Одноместный сверхлёгкий вертолет Ка-56.

[Антон Алексеев]

Всем доброго здравия!

Потихоньку продвигаюсь к завершению проекта. Не настолько быстро, как хотелось бы. Пока даже до макета не добрался. Но все впереди.

Балки планируются из выклеенными из угольного препрега по горячей технологии с целью максимально реализовать прочностные и жесткостные характеристики.
Было проработано два варианта: первый - клепанная металлическая конструкция традиционной схемы. И по ней проводился расчет на прочность и частотный анализ. Получил большое количество достаточно простых деталей, и много крепежа. Трудоемкость первого варианта была признана высокой, поэтому был проработан второй вариант конструкции, давший небольшой выигрыш в массе, и значительно более жесткий и прочный.

На сегодня остаток не проработанного: конструкция горизонтального оперения и концевых шайб, хвостового самоориентирующегося колеса, управление в части командных рычагов и педалей, и установка натяжных роликов в трансмиссии.

Вес конструкции на сегодня - 103 кг.

Перетяжеленная конструкция - много частей, работающих на изгиб и кручение. Чтобы выжать из композитов максимум, нужно заставлять их работать на чистое растяжение, эти материалы на растяжение на порядки прочнее.
грубо говоря, заменить салазки сидения пилота на маятниковый подвес к втулке винта (перед взлетом под все опоры шасси- весы и отклонением маятника выставляется точная центровка), также же к втулке винта подтянуть расчалкой двигатель. Между задней опорой и втулкой винта лучше добавить подкос - углепластиковую трубу.

 

[Фланкер]

хотя больше рассчитываю на то, что хватит изменения наклона спинки кресла.

Это кому как... ))) "Тщедушный" (по Вашей классификации) может полностью лечь, тогда нужно предусмотреть перископ. ))
Вообще, это всё мелочи, которые можно по ходу и при необходимости легко доработать. Не думаю, что кто то попросит прокатиться, или будут сменные экипажи.

Вот бы обруч какой то сделать по диаметру винтов, на лучах (спицах) от втулки, лёгкий, из карбона и с профилем, и вставить его между винтами, защитой от перехлёста, чтобы законцовки по обручу шаркали, но не давали схлестнуться. Интересно, сколько бы он весил при достаточной жёсткости, и какое бы давал сопротивление.
На такой обруч и яркие мигалки можно было поставить, чтоб на низкие винты никто не шагнул.

 

[Shturman_billy]

Перетяжеленная конструкция - много частей, работающих на изгиб и кручение. Чтобы выжать из композитов максимум, нужно заставлять их работать на чистое растяжение, эти материалы на растяжение на порядки прочнее.
грубо говоря, заменить салазки сидения пилота на маятниковый подвес к втулке винта (перед взлетом под все опоры шасси- весы и отклонением маятника выставляется точная центровка), также же к втулке винта подтянуть расчалкой двигатель. Между задней опорой и втулкой винта лучше добавить подкос - углепластиковую трубу.

Интересное заключение (это по поводу много). Насколько я смог проработать данный аппарат, тут всего две детали, пилон и балка, полученные за один технологический проход. Можно конечно их объединить и останется всего одна деталь. Но мной вроде бы изначально планировалось складывание или разборка для транспортировки. Да и вся концепция является вариацией концепции вертолета Ка-56. А значит и решения будут достаточно близкими к вертолету прототипу. Но просто из любопытства позвольте спросить, Вы уже пробовали спроектировать описанную Вами концепцию? Здесь можете поделиться результатом? И как в этом случае решены вопросы перестыковки элементов? Просто когда прорабатывал электричку, примерно похожую на Ваше описание, уперся в проблему перестыковки элементов ферменной конструкции. Приемлемого для себя решения не нашел. Может это у Вас получилось.

 

[Shturman_billy]

Это кому как... ))) "Тщедушный" (по Вашей классификации) может полностью лечь, тогда нужно предусмотреть перископ. ))
Вообще, это всё мелочи, которые можно по ходу и при необходимости легко доработать. Не думаю, что кто то попросит прокатиться, или будут сменные экипажи.

Вот бы обруч какой то сделать по диаметру винтов, на лучах (спицах) от втулки, лёгкий, из карбона и с профилем, и вставить его между винтами, защитой от перехлёста, чтобы законцовки по обручу шаркали, но не давали схлестнуться. Интересно, сколько бы он весил при достаточной жёсткости, и какое бы давал сопротивление.
На такой обруч и яркие мигалки можно было поставить, чтоб на низкие винты никто не шагнул.

Я выше отмечал, что в теории в данной компоновке бонусом получил малое изменение (в пределах 2 градусов) центровки при различных весовых характеристиках пилота. Проверял на 3-х весовых данных: 80-100-120 кг с соответствующим каждому весу положению ЦТ пилота. Насколько при этом правильно было задано положение центра тяжести пилота - не могу сказать, потому как брал данные из программы. Поэтому и необходима экспериментальная проверка на макете с соответствующим теоретическому расположением ЦТ конструкции. А после проверки уже принимать решение о перемещение кресла или только спинки кресла в ограниченном диапазоне. В настоящий момент угол спинки 16 град. Допустимый диапазон регулировки -3...+5 град.

