Меню

Изготовление стабилизаторов для моделей

Самый дешевый стабилизатор для авиамодели

Как своими руками собрать дешевый стабилизатор для самолета или летающего крыла.

Авиамодели небольшого размера – такие как самолеты или летающие крылья — даже будучи собранными и отрегулированными с величайшей точностью — сильно подвержены воздействию воздушных потоков. Даже при легком ветерке управлять ими очень непросто. Особенно если вы намерены использовать их для полетов по FPV.

Ситуацию может исправить полетный контроллер, работающий в режиме стабилизации полета.
Но проблема состоит в том, что цена даже самого простого полетного контроллера не опускается ниже 1000 рублей, а нормальные, проверенные модели продаются на Алиэкспрессе в диапазоне от 1500 до 2500 рублей. То есть затраты на стабильный полет назвать бросовыми язык не поворачивается.

Но есть один выход. Можно собрать стабилизатор полета самому.

Для этого нам потребуется:
— Микроконтроллер Arduino PRO Mini , 5V, Atmega 328 — ценой 130 рублей;
— Плата трехосевого гироскопа с акселерометром MPU 6050 — по цене 110 рублей; — Гребенка PLS (при желании)

Кроме того, для прошивки Ардуино необходим USB — UART конвертер. Например, CP2102 или что-то аналогичное. (цена от 50 до 80 рублей). Но стоимость этого конвертора я в расчет не беру, так как любой авиамоделист, использующий в своих поделках Ардуино, имеет все необходимое для его программирования.

С помощью паяльника собираем следующую нехитрую схему для стабилизации летающего крыла:

Схема стабилизатора полета на базе Arduino PRO Mini для летающего крыла
Схема стабилизатора полета на базе Arduino PRO Mini для летающего крыла

Если вы хотите использовать стабилизатор на самолете, то следует добавить еще один вход для сигнала по YAW, подсоединив сигнальный провод с приемника к цифровому входу D6 Ардуино. А также два дополнительных выхода. Для сервомашинки руля высоты — выход D10 и для сервомашинки руля направления — выход D3. Плату гироскопа закрепляем термоклеем над платой Ардуино.

Сумарный вес стабилизатора получился 8 грамм. Выглядит примерно так:

Стабилизатор для летающего крыла в сборе
Стабилизатор для летающего крыла в сборе

Прошивку для Ардуино про мини берем со страницы проекта Multiwii

Скачиваем самую последнюю версию. На момент написания данной статьи это MultiWii_2.4
Внутри две папки. Папку MultiWii сразу копируем в раздел libraries программы Arduino IDE.

Теперь подключаем Ардуино про мини через конвертер CP2102 к компьютеру, открываем программу Arduino IDE, в пункте «Примеры» выбираем Multiwii.
В открывшейся странице выбираем закладку config.h
Здесь выбраем нужную нам конфигурацию.

Прошивка Multiwii

Для летающего крыла снимаем два слэша перед строкой #define FLYING_WING
Для самолета снимаем два слэша перед строкой #define AIRPLANE

Я делал стабилизатор на переделанный в самолет китайский метательный планер с размахом крыла 58 см. Но для управления им я использовал поворотные крылья, поэтому выбираю схему управления летающего крыла.

Далее чуть ниже в разделе «independent sensors» снимаем два слэша перед строкой #define MPU6050, тем самым указывая на то, какой датчик у нас подключен к Ардуино.

Этого уже достаточно для того, чтобы наш стабилизатор ожил, но для более плавной работы сервомашинок рекомендуется ввести некоторое усреднение сигнала.
Спускаемся ниже, и в разделе «Gyro smoothing» снимаем два слэша перед строкой #define GYRO_SMOOTHING . Если потом потребуется изменить плавность работы сервоприводов, то можно будет в этой строке поиграть числовыми значениями.

Теперь во вкладке «Инструменты» программы Arduino IDE указываем порт, к которому подключена Ардуино, указываем ее тип,и нажимаем кнопку прошить.Если все было указано верно, появляется надпись «Загрузка завершена».

