое как освещение, водоснабжение, отопление, вентиляция и транспорно/подъемное. Это оборудование- нетехнологическое. И говорить о нем имеет смысл в разделе Сметы.
Технологическое оборудование. Универсальное оборудование- это то которое можно использовать почти при любых материалах и технологиях. Для СЛА-строя, это как правило, механообрабатывающее, сварочное, окрасочное, штамповочное, столярное/слесарное, реже швейное, тепло/термообработка, электрохимическое. В СЛА-строе под оборудованием чаще всего понимается универсальный ручной/электро/пневмоинструмент и гораздо реже станки и установки. ...
Мои предложения: http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabbA/YaBB.pl?num=1364938366
