Самолёт PJ-II "Dreamer"

[Иванов]

А что Вы скажете на счёт этого материала?

Я держал в руках кронштейн, похожий на тот, что на картинке. Печать качественная, почти как у литого пластика. Этот кронштейн предназначался для статической нагрузки и довольно приличной. Когда я спросил: "Можно порпобовать сломать руками?" На меня посмотрели как на идиота... Ответили примерно следующее: "Материал очень дорогой и печатается 12 часов и притнер стоит 2.500.000 руб..." Мне и самому расхотелось пробовать...

Возможно, что они подумали, что я - терминатор...

В принципе, всё просто. Запрашиваем у изготовителя характеристики прочности изделия по трём осям и жёсткость. И сравниваем, с изделием из композита и алюминиевых сплавов ( свариваемых или мех. обрабатываемых ) . Принимаем решение на использование...

 

[Malish]

Я держал в руках кронштейн, похожий на тот, что на картинке. Печать качественная, почти как у литого пластика. Этот кронштейн предназначался для статической нагрузки и довольно приличной. Когда я спросил: "Можно порпобовать сломать руками?" На меня посмотрели как на идиота... Ответили примерно следующее: "Материал очень дорогой и печатается 12 часов и притнер стоит 2.500.000 руб..." Мне и самому расхотелось пробовать...

Может здесь Вы и правы... Завтра свяжусь с ними и постараюсь узнать что и как.

 

[Иванов]

Есть ещё одна проблема...
Даже имея супер материалы и "офигенный" принтер, С материалом и принтером нужно уметь работать. А вот это приобретается только светлой головой и опытом... Есть масса "нюансов" касательно и материалов и построения программы печати, и настроек принтера.

Пока, я за мех обработку... Ну, за сварку, в крайнем варианте. ( "Это не от недоверия к нам..." Из кинофильма: "Собачье сердце" )

 

[Malish]

Есть ещё одна проблема...
Даже имея супер материалы и "офигенный" принтер, С материалом и принтером нужно уметь работать. А вот это приобретается только светлой головой и опытом... Есть масса "нюансов" касательно и материалов и построения программы печати, и настроек принтера.

Пока, я за мех обработку... Ну, за сварку, в крайнем варианте. ( "Это не от недоверия к нам..." Из кинофильма: "Собачье сердце" )

Надеюсь у них в компании люди знают что делают, иначе зачем этот импортный принтер они покупали за... даже не знаю сколько точно, но думаю за "большие" деньги. И похоже они его покупали именно для использования в авиационной индустрии. Надеюсь на днях всё узнаю.
А делать статор и спрямляющий по той технологии что мы использовали - это вообще "кошмар" и для серийного производства не годится...

 

[Malish]

Пока, я за мех обработку... Ну, за сварку, в крайнем варианте.

Делать их из металла будет ещё сложнее, да и весить они будут больше. Сейчас они сделаны из стеклоткани и вес статора(вместе с кольцом и обтекателем - 9 кг.
Вес спрямляющего аппарата со стекателем(без кольца) - 3,5 кг. Он вклеивается в выходной канал, вес выходного канала - 4,3 кг.
А если их можно будет печатать на 3D принтере вместе с кольцами, то их вообще сделать съёмными(сейчас они вклеены в структуру фюзеляжа) и крепиться они будут винтами к шпангоутам разъёма фюзеляжа, что будет очень удобно(и технологично) в случае надобности их замены:

 

[Иванов]

Согласен, что печать - заманчиво... Но весьма дорого при схожих качествах с клееными.
Клееные - трудоёмко и сложно технологически...
Мех. обработка позволяет иметь хорошую технологичность при весе клееных. И удобство монтажа - обслуживания ( замена элемента )...

И да, при любой технологии Я бы делал узлы из отдельных элементов. Это упрощает и технологию, и монтаж, и обслуживание...

 

[Malish]

По цене печатных изделий определимся на днях(во всяком случае обещали), а дальше будем думать в каком направлении двигаться. Одно понятно, по старой технологии работать нельзя - трудоёмко, сложно и большой процент брака. Узлы можно делать из отдельных элементов(если не получится делать целиком), но собирать их придётся в стапеле "намертво", что-бы было прочно и точно, и получился-бы один целый узел(статор и спрямляющий). Как-то так...

 

[Malish]

Скорректировал вес композита планера самолёта и вот что получилось:



1. Вес пустого самолёта(без пилотов и бензина) -------------------------------------------------------------------------- 1,060 кг.