Мы готовы к тому, чтобы настроить стабилизатор.
Для этого снова заходим в скаченные папки прошивки и находим папку MultiWiiConf, в ней выбираем ту папку, которая соответствует вашей операционной системе. У меня windows64. Внутри исполняемый файл MultiWiiConf.exe. Его и запускаем. Открывается следующее окно:

Окно MultiWiiConf

Здесь слева нажимаем на порт, к которому подключен наш стабилизатор. Потом нажимаем кнопку «READ», затем кнопку «START».
Загружаются дефолтные настройки.

Окно MultiWiiConf

Устанавливаем крыло в горизонтальное положение и нажмаем кнопку «CALIB_ACC» для калибровки гироскопа. Затем записываем эти данные в память, нажав кнопку «WRITE».

Теперь мы можем менять ПИДы, выбирать тип стабилизации, делать реверс рулей, если они отрабатывают не в ту сторону.

Не забывайте после каждого изменения параметра нажимать кнопку «WRITE», чтобы они запомнились.

В итоге получаем стабилизатор за 250 рублей, который отлично выполняет свою функцию, имеет массу настроек и в будущем может быть модернизирован до полноценного полетного контроллера с компасом, GPS, барометром, пригодный для использования на любом летательном аппарате, включая квадрокоптер.

Источник

Изготовление стабилизаторов для моделей

Подавляющее большинство авиамоделей проектируются и изготавливаются под конкретный двигатель или тип двигателей. Так как масса и мощность двигателя обычно связаны между собой, расчет модели может с одинаковым успехом производиться как по мощности двигателя, так и по его массе.
Даже если двигателя у тебя еще нет, а ты только собираешься купить его – узнать массу двигателя не составляет проблем (она всегда прописана в технических характеристиках на двигатель). К примеру, масса модельного ДВС кубатурой 2,5 миллилитра составляет от 200 до 250 грамм, масса 5 кубового ДВС – 300 грамм, масса 7,5 кубового – чуть больше 400 грамм. Если твоя модель будет электрическая – в качестве исходной массы для расчета бери массу электродвигателя вместе с ходовым аккумулятором.
Зная двигатель и его массу, можно сразу прикинуть полную массу будущей модели. Для 2,5 кубового двигателя массой 250 грамм масса учебной модели составит 700-800 грамм. Для 7,5 кубового ДВС массой 400 грамм масса модели составляет обычно чуть менее 2 Кг.

Читайте также:  Втулка стабилизатора ситроен с4 седан

Теперь, зная массу будущей модели, находим ее основные геометрические размеры. В первую очередь – это размах и ширина крыла. Размах крыла связан с его шириной отношением, называемым «относительное удлинение крыла». У большинства моторных моделей удлинение имеет величину от 5 до 6 единиц. Т.е. если крыло имеет размах 1 метр, его ширина составляет 20 см. Чем больше удлинение крыла – тем лучше летает модель, но тем более высокие требования предъявляются к прочности конструкции крыла и маневренность модели падает. Именно поэтому на моторных моделях удлинение имеет сравнительно небольшое значение.

Размеры крыла увязывают с массой модели и желаемой нагрузкой на единицу несущей поверхности. Нагрузка на крыло обычно выражается в граммах на квадратный дециметр. Она определяет минимальную полетную скорость модели и ее стойкость к ветру. Чем меньше нагрузка – тем маневреннее модель и меньше ее минимальная полетная скорость, но тем сильнее ее сносит ветром. Для учебных, равно как и пилотажных моделей, нагрузку на крыло обычно стараются выбирать от 35 до 40 грамм на квадратный дециметр. Для небольших моделей с электрической тягой нормальной нагрузкой считается 20-25 грамм на дециметр квадратный.

