Автожир до 115 кг - «Дрозд»

[rotordive]

В настоящее время наблюдается две тенденции автожиров в России:

• Покупка дорогих импортных немецких и итальянских автожиров по высокой цене, с обучением пилота в АУЦ с документами и последующей легальной эксплуатацией с аэродромов.
• Изготовление или покупка самодельных автожиров с различными двигателями и дальнейшими полетами «партизанами» без документов и риском быть замеченными надзорными органами с нехорошими последствиями.
• Существует и третий вариант – самостоятельное изготовление бюджетного сверхлегкого автожира с весом пустого до 115 кг, что позволяет по современному законодательству России законно летать без регистрации, СЛГ и пилотского свидетельства в пространстве класса «G», на большинстве территории России, кроме запретных зон и района аэропортов класса «С».С аппаратом до 115 кг можно официально базироваться на аэродромах и площадках по договору с владельцами и выполнять полеты с уведомлением, без боязни подставить владельца аэродрома при очередной проверке. Много разговоров идет и опасений, что скоро эту лазейку (до 115 кг) прикроют, как только станет массовой, но на сегодня массовости таких аппаратов нет, пока все работает и нужно этим обязательно воспользоваться!

Нами был выбран третий вариант.

Основные идеи создания бюджетного аппарата до 115 кг таковы:

• Использование самого народного российского двигателя для СЛА - РМЗ-500 с ременным редуктором. При диаметре винта 1,5м –статическая тяга составит 135-140 кг, что при тяговооруженности - 0,4 потянет автожир взлетным весом -350 кг. Т.е. при весе пустого 115 кг, полезная нагрузка возможна до 235 кг. А это уже «полутораместный» вариант. Т.е. основной вариант – одноместный, без ограничения веса пилота, но можно иногда с неудобствами прокатить и легкого пассажира, или обучаемого курсанта, причем все по закону, т.к. двухместным в классе 115 кг в России, не запрещено летать и паралетчики этим пользуются. Автожир – это, конечно, аппарат для полетов вне аэродромов с коротким взлетом и посадкой на ограниченную площадку, иначе он не имеет преимуществ перед самолетом такого класса. Но для короткого взлета необходима мощная раскрутка до взлетных и более оборотов. Электрораскрутка, или механическая раскрутка гибким валом – конструктивно тяжелы и не могут передать большую мощность из-за невозможности компенсировать реактивный момент ротора тормозами колес с фиксированным углом установки лопастей в полетном режиме. Поэтому был выбран оригинальный вариант раскрутки ротора на полной мощности двигателя с компенсацией реактивного момента на земле до взлетных оборотов.

 

[Крапивный Андрей]

РМЗ 500 с винтом 1,5 тяги 135 а тем более 140 не дает.Реальная будет 125 это для однокарбюраторных.Расход топлива двухкарбюраторных в режиме автожир будет 18 литров час.Может и 20.И опять самолет автожир лучше шестеренчатый редуктор В от ротакс на РМЗ 500.Меньше потери мощности.А так для одномесного автожира с пилотом 100 кг меньше 582 ротакса ставить и не стоит.

 

[rotordive]

Андрей
На ветке РМЗ-500 приведены случаи когда двухкарбюраторный дает 135 кг тяги с 1,5м винтом. Это соответствует 45 л.с. и относительным кпд= 0,7. Просто резонатор и угол опережения зажигания – правильные нужны! Но даже 120 кг тяги для одноместного с взлетным 240 кг – достаточно. Шестеренчатый редуктор от 503 Ротакса конечно вещь, но очень дорого, Ротакс 582 исключаем по весу и стоимости. У нас бюджетный автожир! Расход в крейсере у РМЗ при 30- 35 л.с. будет 12-15 л/ час.

 

[rotordive]

Продолжу описание строящегося автожира «Дрозд».
Для эффективной раскрутки и выбора режима полета с максимальным качеством ротора решено применить втулку с изменяемым общим шагом ротора в полете и с разнесенными горизонтальными шарнирами (ГШ), что убирает главный недостаток - потери управления при разгрузке качельного ротора с общим ГШ, из-за чего было много катастроф автожиров и вертолетов. Разнесенные ГШ также позволяют снизить изгибные напряжения в комле лопастей при различных оборотах и весе аппарата, что повышает ресурс лопастей.