2. Вес агрегатов:
а) Передняя стойка шасси(вместе с рамой крепления) ------------------------------------------------------------------- 38,1 кг,
б) Моторная рама ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 28,1 кг.
в) Двигатель - 200 кг. + 25 кг. комплектующие(масло, антифриз, радиатор, выхлоп. коллекторы и тп.) -------------- 225 кг.
г) Редуктор -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 54,1 кг.
д) Вентиляторы, ступицы вентиляторов и валы ----------------------------------------------------------------------------- 33 кг.
е) Статоры и спрямляющие аппараты ----------------------------------------------------------------------------------------25 кг.
е) Основные стойки шасси(вместе с механизмом уборки) ----------------------------------------------------------------- 65 кг.
ж) Органы управления самолётом(механизмы РУС и педалей, боудены и др.) ------------------------------------------ 20 кг.
з) АКБ, приборное и другое оборудование ---------------------------------------------------------------------------------- 25 кг.
и) Остекление фонаря, сидения и другие детали(петли, метизы, замки и тп) -------------------------------------------- 25 кг.
Итого ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 538,3 кг.

3. Вес формованных деталей планера самолёта(пункт 1. минус пункт 2.) ----------------------------------------------- 521,7 кг.

Примечание:
Используя углеволокно возможно сократить вес формованных деталей на 30%(521,7 Х 30% = 156,5 кг.), тогда:

4. Новый вес формованных деталей планера самолёта ------------------------------------------------------------------ 365,2 кг.

5. Новый вес пустого самолёта(без пилотов и бензина) ------------------------------------------------------------------ 886,9 кг.

Тогда новый максимальный взлётный вес получается:
к) Два пилота(по 80 кг.) ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 160 кг.
л) Топливо 280 литров(280 х 0,75 = 210) ------------------------------------------------------------------------------------ 210 кг.

6. Максимальный взлётный вес ------------------------------------------------------------------------------------------- 1,256,9 кг.

 

[Malish]

Если взять в расчёт то что вентиляторы с новыми лопатками должны "выдать"(это нам обещали Самарцы) по крайней мере 410 кгс(4000 N) статической тяги, то при максимальном взлётном весе самолёта в 1,257 кг., энерговооружённость его будет = 0,33, что не так уже и плохо.
На сегодня максимальный взлётный вес нашего самолёта(прототипа) = 1,450 кг., а статическая тяга = 350 кгс. Его энерговооружённость = 0,25 - что маловато, хотя мы практически никогда не летаем с полными баками(чаще всего меньше половины заправки), но всё равно это мало. Я всегда считал что энерговооружённость должна быть 0,3 минимум, а лучше 0,4.
Когда мы проектировали этот самолёт, то ориентировались на максимальный взлётный вес в 1200 кг и тягу в 450 кгс(столько мы получили с одновентиляторного варианта) , что давало энерговооружённость = 0,37 и я надеялся что мы сможем "довести" тягу вентиляторов до 500 кгс, где энерговооружённость будет 0,41.
Я надеюсь что с новым("доведённым") самолётом мы к этому придём.
Ещё я планировал иметь нагрузку на крыло не более 120 кг. на квадратный метр площади крыла, поэтому мы и сделали крыло площадью в 10 кв.м. Но прототип самолёта получился намного тяжелее(особенно когда сделали шасси убирающимся). Тогда я решил сравнить данные нашего самолёта с данными подобных самолётов-наборов с которыми нам придётся конкурировать.
Вот эта таблица:

Сравнения нагрузки на площадь крыла и скорости сваливания самолёта PJ-II Dreamer с популярными моделями самолётов-наборов(КИТ) Lancair и Glasair:

PJ-II Dreamer максимальный вес - 1,450 кг площадь крыла - 10 кв. м = нагрузка на крыло - 145 кг/кв. м Vs - 120 км/ч
Vso - 110 км/ч

Glasair III максимальный вес - 1,089 кг площадь крыла - 7,5 кв. м = нагрузка на крыло - 145 кг/кв. м Vs - ?
Vso - 119 км/ч

Lancair IV максимальный вес - 1,610 кг площадь крыла - 9,1 кв. м = нагрузка на крыло - 177 кг/кв. м Vs - ?
Vso - 115 км/ч

Lancair Legacy максимальный вес - 998 кг площадь крыла - 7,6 кв. м = нагрузка на крыло - 130 кг/кв. м Vs - ?
Vso - 105 км/ч
Ещё добавлю для сравнения:
Cessna 172 максимальный вес - 1,110 кг площадь крыла - 16,2 кв.м = нагрузка на крыло - 68,5 кг/кв.м Vs - ?
Vso - 87 км/ч
Vs - скорость сваливания с убранными закрылками.
Vso - скорость сваливания с выпущенными закрылками.

 

[леха (magnum)]

А как же л-29 ?