Зная массу модели (предположим, у нас получилась масса 2 кг для 7,5 кубового ДВС) и желаемую нагрузку (пусть будет 40 г\дм) находим размеры крыла. Делим 2000 грамм на 40 получаем 50 квадратных дециметров. Пусть удлинение крыла равняется 6. Тогда размах крыла равен корню из (50 умножить 6). Получаем 1,7 метра. А ширина равна 1,7/6 = 28 см.

Профиль.
Для учебной модели выбираем простой плоско-выпуклый, типа Кларк-игрек. Он хорош тем, что просто в изготовлении – снизу крыло плоское, а значит, его можно собирать, положив на плоскую поверхность стола и собранное крыло будет достаточно ровным. Профиль такая штука, что заморачиваться с ним имеет смысл лишь на планерах, где аэродинамические качества имеют ключевое значение, и на спортивных моделях чемпионского уровня. Имеет значение толщина профиля.. Она обычно выражается в процентах – отношение длины профиля к его толщине в самом толстом месте. Для учебной модели толщину профиля желательно выбрать в районе 15%.
На моторных моделях, и в том числе пилотажных профиль имеет весьма второстепенное значение и от него требуется соблюдение лишь некоторых основных характеристик, зачастую – лишь технологичность изготовления. Но все же есть вещи, которых с профилем делать не стоит совершенно.
Ни в коем случае не следует делать профиль плоским, тем более на учебной модели. Модель, конечно, летать сможет. Но будет обладать совершенно ужасными срывными характеристиками, что будет приводить к тому, что при потере скорости при совершении виража или тем более какой либо фигуры пилотажа модель будет «сваливаться» — терять заданную траекторию полета, заваливаться на бок и сильно тяготеть к поверхности планеты. Это будет происходить оттого, что воздушный поток на малых скоростях и больших углах атаки будет срываться с острых кромок профиля и подъемная сила, удерживающая модель в воздухе, будет спонтанно исчезать. Со всеми вытекающими последствиями. Таким образом, профиль ни в коем случае не должен иметь острых кромок – обводы должны быть плавными и естественными, как у рыбы.
У пилотажных моделей применяют симметричные профили (одинаково выпуклые что сверху, что снизу) толщиной 15-20%. Это определяется условием достижения симметричности прямого и перевернутого полета, а так же эффективностью работы крыла на малых скоростях.

Стабилизатор.
У любой модели должен обладать определенными размерами и находиться на определенном расстоянии от центра тяжести модели. Площадь стабилизатора для обеспечения устойчивости должна составлять от 20 до 25% от площади крыла. У нас крыло имело площадь 50 квадратных дециметров, значит, стабилизатор должен иметь площадь от 10 до 12,5 квадратных дециметров. Удлинение стабилизатора, в отличие от крыла, может быть достаточно произвольным и не сильно влияет на летные свойства модели. Расстояние, на которое стабилизатор вынесен назад от центра тяжести (ЦТ) измеряется в единицах ширины крыла модели и обычно составляет от 2 до 2,5 значений ширины крыла. Ширина крыла у нас была, кажется, 28 см. Значит, стабилизатор будет вынесен от ЦТ на 70 см. Это расстояние от ЦТ до центра стабилизатора. ЦТ находиться в 30% ширины крыла, при условии, что крыло прямоугольной формы (для учебной модели обычно делают именно такие крылья, так как их делать проще), значит, от задней кромки крыла до центра стабилизатора мы получим 50 см.
Форму стабилизатора выбираем в меру своей испорченности. Можно примерно срисовать форму с фотографий других моделей, которых у тебя наверняка есть. Главное – чтобы площадь стабилизатора соответствовала расчетной. Небольшие ошибки приветствуются.
Профиль у стабилизатора на многих моделях, в том числе и пилотажных, обычно отсутствует. Стабилизатор представляет собой плоскую конструкцию, толщиной с толщину реек, из которых он изготовлен.