• Т.к. при мощной раскрутке до оборотов свыше взлетных возникает большая центробежная сила, принято решение отказаться от экструдерных алюминиевых лопастей и сделать их из стекло и углепластика по известным вертолетным технологиям в матрице и необходимой эффективной центровкой. Это дает выигрыш по весу ротора, безопасность по флаттеру и больший ресурс. При диаметре ротора 7м и хордой 200мм, вес лопастей всего по 6,5 кг, что позволит выполнять интенсивную раскрутку на нулевом шаге с минимальным сопротивлением, а в полете позволит изменением шага более выгодно изменять обороты по скорости для максимального качества. Также позволит при уменьшении шага быстро увеличивать обороты при критической ситуации, например при обледенении и можно кратковременно добавлять шаг для восстановления управляемости при разгрузке ротора. Обычно, считается, что у автожира должны быть тяжелые лопасти для стабильных оборотов, но при изменяемом в полете шаге думается, что можно допустить и более легкие. Окончательно с весом лопастей определимся по результатам летных испытаний на переходных режимах и посадках без двигателя с подрывом общего шага. Утяжелить лопасти конструктивно - несложно, путем вклейки дополнительных грузов и увеличении толщины пластикового лонжерона.
• Понятно, что главная, очень трудновыполнимая задача - сделать легкий и достаточно прочный аппарат до 115 кг. Нужна очень высокая авиационная культура проектирования, чтобы не перетяжелить агрегаты.
• Процитирую В.П. Лапшина в ветке про самолет 115кг:
• В качестве резюме: браться за постройку самолета этой категории следует только в случае достаточных навыков как в прочностных расчетах, так и достаточный опыт в конструировании, позволяющий вырабатывать оптимальные конструктивно-силовые схемы, исключать любые лишние элементы и воплощать это в гармоничную летучую конструкцию
• Поэтому, я взял в компаньоны и для технической помощи по постройке из соседнего города профессионального бывшего авиационного инженера-конструктора с авиазавода. Сейчас он уже пенсионер.

 

[Gyro]

ЦТ поднимай. С ротором в 7 м, скорее всего, будет очень зависим от погоды

 

[niksann]

И мачту обычно стараются устанавливать вдоль вектора тяги ротора в крейсере, и как можно ближе к нему, чтобы уменьшить изгибные напряжения. Но это в идеале, так тоже делают, конечно.
Изменяемый шаг для аппарата до 115 кг, это как для самолета подобной массы ВИШ. Яб просто увеличил установочный угол лопастей, все равно такие аппараты быстро не летают. Хотя признаюсь, тоже бы с этим шагом поэкспериментировал.

 

[slav]

Да , это рискованно , в условиях турбулентности . 🙂

 

[Alex_54]

Я балдею от товарищей-теоретиков. Rotordive, очень советую Вам для начала купить готовый летающий автожир любого веса и научиться на нем летать. Через пару лет у вас сложится правильное представление о конструкции автожира

 

[serg610]

Alex_54
Ну про твою личную конструкцию автожира очень много негатива в ветке продаж написано, который два года уже никак не продастся. Как мошеннику- кидале тебе не стоит лезть в форумные ветки.

 

[rotordive]

ВСЕМ ПРИВЕТ !
Gyro

По финскому калькулятору получается с диаметром 7м диапазон скоростей 40-130 км/час,Vy=2,7 м/сек. А с диаметром 6м – уже 50-125км/час и Vy=2,2. Реально повыше все будет, т.к. калькулятор неправильно считает статтягу. Понятно, что сильную болтанку похуже будет переносить, но летные данные выше при диаметре 7м, разбег меньше, да и вертикалка без двигателя при такой нагрузке -6кг/кв.м -малая будет, около 4м/сек при 70км/час.