 

[Malish]

А как же л-29 ?

А что Л-29? Его энерговооружённость? Это другой тип самолёта, он за счёт скорости(инерции) "берёт" пилотаж, а так он взлетает "вяло"(блинчиком) со своим энерговооружением 0,25...

 

[Malish]

Исходя из этой таблицы(см. пост № 2,109) видно что наш самолёт по нагрузке на крыло находится в близких пределах с самолетами-наборами этой категории, но почти на уровне "верхней планки". Даже с изменением(уменьшением) максимального взлётного веса до 1,256 кг., нагрузка на крыло всё равно будет более 120 кг. на кв. метр. Тогда я подумал об небольшом увеличении площади крыла, но что-бы для этого не нужно бы было сильно изменять конструкцию крыла и всего самолёта. Если удлинить консоль крыла примерно на 1 метр, то площадь этой консоли увеличится примерно на 1 кв. метр и общая площадь крыла станет 12 кв. метров(сейчас она = 10 кв. метрам), размах крыла увеличится до 10 метров(сейчас он = 8 метров).
Так как крыло имеет небольшую стреловидность, то центровка самолёта "уйдёт" немного на "переднюю", т.к. "средняя хорда" крыла уйдёт немного назад. Не думаю что это смещение будет значительным(пока ещё не считал), но "на всякий случай" думаю увеличить площадь ГО - точнее только его РВ т.к. его(РВ) и сейчас немного "не хватает". Нарисовал эскиз изменений крыла и РВ - смотрится даже лучше чем сейчас, да и самолёт будет летать лучше(ЛТХ станут лучше).
На первом эскизе правая сторона без изменений(как сейчас), на левой стороне удлинено крыло(на 1 метр) и увеличен РВ(по площади примерно на 50%). На втором эскизе как самолёт выглядит сейчас, а на третьем как он будет выглядеть с новыми консолями и рулями высоты:

 

[Ромашчандр]

А почему не сделать РВ цельноповоротным как на су-27. Или пайпер ра-28.

 

[Malish]

А почему не сделать РВ цельноповоротным как на су-27. Или пайпер ра-28.

Ух!!!..., сложная конструкция бы получилась(и тяжёлая). Если-бы можно было сделать одну ось вращения(как на РА-28 и С-177), то тогда может быть..., а так воздушные каналы всё перерезают. Жёсткие тяги управления туда подвести практически не возможно(поэтому и поставили боудены), а с боуденами, при цельноповоротном стабилизаторе, можно "поймать кучу" проблем... Короче, будет больше проблем чем толку.

 

[Malish]

Продолжая тему модификации самолёта, стоит подметить что сравнительная таблица теперь будет выглядеть так:

PJ-II Dreamer максимальный вес - 1,450 кг площадь крыла - 10 кв. м = нагрузка на крыло - 145 кг/кв. м Vs - 120 км/ч
Vso - 110 км/ч
PJ-II M максимальный вес - 1,300 кг площадь крыла - 12 кв. м = нагрузка на крыло - 108 кг/кв. м Vs - 105 км/ч ?
Vso - 95 км/ч ?
Glasair III максимальный вес - 1,089 кг площадь крыла - 7,5 кв. м = нагрузка на крыло - 145 кг/кв. м - Vs - ?
Vso - 119 км/ч

Lancair IV максимальный вес - 1,610 кг площадь крыла - 9,1 кв. м = нагрузка на крыло - 177 кг/кв. м - Vs - ?
Vso - 115 км/ч

Lancair Legacy максимальный вес - 998 кг площадь крыла - 7,6 кв. м = нагрузка на крыло - 130 кг/кв. м Vs - ?
Vso - 105 км/ч
Ещё добавлю для сравнения:
Cessna 172 максимальный вес - 1,110 кг площадь крыла - 16,2 кв.м = нагрузка на крыло - 68,5 кг/кв.м - Vs - ?
Vso - 87 км/ч
Где PJ-II M - модифицированный PJ-II Dreamer

 

[Malish]

