Турбореактивный двигатель из дерева и жести. Возможно ли это?
Оказывается возможно!
Несколько любопытных фактов из жизни авиамоделистов
На днях в очередной раз в сети наткнулся на видео с полетами радиоуправляемых моделей реактивных самолетов, которые выполняют чудеса воздушной эквилибристики. Естественно, автор поста не удосужился написать, что именно на видео. Естественно, сделал ровно наоборот – мол посмотрите, какие чудеса творят наши летчики и наши самолеты!!! Естественно, под видео масса восторженных и удивленных комментариев – Ах-Ах! Ого! Браво! И, что характерно, многие такие восторженные дурачки (и дурочки) категорически не хотят верить, что на видео полеты авиамоделей. Типа, не может быть авиамодели с реактивным двигателем! Точка.
Спорить вот с ними не стал, но решил почитать про современный авиамоделизм. И там есть «за что рассказать»!
Долгое время сам факт реактивного авиамоделизма считался ненаучной фантастикой, особенно в этом упорствовали авиационные инженеры: сделать настоящий турбореактивный двигатель в таких компактных размерах и за вменяемые деньги считалось невозможным. Поэтому модельный турбореактивный двигатель создал не профессиональный авиационный двигателист, а немецкий инженер Курт Шреклинг больше тридцати лет назад.
За основу он взял первый немецкий турбореактивный двигатель HeS 3, созданный Пабстом фон Охайном в далеком 1939 году, – одноконтурный центробежный компрессор, посаженный на один вал с одноконтурной же турбиной.
Крыльчатку компрессора Шреклинг делал из дерева (!), усиленного углеволокном. Самодельное колесо турбины было изготовлено из 2,5-миллиметровой жести. Настоящим инженерным откровением стала камера сгорания с испарительной системой впрыска, где по змеевику длиной примерно в 1 м подавалось топливо.
При длине всего 260 мм и диаметре 110 мм двигатель весил 700 г и выдавал тягу в 30 Н! Это до сих пор самый тихий ТРД в мире, потому как скорость покидания газа в сопле двигателя составляла всего 200 м/с.
Во все это верится с трудом: человек в одиночку проделал путь, который на полстолетия раньше не могли осилить государства. Тем не менее двигатель Шреклинга был создан, на нем летали модели самолетов, и по лицензии производство наборов для самостоятельной сборки наладили несколько стран. Самым известным стал FD-3 австрийской фирмы Schneider-Sanchez.
Первыми полностью собранными серийными авиамодельными турбинами были JPX-Т240 французской фирмы Vibraye и японская J-450 Sophia Precision. Удовольствие было недешевым, одна «София» стоила в 1995 году $5800.
Точнейшая копия МиГ-29 в масштабе 1:4,75. В мире нет более сложной, более точной модели. Фото: www.techinsider.ru
Запуск первых модельных турбореактивных двигателей напоминал небольшой подвиг. Для запуска была необходима команда из четырех человек. Они обступали модель самолета: первый держал водолазный баллон со сжатым воздухом, второй – баллон с бытовым газом, третий – огнетушитель побольше, а четвертый, с пультом управления, был собственно пилотом. Сначала сжатым воздухом дули на крыльчатку компрессора, раскручивая его до 3000 оборотов в минуту. Потом подавали газ и поджигали его, пытаясь получить устойчивое горение в камерах сгорания. После этого следовало как-то переключиться на подачу керосина. Вероятность благополучного исхода была крайне мала. Как правило, в половине случаев возникал пожар, огнетушитель вовремя не срабатывал, и от турбореактивной модели оставались одни головешки.
В модели все должно работать как настоящее. Например, регулируемое сопло. Его надо было выполнить как полную имитацию, но не из металла. При этом оно должно быть легким, держать высокую температуру и не расплавиться – ведь реактивный двигатель настоящий!
В начале нашего века ситуация изменилась: немецкая компания JetCat разработала модельный турбореактивный двигатель с автоматическим запуском и электрическим стартером, и сегодня подобные двигатели, отличающиеся высокой надежностью и простотой запуска, выпускают несколько компаний. Тем не менее эта авиация остается реактивной – с бешеными скоростями за 350 км/ч, запахом авиационного керосина и характерным свистящим звуком турбин.
Главное ноу-хау немецкой компании — электронный блок управления турбиной, разработанный Херстом Ленерцем. Как же работает современная авиационная турбина?
JetCat добавила к уже стандартной турбине Шреклинга электрический стартер, датчик температуры, оптический датчик оборотов, насос-регулятор и электронные «мозги», которые заставили все это вместе работать. После подачи команды на запуск первым включается электрический стартер, который и раскручивает турбину до 5000 оборотов. Далее через шесть форсунок (тоненькие стальные трубочки диаметром 0,7 мм) в камеру сгорания начинает поступать газовая смесь (35% пропана и 65% бутана), которая поджигается обычной авиамодельной калильной свечой. После появления устойчивого фронта горения в форсунки одновременно с газом начинает подаваться керосин. По достижении 45 000−55 000 оборотов в минуту двигатель переходит только на керосин. Затем опускается на малые (холостые) обороты (33 000−35 000). На пульте загорается зеленая лампочка — это означает, что бортовая электроника передала управление турбиной на пульт радиоуправления. Все. Можно взлетать.