Элероны на большинстве моделей идут вдоль всей заднее кромки крыла. Это определяет их простоту конструкции, возможность использования в качестве закрылков и работоспособность на малых полетных скоростях за счет обдува воздушным потоком от работающего двигателя.
На учебных моделях и моделях классического пилотажа площадь элеронов составляет 1\8 площади крыла. Так как крало у нас простое прямоугольное, отделяем от его ширины (28 см) 1\8 и получаем 3,5 см. Т.е. задняя часть крыла, полоска, шириной 3,5 см будет элеронами. Размеры элеронов можно увеличить до 1\6 ширины крыла, но тогда нужно будет чуть уменьшить их расходы (максимальные отклонения), особенно если модель учебная.
Элероны должны обладать высокой жесткостью на кручение. И еще они должны крепиться к крылу на шарнирах как минимум в трех точках, чтобы исключить прогиб.

Читайте также:  Стойка стабилизатора передняя санг енг актион нью артикул

Расположение центра тяжести в определенном месте под крылом модели обеспечивается величиной выноса двигателя, как самого массивного элемента конструкции, вперед. Если не прибегать к методике расчета центра тяжести, которая основана на суммировании масс элементов, помноженных на их удаление от некой точки отсчета конструкции, а описывать ее мне лень и весьма небыстро, в первом приближении прикинуть величину выноса двигателя вперед можно примотав его (двигатель) скотчем к рейке и приделав к уже собранным остальным элементам конструкции, расположенных друг относительно друга так, как это будет на законченной модели. И подобрать такую длину рейки, когда цент тяжести находиться точно в 8,5 см (30% для крыла шириной 28 см) от переднего края крыла под ним.

В модели двигатель будет крепиться на мотораму, которая будет крепиться к моторному шпангоуту — прочной передней стенке фюзеляжа, сразу за которой будет топливный бак. Конструкцию топливной системы и принципы установки и настройки двигателя хорошо рассматривают другие статьи, напомню лишь, что крепление двигателя должно обеспечивать виброизоляцию двигателя от корпуса модели и в то же время быть жестким. Бак желательно тоже виброизолировать, иначе двигатель будет глохнуть чуть раньше, чем полностью израсходуется топливо.

Для учебной модели актуально такое крепление двигателя, когда глушитель расположен с левого или с правого боку от фюзеляжа. Это повышает вероятность сохранения целостности крепления глушителя к двигателю при аварийных встречах с планетой.

Собранная модель должна обладать необходимой прочностью и жесткостью. Перегрузки в обычном полете могут достигать 5g, а в экстремальном – до 10g.
Как бы ты там не делал свою модель, лучший способ убедиться в надежности – это проверить. Собираем модель до такого состояния, в котором она (предположительно) будет летать. Ставим бортовой аккумулятор, привинчиваем крыло, не забыв надеть на вал двигателя предварительно сбалансированный пропеллер (обе лопасти имеют одинаковую массу – чем одинаковее – тем лучше!). Пропеллер, кстати, должен располагаться на валу так, чтобы перед самым началом фазы сжатия ДВС он находился в горизонтальном положении. Чтобы не ломаться при посадках.

Итак, модель собрана и как бы готова к полету. Установи ее так, чтобы кончиками крыла она опиралась на два расставленных стула. Если сверху на модель положить груз, массой равный массе модели (2 Кг) и при этом крылья не начнут складываться и хрустеть – можно считать, что твоя модель способна выдерживать перегрузки до 4ж. Если не боишься – положи для верности сверху еще пару килограмм.

Стабилизатор. Не должен. Отваливаться, если взяв модель за фюзеляж, интенсивно помахать хвостом по воздуху.

Шасси
Если таковое имеется, хотя для учебной модели оно зачастую излишне, так как мешает посадке в траву, должно так же выдерживать перегрузки. Представь себе, что твою модель подняли над землей на метр или около того, и плашмя бросили на твердый асфальт. Ну, как там шасси, не развалилось? Это я к тому, что даже у очень опытных пилотов посадка с плюханьем модель на асфальт с некоторой высоты является вполне штатной и нормальной. Далеко не всегда и не любую модель удается завести на полосу так, чтобы она плавно коснулась поверхности и из полета перешла в качение.