По поводу перехлеста лопастей: пытался найти статистику которая бы однозначно дала ответ на процентное соотношение катастроф из-за данного явления к общему количеству катастроф соосных вертолетов, но увы, - не нашел. Но мне кажется, что боязнь данного явления сильно преувеличена. Во всяком случае при изучении мной материалов по катастрофам вертолетов соосной схемы перехлест лопастей как первопричина АК встречается крайне редко. И в тех случаях, когда такие катастрофы происходили, базовым фактором являлось существенное превышение ограничений РЛЭ.
Поэтому полагаю, что не стоит плодить лишних сущностей усложняющих конструктив и так достаточно сложного авиационного изделия. Потому как скорее всего далее последует борьба с этой самой привнесенной сущностью.

 

[slav]

Поэтому полагаю, что не стоит плодить лишних сущностей усложняющих конструктив и так достаточно сложного авиационного изделия. Потому как скорее всего далее последует борьба с этой самой привнесенной сущностью.

Только в полёте живут вертолёты !
Яндекс — поиск по видео

 

[Антон Алексеев]

Интересное заключение (это по поводу много). Насколько я смог проработать данный аппарат, тут всего две детали, пилон и балка, полученные за один технологический проход. Можно конечно их объединить и останется всего одна деталь. Но мной вроде бы изначально планировалось складывание или разборка для транспортировки. Да и вся концепция является вариацией концепции вертолета Ка-56. А значит и решения будут достаточно близкими к вертолету прототипу. Но просто из любопытства позвольте спросить, Вы уже пробовали спроектировать описанную Вами концепцию? Здесь можете поделиться результатом? И как в этом случае решены вопросы перестыковки элементов? Просто когда прорабатывал электричку, примерно похожую на Ваше описание, уперся в проблему перестыковки элементов ферменной конструкции. Приемлемого для себя решения не нашел. Может это у Вас получилось.

Да, у меня есть решение, вдохновленное ув. Алексеем Добряковым и его Пчелкой-2 весом 68кило.
Он использовал углепластиковые трубки, приформовкой собрав ферменный фюзеляж. Выдающийся результат получился оттого, что карботрубки из-за преднагруженного в них армокаркаса в разы прочнее формованных вручную деталей.
Задача перестыковки ферменной конструкции решается, если заглянуть к строителям: Яндекс Картинки
Или: Mero.de - M12 Tube and Node System
А потом немного доработать:
Полые сферы в узлах+углетрубки с опорами, приформованными к торцам + внутри трубок арамидные (кевларовые) тросики, стягивающие всё в конструкцию и дающие преднатяжение.
В этой структуре карбоновые трубки и полые сферы работают на чистое сжатие, а тросики - на растяжение, можно массу рамы уменьшить в 2-3раза.

 

[Shturman_billy]

Да, у меня есть решение, вдохновленное ув. Алексеем Добряковым и его Пчелкой-2 весом 68кило.
Он использовал углепластиковые трубки, приформовкой собрав ферменный фюзеляж. Выдающийся результат получился оттого, что карботрубки из-за преднагруженного в них армокаркаса в разы прочнее формованных вручную деталей.
Задача перестыковки ферменной конструкции решается, если заглянуть к строителям: Яндекс Картинки
Или: Mero.de - M12 Tube and Node System
А потом немного доработать:
Полые сферы в узлах+углетрубки с опорами, приформованными к торцам + внутри трубок арамидные (кевларовые) тросики, стягивающие всё в конструкцию и дающие преднатяжение.
В этой структуре карбоновые трубки и полые сферы работают на чистое сжатие, а тросики - на растяжение, можно массу рамы уменьшить в 2-3раза.

К сожалению подобное решение при несомненном выигрыше в массе приведет к значительно возросшей трудоемкости, а следовательно потянет за собой сроки и ценник. Надеялся, что решение будет более изящным. Отрисованный вариант (см. #338 ) более подходит в рамках поставленной задачи. Поясню:
во-первых, разборка - сборка не будет представлять проблемы (необходимо открутить всего два болта для того чтобы сложить конструкцию, и 4 чтобы разобрать) кроме того в данном варианте не требуется никаких регулировочных работ после процедур разборки-сборки (тросики дающие преднатяжение).
во-вторых, изготовление данных балок займет время меньше одной рабочей недели (полагаем, что оснастка уже есть) Вот примерный расклад по времени: раскрой -1 рабочий день (р/д); выкладка, подготовка к формовке и формовка - 2 р/д; обрезка контура и покраска/лакировка - 1 р/д.
в-третьих, вес всей этой балочной конструкции - 6 кг, и это устраивает в рамках данной задачи. Можно сделать меньше как минимум на 1 кг, но лучше спать спокойно.