Сделать новые матрицы для новых рулей высоты не составит больших расходов(они относительно небольшие), а вот матрицы для новых(удлинённых) консолей будут большими и поэтому дорогими. И нужно будет делать новые матрицы лонжеронов, а так-же новые матрицы для удлинённых элеронов.
Тут я вспомнил о самолёте-наборе Glasair III, в нём(как опция) есть возможность удлинить консоль крыла примерно тоже на 1 метр. Для этого на место обычной законцовки ставится новая в виде продолжения крыла и крепится на те-же места что и стандартная законцовка. Лонжероны крыла не удлиняются, так-же не удлиняются элероны и только несколькими слоями ткани усиливают концевую нервюру крыла, а так-же обшивку прилегающую к ней(место крепления законцовки). Более половины всех построенных самолётов имеют удлинённое крыло и конструктивных проблем не было. Мало того, в эту увеличенную законцовку ещё умудрились "воткнуть" топливный бак на 40 литров.
С удлинённым крылом у самолёта Glasair скорость сваливания уменьшилась на 10 км/ч, а скороподъёмность возросла на 3-4 м/с и немного возросла крейсерская скорость. Единственное что ухудшилось, это угловая скорость вращения по крену(размах крыла увеличился, а элероны остались прежними), она уменьшилась со 120 градусов в секунду до 90, но это не "смертельно".
Самолёт Glasair III с удлинённым крылом:

Стандартная законцовка на коротком крыле:

Удлинённая законцовка-бак которая крепится на те-же винты(и место) что и стандартная:

Усиление концевой нервюры и обшивки крыла:

 

[Malish]

В соседней теме "кто может сделать импеллер?", зашёл разговор об максимальной скорости нашего самолёта и что-бы не "засорять" чужую тему, я решил внести пояснения здесь, что-бы те кто следит за этим проектом, имели "свежую" информацию. Некоторые наверно помнят, что в начале наш самолёт имел не убираемое шасси и только пару лет назад мы сделали его убираемым. Что-бы ускорить процесс, мы за основу взяли(купили) весь механизм основных стоек шасси с повреждённого(списанного из эксплуатации) самолёта Lancair IV и адаптировали его под наш самолёт. Сделать это было не просто т.к. Lancair IV четырёхместный, наш двухместный да ещё по схеме "тандем". Не всё вышло как мы хотели, но шасси работает без проблем, но есть некоторые нюансы которые нужно решить, но об этом чуть позже...
На этих фото видно что основные стойки шасси остались не изменёнными, а вот с самим механизмом пришлось поработать, однако в основном все ключевые детали и узлы остались не тронутыми:

 

[Malish]

Наш самолёт изначала был задуман с убираемым шасси, но в связи с расположения крыла и воздухозаборников, мы долго решали какую схему основных стоек шасси применить. Поэтому мы сделали переднюю стойку шасси убираемой, а работу по основным отложили на время.
К сожалению кризис 2008 года сильно "ударил" нас по финансам и следующих несколько лет работы над самолётом почти прекратились. Когда вновь появились финансы, то у нас уже не было времени заниматься убираемыми основными стойками шасси и мы решили на время сделать их не убираемыми(переднюю тоже).
Нам срочно нужно было подымать самолёт в воздух т.к. наше дальнейшее финансирование зависело от того полетит или не полетит самолёт с этой СУ. А тут ещё появились некие критики нашего проекта, а некоторые даже пытались доказать что вентиляторная СУ на нашем самолёте рассчитана неправильно и самолёт не полетит. У меня до сих пор хранится доклад одного из них, кто "умудрился" не только "выложить" его в интернет, но и отправить копию мне лично.
Мы быстро соорудили основные стойки шасси из круглого стального профиля(диаметр 30 мм ?) которые были термообработанны что-бы они могли работать как рессора. Носовую стойку мы просто зафиксировали в выпущенном положении и сняв створки закрыли нишу шасси листом стеклопластика вырезанного по форме створок шасси и закрепили на места крепления створок.
К весне 2015 года самолёт был готов к первому полёту и 17 Марта 2015 года его впервые поднял в воздух лётчик-испытатель Иванов А.Б. В дальнейшем самолёт испытывал Андрей - наш директор и шеф пилот. Первый полёт и все остальные полёты выполнялись на аэродроме Белевцы, Краснодарского края. Испытательные полёты продолжались до осени и самолёт показал себя с хорошей стороны.

 

[tern]

Malish,
Могу ли я здесь в теме задавать вопросы, касающиеся начального проектирования данного самолёта?
Хотел бы узнать детали перехода от изначального эскиза самолёта "выглядящего как истребитель" -- к финальной конфигурации геометрических форм планера. Мне интересны именно шаги, что за чем следовало.

 

[Malish]

Malish,
Могу ли я здесь в теме задавать вопросы, касающиеся начального проектирования данного самолёта?
Хотел бы узнать детали перехода от изначального эскиза самолёта "выглядящего как истребитель" -- к финальной конфигурации геометрических форм планера. Мне интересны именно шаги, что за чем следовало.

Секретов никаких нет, так-что пожалуйста, что помню о решениях что-то изменить или по другому сделать расскажу. Эту историю про шасси я тоже начал(хотя издалека что-бы люди вспомнили или поняли начало), что послужило решением сделать именно такое шасси...