Еще крыло должно обладать жесткостью на кручение. Если взяв крыло за один из концов и попробовать покрутить им вокруг продольной оси крыла – происходить это должно с заметным усилием и минимальными отклонениями (не перестарайся! У нас нет цели раскрутить крыло, с дуру и сломать можно!).

Установке аппаратуры внутрь так же посвящено много статей, напомню лишь, что приемник должен располагаться позади аккумулятора, если смотреть по направлению полета модели, и ни в коем случае ни наоборот! При особо удачных ударах об землю бортовой аккумулятор часто разлетается на сильно помятые отдельные банки, нетрудно представить, что приемник от такого взаимодействия, если окажется на пути аккумулятора, просто взорвется, как куриное яйцо, которое пнул футболист! Приемник необходимо так же замотать в толстый слой поролона.

Обтягивать модель можно чем угодно, но поверхностный слой должен быть влаго- и малостойким. Выхлоп ДВС, даже если он летит, как тебе кажется, в бок от модели, за пару полетов непостижимым образом умудряется обгадить маслом всю поверхность модели, расположенную позади двигателя. Если модель обтянута бумагой – пропитай ее эпоксидным лаком. Или обтяни сверху канцелярским скотчем. А лучше – и то, и другое. Модель не чемпионская, за каждым граммом массы гнаться смысла нет, а вот повышать эксплуатационные характеристики весьма полезно для нервов.
По этой же причине, а еще потому, что модель учебная и может иногда больно стукаться об землю, крыло проще, быстрее и дешевле изготавливать из пенопласта. Естественно, с помещенным вовнутрь лонжероном необходимой прочности и обтянутое снаружи чем-либо. Такое крыло вырезается из цельного куска пенопласта при помощи терморезака.

Фюзеляж учебной модели проще делать в виде параллелепипеда. Куда уж проще – склеить вместе 4 вырезанных по размеру куска фанеры, чтобы получилась длинная труба квадратного сечения! По вкусу вклеиваем в нее шпангоуты (поперечные переборки), делаем необходимые отверстия. К задней части можно сделать сужение фюзеляжа.

Читайте также:  Стойка стабилизатор vortex estina

Воздушный винт играет не последнюю роль в обеспечении летных характеристик модели. Любой ДВС позволяет устанавливать на него некоторый диапазон винтов, отличающихся шагом и диаметром. Как правило, с увеличением диаметра винта для заданного ДВС шаг винта уменьшается, и наоборот. Винт малого шага и большого диаметра обеспечивает хорошую тягу и малую полетную скорость. Учебная модель с таким винтом летит сравнительно медленно, позволяя неопытному пилоту успевать управляться с моделью. На пилотажных моделях такие винты полезны тем, что позволяют выполнять вертикальные фигуры, точно и быстро управлять скоростью полета модели (на малых оборотах винт малого шага работает как тормоз, не позволяя модели разгоняться). А высокая скорость для пилотажа не требуется. Винты малого диаметра и большого шага обеспечивают высокую полетную скорость. Такие винты позволяют модель противостоять довольно сильному ветру.

Окраска модели хотя и является исключительно делом испорченного вкуса владельца, имеет прямое отношение к возможностям модели в воздухе. Если модель будет плохо видно с земли, низ крыла не будет отличаться от верха, пилот вряд ли сможет результативно управлять ею стоя на земле!