Существует несколько типов турбореактивных авиамоделей. Входной билет в элиту авиамодельного спорта стоит около 2000 евро (1600 — самый простой двигатель, 250 — простейшая модель-тренер, 150 — простенькая электроника и сервомашинки). Только вот на этом этапе никто не останавливается.
В модели МиГ-29 все работает, как и на настоящем самолете: открывается фонарь кабины, выпускаются шасси, аутентичны воздухозаборники, механизация крыла, тормозной парашют, посадочные огни – вообще все.
Однодвигательные
Самый распространенный тип реактивных моделей. Чаще всего встречаются копии МиГ-15, F-5E, F-16. МиГ-21, Albatros, BAE Hawk. Именно на копии Hawk наша команда RUSJET завоевала серебро Чемпионата мира 2007.
Двухдвигательные
Несколько лет назад многие двухдвигательные копии на самом деле имели один двигатель из-за дороговизны турбин и сложностей с запуском. Сейчас от этой практики отказались. Самые распространенные двухдвигательные копии — F-15, F-18, Me-262, Су-27 и, конечно, МиГ-29.
Многодвигательные
Чрезвычайно дорогой класс реактивного авиамоделизма. Как правило, такие модели строятся на деньги компаний-спонсоров и участвуют в различных шоу. Наиболее известны копии восьмидвигательного В-52, четырехдвигательных Airbus A-380, A-340 и легендарного Boeing 747.
Турбореактивные
Существует менее эффектный, но не менее сложный класс турбовинтовых моделей-копий. На них ставят, как правило, вертолетные турбореактивные модельные двигатели. Чаще встречаются копии спортивных пилотажных самолетов. Из-за малочисленности жанра назвать какие-то хиты затруднительно.
Виталий Робертус – шеф-пилот АСК «Русджет», 6-кратный Чемпион Мира по реактивным моделям-копиям Jet World Masters
Реактивные авиамоделисты — это особая всемирная тусовка. Их главная организация, Международный комитет по реактивным моделям IJMC, раз в два года устраивает главное реактивное шоу — чемпионат мира. Впервые российская команда RUSJET принимала в нем участие в 2003 году в Южной Африке (50 участников). Потом была Венгрия-2005 (73 участника) и в этом году Северная Ирландия (100 участников).
И на вершине этой "тусовки" стоит российская команда RusJet - недосягаемый чемпион мира в самом непростом классе – летающие реактивные копии массой до 20 кг. В авиамоделизме это такой же бренд, как русский балет или женское фигурное катание.
IJMC, пожалуй, самая неформальная модельная ассоциация — кстати, не имеющая ничего общего с поршнево-планерной FAI. Попытка объединиться была, но после встречи стороны расстались без сожалений. «Реактивный комитет» более молодой и амбициозный, делает основной упор на шоу, «старенький» FAI — приверженец классики.
Полный цикл создания модели в RusJet занимает около пяти лет, но первая чемпионская модель – Як-130– делалась семь. Причем первые два года уходят на сбор документации и фотографирование реального прототипа.
Пилот в МиГ-29 не просто сидит, а в полете двигается и управляет штурвалом-джойстиком. Да и много еще чего в самолете невероятного, что не может сделать никто в мире – например, работающие регулируемые сопла. И при всем этом по регламенту нужно уложиться в 20 кг – МиГ-29 без топлива весит 19 900 г.
Но главная инженерная задача состоит в том, чтобы сделать самолет как можно больше, не потеряв при этом в прочности и копийности, точности деталировки. Чем модель больше, тем лучше она летает. Этот инженерный компромисс лежит уже в области искусства. Задача та же, что и в большой авиации: попасть в вес, размер и полезные характеристики. В RusJet уже вовсю используют материалы, которые только-только приходят в большую авиацию. Boeing 787 Dreamliner, МС-21 лишь начинают применять сэндвичи из композитных материалов, а в RusJet это давно освоенная технология.
Фото: fishki.net
Реактивные авиамодели — хобби не для начинающих и даже не для продвинутых авиамоделистов. Самостоятельное изготовление готовой модели — дело дорогое, долгое (около трех лет) и кропотливое. Это практически изготовление настоящего самолета: с чертежами, аэродинамическими трубами и экспериментальными прототипами. Как правило, делают копии хорошо летавших «взрослых» самолетов в масштабе от 1:4 до 1:9, тут главное — уложиться в конечный размер от двух до трех метров. Простая копия летать будет плохо, если вообще будет летать — в аэродинамике простое масштабирование не работает. Поэтому, сохраняя пропорции, полностью пересчитывают профили крыла, рулевые поверхности, воздухозаборники и т. д. — недаром многие из реактивных моделистов заканчивали Московский авиационный институт. Но даже тщательный расчет не спасает от ошибок — требуется разбить от трех до пяти прототипов, прежде чем модель будет «вылизана». Первый прототип теряют, как правило, из-за проблем с центровкой, второй — с рулевыми поверхностями, прочностью и т. д.
Поэтому очень удачные модели тиражируются на современных заводах и продаются в качестве наборов для самостоятельной сборки. Самый авторитетный производитель — немецкая компания Composite-ARF, на заводе которой корпуса и крылья изготавливают на самом настоящем конвейере с немецким же качеством. В тройку лидеров также входят германо-венгерский AIRWORLD и американский BVM Jets. Сделанные из самых современных материалов — стекло- и углепластика, — наборы для изготовления турбореактивных самолетов по стоимости на порядок отличаются от аналогичных наборов для поршневого авиамоделизма: цены стартуют от Є2000.