Ц.т. при летчике -100кг, точно по оси маршевого винта. При летчике 70 кг - ц.т. даже выше оси винта, что исключает кувырок. Конечно, проверим расчеты провесами и замерами при общей сборке.

niksann

Т.к. управление Бенсенское (рычаг и кардан ротора спереди мачты) и управление общим шагом идет через полый вал ротора, то мачта, конечно, отдаляется назад, также из-за мотора и бензобака за сиденьем, приходится изгиб компенсировать толщиной труб.Вертикальная мачта и горизонтальная балка изготовлены из трубы Д16Т ø68х1,5мм. Усиления внутри из труб ø 65х1,5, ø 62х2, ø 58х1,5 телескопически набираемые внутрь. Максимальная толщина стенки мачты в районе болтов моторамы – 6,5мм, что держит расчетную перегрузку - не менее 3,5 х 1,5 = 5,25. Хотя создать подъемную силу в 3,5 раза больше ротор вряд ли сможет в полете.



Изменяемый общий шаг нужен для эффективной раскрутки при нулевом шаге для минимума сопротивления ротора, ну и для полета удобно быстро подбирать на разных режимах, а на посадке можно даже подрыв шага использовать с зависанием.

 

[rotordive]

Продолжу описание автожира "ДРОЗД ".

• За основу аппарата была взята конструкция автожира Р-13 (1994г.) клуба СЛА Ротор г. Кумертау. См. фото1. Все сейчас промоделировано и собрано в программе 3Д –Компас на компьютере.
• 
  
• По спроектированной конструкции аппарата. См. рис.2
• 
  
• Вертикальная балка (мачта) и горизонтальная изготовлены из трубы Д16Т ø68х1,5мм. Усиления внутри из труб ø 65х1,5, ø 62х2, ø 58х1,5 телескопически набираемые внутрь. Максимальная толщина стенки в районе болтов моторамы – 6,5мм. Эти трубы применяются у дельталетчиков и куплены здесь на форуме. Некоторые пришлось протравить (т.н. –химтравление) каустической содой на 0,1мм и последующей анодировкой в гальванике авиазавода для плотной сборки одна в другую. Силовое кресло, соединяющее мачту и горизонтальную балку гнутое из труб Д16Т ø32х1,5мм. Внутри рамки кресла ремни из капроновой ленты ЛТК-44, жесткая пластинка из пластика снизу и мягкая подушка из капрона и поролона. Кресло аналогично дельталетному, (смотри, например, дельталет Р-16) перестановкой ремней превращается в двухместный вариант.
• Естественно, никаких жестких тяжелых анатомических кресел из пластика. Сверху кресла за мачту и снизу за балку закреплен комплект четырехточечных ремней от вертолета, весом 0,9 кг. Сразу оговорюсь, что у меня, благодаря знакомым из руководства авиазавода, есть возможность делать там всю деталировку на станках, термичку и гальванику.
• Т.е. «гаражное изготовление на коленке» сразу исключаем и делаем все по авиационному на заводе!
• Шасси выполнено по вантовой схеме, аналогичной применяемой на одноместных дельталетах. Колеса от картинга купил на форуме мото, дюралевые диски и ступицы куплены мной давно в клубе СЛА РОТОР тогда еще для своего вертолета, колесо в сборе – 2,3 кг. В РОТОРе эти колеса в то время применяли на двухместном Птенце-2, так что вес думаю выдержат. Тормоза –дисковые от велосипеда. От пружин и др. амортизации основного шасси из-за веса пришлось отказаться. Т.е. вся амортизация – за счет упругости конструкции, тросов и шин колес. Передняя стойка с резино-пластинчатой амортизацией. Расчеты прочности шасси будем подтверждать испытанием аппарата на сброс с высоты 0,34м.
• Разрушаемая расчетная перегрузка мачты и балки не менее 3,5 х 1,5 = 5,25. Хотя создать подъемную силу в 3,5 раза больше ротор вряд ли сможет в полете.
• Хвостовое оперение выполнено цельноповоротным V-образным, что снижает высоту до лопастей ротора, находится наполовину в потоке винта и выходит сбоку из тени фюзеляжа, сохраняя эффективность в снижении без двигателя. Управляется в полете от педалей и может легко регулироваться на земле резьбовыми наконечниками по углу тангажа для точной балансировки полетного положения аппарата. Конструкция ХО –дюралевый лонжерон и трубки по контуру с нервюрами из пенопласта и обшивкой из ткани. Вес двух цельноповоротных килей – 2,2 кг.
• Система управления ротором принята – непосредственная, как у Бенсена. Это снижает вес и количество деталей управления и позволяет левой рукой независимо управлять шагом ротора. Из недостатков – схема управления получается, как на дельталете, что требует некоторой тренировки летчика перед освоением полетов. Но со слов летчиков ОКБ Ротор, летающих и на дельталетах и на самолетах – это не сложно переучивается.
• Втулка ротора выполнена на разнесенных горизонтальных шарнирах, с современными металофторопластовыми втулками скольжения, не требующих смазки в эксплуатации. Центробежку и скорость махового движения лопастей выдерживают по расчетным нагрузкам с запасом. Осевые шарниры выполнены на двух металлофторопластовых ШС-ах, аналогично по конструкции втулок рулевого винта вертолетов Робинсон. В отличии от вертолетных втулок несущих винтов, здесь осевой шарнир проворачивается только при изменении общего шага, а при маховом движении лопастей циклический шаг меняется при наклоне вала ротора, как на классических автожирах. Компенсатор взмаха равен нулю. Этим достигается возможность работы осевых шарниров автожира на ШС, т.к. иначе при проворачивании их от циклического шага за каждый оборот, как на вертолетах, и нагрузки на них от центробежки, скорости скольжения по сфере при каждом обороте будут велики и превышать допустимые.
• Для комфорта летчика заказал в ОКБ РОТОР от мотодельты быстросъемный, на трех ДЗУС-ах угольно-стеклопластиковый обтекатель пилота, весом 2,5 кг. Если что, можно потом его снять. Приборы все электронные, т.к. классические «будильники» очень тяжелы для такого класса аппарата. Комбинированный указатель скорости, вариометр, высотомер куплен на форуме у Азата из Красноусольска, приборы двигателя - ТВГ, обороты и время наработки с Алиэкспресс Китай, указатели температуры головок цилиндров и напряжение бортсети – российские (ООО «12в», г. Калуга). Обороты ротора - велосипедный электронный спидометр, настраиваемый прибор с магнитным датчиком. Все приборы очень легкие. Бензобаком служит пластиковая канистра 20л. Ее вес с креплением и датчиком остатка -2,0 кг. Мотоустановка – РМЗ-500, с ременным поликлиновым редуктором и глушителем от Сибаэро из Красноярска. Для повышения ц.т. автожира двигатель расположен цилиндрами вверх, а маршевым винтом вниз. Трехлопастной маршевый винт приобретен у И.Галласа (Ростовинт -74л-3), - переставного шага на земле. Понравился его малый вес-2,5 кг, почти как, двухлопастной деревянный, который использовали ранее.
• По всем замерам масс агрегатов и расчетам должны уложиться в массу пустого - 115 кг.