 

[Антон Алексеев]

Тросик натянуть - маховичок покрутить, глядя на динамометр и ферма, вытащенная из мешка, примет форму. А вот сочетание болтов с углепластиковой рамой - с высокой вероятностью создаст "тонкие" эффекты типа корозионного или усталостного растрескивания в самый неподходящий момент. Арамидные тросы работающие на растяжение и углетрубки, на потерю устойчивости, просты и изучены на два порядка лучше, чем гетерогенные коробчатые конструкции со сложным нагружением...
Вы видели, как "расплетаются" композиты?

 

[Shturman_billy]

Да, видел. Поэтому места стыковки усилены и стыковка элементов будет осуществляться через вклеенные втулочные элементы, чтобы исключить непосредственный контакт болт-композит, а заодно увеличит площадь работающую на смятие.

 

[Антон Алексеев]

Огорчает, что переносной ЛА получается тяжелым. Почти вдвое тяжелее Пчелки-2. У Вас есть таблица весов?

 

[Shturman_billy]

Да, есть. см #127. Этот расклад по массам примерно выполняется. И в общей массе конструкция фюзеляжа занимает всего 5...6%. Это весьма неплохой уровень.

 

[Shturman_billy]

Есть конечно и существенные отклонения. Например, двигатель. Rotax 503 - 42 кг в обвязке + глушитель, MZ202 - 33 кг в обвязке + глушитель. Это огорчает куда больше.

 

[rotordive]

Тросик натянуть - маховичок покрутить, глядя на динамометр и ферма, вытащенная из мешка, примет форму.

Да полная белиберда будет. Этот подход точно не для вертолёта. Вся эта супер конструкция будет трястись как хвост селёдки.

Огорчает, что переносной ЛА получается тяжелым. Почти вдвое тяжелее Пчелки-2. У Вас есть таблица весов?

Сравнивать самолёт с вертолётом , тоже самое что сравнивать велосипед с мотоциклом.

 

[Антон Алексеев]

Да полная белиберда будет. Этот подход точно не для вертолёта. Вся эта супер конструкция будет трястись как хвост селёдки.

Сравнивать самолёт с вертолётом , тоже самое что сравнивать велосипед с мотоциклом.

Вообще-то у углепластика модуль повыше, чем у металлов. И механический гистерезис у такой конструкции будет выше, нужно просто уметь конструировать.

А сравнивать всегда нужно с самым лучшим образцом. Тем более в таком высоком искусстве, как "115кг"...

 

[slav]

А сравнивать всегда нужно с самым лучшим образцом. Тем более в таком высоком искусстве, как "115кг"...

Если сравнивать с другими одноместными соосниками - настроение сразу улучшится !

 

[niksann]

А сравнивать всегда нужно с самым лучшим образцом.

В лучшем образце трубки фермы работают и на растяжение и на сжатие. Вы предлагаете мало того, добавить к ним лишний вес в виде веревок внутри, так еще и преднатяг этих веревок будет усиливать нагруженность этих трубок, если им придется работать на сжатие.
Да и в таких конструкциях, когда пилот, двигатель, шасси, подвес ротора, расположены вокруг одного силового узла, балочная конструкция однозначно выигрывает по всем показателям. Вот в приведенном Вами примере Пчелки да, ферма выгоднее, потому что надо все силовые элементы как-то укрепить вокруг пилота.

 

[Антон Алексеев]

В лучшем образце трубки фермы работают и на растяжение и на сжатие. Вы предлагаете мало того, добавить к ним лишний вес в виде веревок внутри, так еще и преднатяг этих веревок будет усиливать нагруженность этих трубок, если им придется работать на сжатие.
Да и в таких конструкциях, когда пилот, двигатель, шасси, подвес ротора, расположены вокруг одного силового узла, балочная конструкция однозначно выигрывает по всем показателям. Вот в приведенном Вами примере Пчелки да, ферма выгоднее, потому что надо все силовые элементы как-то укрепить вокруг пилота.

В идеальном образце пилот на подвесной системе висит. Видали "полеты" Коперфильда на кевларовых тросиках? Вот это - оно и есть.

 

[Shturman_billy]

В идеальном образце пилот на подвесной системе висит. Видали "полеты" Коперфильда на кевларовых тросиках? Вот это - оно и есть.

В моих снах до сих пор летаю без всяких кевларовых тросиков, но с возрастом, увы, все реже и реже. Но здесь мы не об идеальном полете, а о вполне себе приземленном и более реальном, хоть и с помощью "костылей". Поэтому вернемся к "костылям". Повторюсь, что в рамках данной задачи найденное решение является оптимальным по критерию эффективность-стоимость, к тому же не требующим НИОКРа и достаточно быстро реализуемым. В весовом плане оно полностью устраивает, задачу разборки-сборки выполняет. Другие варианты в рамках поставленной задачи могут быть рассмотрены при достаточно сильной аргументации, и на первом месте приоритет будут иметь решения позволяющие радикально уменьшить трудоемкость изделия и его цену при сохранении достаточной прочности и жесткости, и лишь во вторую очередь интересует снижение массы. Предложенное решение данным критериям не отвечает, а значит не стоит терять на него время. С уважением, Шохов Валерий.