Таким образом, окраска модели должна:
1 Быть хорошо видна издалека;
2 Низ модели должен отличаться от верха;
3 Если модель зеленого цвета, хорошенько подумай, затем еще раз подумай, а потом еще раз подумай, сколько времени тебе понадобиться на ее поиски, если она приземлиться в высокую траву на поле? Впрочем, если ты собрался летать исключительно зимой или вместо травы на вашем поле лишь голый асфальт, можно красить модель и в зеленый цвет.
Хорошо зарекомендовали себя следующие схемы окраски: красная сверху, черная или темно коричневая снизу, оранжевая и темно-серая, темно синяя и красная, желтая с черным. Различности низа верха можно так же достигнуть разницей рисунка сверху и снизу. Разница должна быть кардинальной – например, сверху крыло черное и желтое в центре, тогда снизу стоит сделать крыло желтым, с черной серединой. Желательно, если цветовая граница верха и низа будет проходить по передней кромке крыла. Это помогает различать положение модели, когда она летит строго на пилота (довольно частая ситуация). Как показывает практика, самой заметной окраской, различимой в любую погоду и все время года является ярко красная окраска без бликов. По возможности – флюресцентная.
Категорически не следует красить модель:
1 В светлые – белый, светло серый, светло коричневый или нежно голубой цвет. Их крайне плохо видно на фоне неба;
2 В блестящий (отражающий) серебристый или золотистый цвет – их ВООБЩЕ не видно на фоне неба, к тому же, они дают сильные блики на солнце и периодически ослепляют пилота, затрудняя визуальный контакт с моделью;

Даже если у вас отличное зрение и вы гоняете модель лишь на небольшом удалении от себя – максимально заметная окраска улучшает видимость модели и позволяет выполнять пилотирование более точно, что, естественно, имеет ключевое значение на соревнованиях. Ну и для души приятно! Ведь модель, прежде всего, должна нравиться владельцу!

Источник



Изготовление стабилизаторов для моделей

Стабилизатор можно выгнуть из одного куска бамбука, но тогда нужно будет тщательно проследить за симметричностью формы правой и левой его половин. Поэтому чаще стабилизатор делают из двух половин, выгибая толстую заготовку и раскалывая ее надвое.

Стабилизатор нервюр не имеет, и его можно сразу укреп­лять нитками с клеем к задней части моторной рейки. Перед этим на заднем конце моторной рейки надо пометить местоположение кромок стабилизатора и сделать ножом неглубокие пазы по ширине кромки.

Киль выгибают из целого куска бамбука. Заготовку его, согнутую по чертежу, обрабатывают ножом до толщины 2X1,5 мм; нижняя планочка киля должна быть шириной 5 мм, — это нужно для его крепления к моторной рейке (рис. 126). Другой конец кромки киля, подходящий к нижней планке перпендикулярно к ней, нужно заострить и воткнуть в нижнюю планку, предварительно рас­щепленную ножом, а место соединения про­мазать клеем.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА

На рис. 126 показа­на форма и способ крепления заднего крю­чка для резиномотора. Крючок укрепляют на расстоянии 720 мм от передней части рейки. Делать его лучше всего из стальной проволоки толщиной 1 мм.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВИНТА ШАССИ И РЕЗИНОМОТОРА

Заготовку винта вы- строгивают из липы или осины. Длина ее 280 мм, толщина — 25 мм и высота — 15 мм.

Брусок, на широкой его стороне, делят по­перечной прямой ли­нией пополам и в сере­дине отрезка помечают центр бруска, через ко­торый должна прохо­дить ось винта. То же самое делают и на дру­гой широкой стороне (25 мм) бруска. Длину будущей лопасти (140 мм) делят еще раз пополам и опять проводят поперечную линию, а затем еще несколько линий, рас­положение которых видно на рис. 127, а. Полученные линии нужны для обработки заготовки (бруска) винта. При обработке прежде всего срезают осторожно ножом лишний материал так, чтобы получилась заготовка, пока­занная на рис. 127,6. После этого ножом аккуратно делают косые срезы, стараясь не «залезать» за грани и следя за тем, чтобы поверхность была слегка выпуклой (рис. 127, в). Такие же косые срезы делают снизу, но теперь поверхность срезов должна быть плоской (рис. 127, г). Округлив концы лопастей, получают почти готовый винт (рис. 127, д).

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ САМОЛЕТА

Дальнейшая обработка ведется еще осторожней, лучше на­пильником и стеклянной шкуркой.

Источник