 

[Gyro]

ЦТ будет намного ниже вектора тяги. Считать надо без учёта веса ротора. Взгляните на Доминатор. Вот там, всё ровно.

 

[Крапивный Андрей]

Получится автожир примерно как Жироби.Почему тогда не взять чертежи они есть .Он тоже 115.Хотя так нормально смотрится.

 

[Крапивный Андрей]

Я однажды чуть его не купил.Но продавец когда узнал мой вес 95кг не рекомендовал его.Центр тяжести хоть и нужно преблизить к вектору тяги но на таких маломощных автожирах летающих в хорошую погоду это не критично.

 

[AviaGyr]

Есть некоторые мысли по вашему проекту:
- хвостовая балка вряд ли будет держаться на одном нижнем кластере, в помощь ей поставьте подкос(-ы), т.е создадите 2-ю точку опоры (на рис. выделил красным);
- по основному шасси --- у дельты или самолета крыло не вращается как маховик у АЖ, и при разбеге оно (основ.шасси) играет не последнюю роль в поведении ротора отсюда след. что амортизация необходима;
- по раскрутке не все понятно, её нет на выше приведенных фото, может покажите её
+ ещё фото втулки ротора поближе (если не секрет) для понимания сего в целом))

 

[rotordive]

Gyro

А почему Вы считаете, что центр тяжести аппарата надо определять без верхних агрегатов – втулки и лопастей ротора? Они существенно поднимают ц.т. вверх. Разве их инерционные силы не надо учитывать в механике и кинематике движения, особенно при кувырке, когда подъемной силы на роторе нет, а масса и их инерция же не исчезает? Вращение вокруг центра масс происходит. Обычно ц.т. определяют подвесом всего аппарата из разных верхних точек, чтобы аппарат висел носом вниз и носом вверх. На пересечении отвесов и будет ц.т! Но многие производители этим и не заморачиваются, тот же Магни, например. И летают, и не кувыркаются.

Посмотрел автожир Gerobee, так у него вообще диаметр 7,6м. нагрузка 4,9 кг/кв.м (!!!)и можно комфортно летать при ветре до 13м/сек. См. Автожир Gyrobee - замечания о безопасности

И линия оси маршевого винта через плечи пилота проходит, даже выше чем у нас.

Крапивный Андрей

А в отличии от Gerobee на Дрозде нет ограничения по весу пилота, т.к. из-за наличия разнесенных ГШ на втулке ротора, диапазон центровок аппарата очень большой, из-за высокой эффективности управления с малыми ходами ручки.

____________________________________________________

Ладно, это все теория, посмотрим,что будет на практике. Коротко повторюсь. Основные отличия Дрозда от похожих аппаратов - пластиковые лопасти ротора, втулка ротора с разнесенными ГШ и с общим шагом, вес пустого до 115кг с мотоустановкой РМЗ-500.

Продолжу про нашу конструкцию.

Хотелось, конечно, быстроскладной аппарат сделать, но все эти соединения, типа складной мачты, здорово увеличивают вес,поэтому пришлось отказаться. Единственно, можно сняв канистру, хвост, кардан с ротором ( на одном болту), на трех ДЗУС-ах обтекатель, мачту с мотоустановкой сложить вперед, вытащив нижний болт кресла. См. фото. Но это только для перевозки в Газели на аэродром, дальше собранный в ангаре будет храниться.

 

[rotordive]

AviaGyr

Подкос на хвостовую балку думали так поставить, но после оценки жесткости ее отказались.

Труба 68х1,5 с усилениями 65х1,5, т.е. в районе кластеров – 3мм вполне достаточно. Стальные трубы хвостовых балок немецких автожиров даже слабее.Если только не рассматривать вертикальную посадку на хвост, но такого расчетного случая нет.

Для сверхлегкого автожира можно обойтись без серьезной амортизации, Бенсен же летал на вообще жестких балках, а тут хоть троса еще демпфируют. Понятно, что для достижения малого веса приходится комфортом жертвовать, да и взлетная скорость будет около 35 км/час.

• От раскрутки сначала хотели отказаться, т.к. легкий ротор будет раскручиваться от малейшего ветерка на отрицательном и малом шаге на месте. Также можно разбежаться 100м туда и обратно для раскрутки. Многие американцы не ставят раскрутку при полетах с аэродрома. Но затем был выбран оригинальный вариант раскрутки ротора на полной мощности двигателя с компенсацией реактивного момента на земле до взлетных оборотов.Это –тросовая раскрутка с помощью троса 2,5мм длиной 30м, который остается на земле при взлете. Запасные тросики лежат в кармане пилота для взлета с ограниченных площадок. Такой вид раскрутки применялся на первых автожирах 20-х годов, немецком автожире с подлодки и автожире Ф.П. Курочкина в конце сороковых, путем наматывания троса на шкив под ротором и закреплением его конца на земле. Трос на мачте сзади проходит внутри дюралевой трубки 10х1, а на изменении направления под 90 град. через ролики. Раньше такая схема была испытана на автожире Р-13, но из-за малого диаметра шкива и малой тяги от РМЗ-640 (90кгс) обороты получались низкие и дальше не росли. Поэтому на Дрозде побольше тяга двигателя, диаметр шкива и нулевой шаг при раскрутке. Надеемся получить обороты близкие к взлетным.
• См. фото втулки со шкивом раскрутки при балансировке ротора на «игле»

 

[rus]

ЦТ будет намного ниже вектора тяги. Считать надо без учёта веса ротора. Взгляните на Доминатор. Вот там, всё ровно.

Американские товарищи центр тяжести считают с ротором, rotordive прав (смотрите фото), а вот предраскрутку можно осуществлять воздушным потоком от основного толкающего винта, так делали на первых автожирах и сейчас есть.

 

[Gyro]

Не всё американские товарищи так думают. Взгляните на Доминатор. Считаю, что это более правильно

 

[slav]

Я балдею от товарищей-теоретиков.

Это правильно , особенно если в теории слаб ! 😉