Как собрать радио­управ­ляемый самолет

Радиоуправляемый самолет можно купить в хоббийном магазине, а можно собрать по чертежам.

И, в отличие от покупного, его легко отремонтировать с помощью тех же материалов, из которых изготовили. Расскажу, где взять чертежи для первого самолета, какие понадобятся инструменты, материалы и электронные компоненты.

Чертежи для радиоуправляемых авиамоделей можно скачать бесплатно в группах для авиамоделистов, на форумах и сайтах — например, на RC Groups, RC aviation, rc-plans.com и numavig.com.

При выборе чертежа для первого самолета обратите внимание на его конструкцию и положение крыла: по отношению к фюзеляжу  оно может быть расположено высоко, средне и низко.

Советую начать с «тренера» — так называют учебно-тренировочные модели. У «тренеров» простая конструкция, и внешне они напоминают настоящие самолеты только формой. Зато такие модели легко собирать, а благодаря высоко расположенному крылу они устойчивы в полете. Например, в качестве первой модели подойдет Cessna.

Полистироловая потолочная плитка — идеальный материал для деталей корпуса авиамодели: фюзеляжа, крыла, киля и стабилизатора, который обеспечивает высокую прочность при минимальном весе. Потолочную плитку чаще всего продают в упаковках по 10 штук. Такой упаковки хватит на одну модель. Лучше выбирать плитку без рельефа толщиной 3—6 мм, так как ее легко резать и склеивать.

Подложкой под ламинат иногда оклеивают детали каркаса. Она не такая прочная, как потолочная плитка, но зато хорошо гнется.

Деревянными рейками толщиной 4—5 мм укрепляют крыло: чтобы оно не изгибалось в полете и не ломалось при авариях, его усиливают каркасными элементами — лонжеронами. Рейки можно заменить фанерой толщиной 3—4 мм — например, от ящиков для фруктов — или карбоновыми прутками. Снаружи крыло оклеивают скотчем. А еще из деревянных реек или фанеры можно изготовить мотораму — элемент, к которому крепят мотор.

Серпянку — сетку, которой строители проклеивают стыки гипсокартонных плит, — можно использовать вместо покупных петель для элеронов  , руля высоты и направления — эти элементы мы подробно разберем дальше, когда будем рассказывать, как управлять самолетом.

Сталистая проволока диаметром 0,8—1 мм понадобится для изготовления тяги — детали, с помощью которой электронные механизмы регулируют положение руля высоты, направления и элеронов.

Клей. Детали из потолочной плитки склеивают «Титаном» или любым другим клеем для потолочной плитки. Клей на нитрооснове или на ацетоне разъедает пенопласт, поэтому не подходит.

Краски. Красить модели можно акриловыми красками или эмалями. Чтобы поверхность была ровной и блестела, нужно использовать глянцевые эмали, а не матовые.

Липучки для одежды нужны, чтобы закрепить внутри фюзеляжа электронику.

Также могут понадобиться винты, чтобы закрепить двигатель на мотораме, но обычно крепеж поставляют с ним в комплекте.

Вот что я обычно использую:

• гелевая ручка: ей удобно размечать детали, так как не нужно нажимать, а чернила устойчивы к компонентам клея;
• линейка на 50 см — тоже для разметки деталей;
• нож для моделирования со сменными лезвиями — вырезать детали из потолочной плитки. Еще можно использовать скальпель или канцелярский нож;
• лобзик — вырезать рейки из дерева и фанеры;
• брусок с мелкозернистой наждачной бумагой — выравнивать вырезанные детали из потолочной плитки;
• крестовая отвертка, чтобы установить рычаги сервоприводов и рулевые тяги.

Расскажу, что понадобится.

Аппаратура — пульт, с помощью которого управляют самолетом. Самая простая по настройкам и бюджетная аппаратура, которая подойдет в качестве первой, — Flysky i6. Приемник в комплекте.

Приемник — элемент, который принимает сигналы аппаратуры и передает на остальные компоненты электроники. Количество каналов может различаться, но для радиоуправляемых самолетов нужно не меньше четырех. Элероны подключают к первому каналу, руль высоты — ко второму, регулятор оборотов с мотором — к третьему, а руль направления — к четвертому. Как правило, используют аппаратуру и приемники одной фирмы, так как они гарантированно подходят друг к другу.

Важно обратить внимание на количество антенн: у приемников с двумя антеннами можно добиться более устойчивого сигнала, чем с одной, если разместить их в противоположных направлениях.

Двигатель. Чаще всего установлен в носовой части фюзеляжа. Некоторые авиамодели оснащены двумя или четырьмя двигателями — в этом случае, как правило, их размещают на крыле.

На заводские радиоуправляемые модели устанавливают коллекторные и бесколлекторные моторы. Проще всего их отличить по количеству проводов: у коллекторных моторов их два, у бесколлекторных — три. Бесколлекторные двигатели более мощные, дольше служат и могут вращаться в любую сторону — для этого достаточно переподключить любые два провода в другом порядке, поэтому коллекторные мы рассматривать не будем.

От двигателя зависит тяга — сила, с которой самолет преодолевает лобовое сопротивление, когда проходит сквозь воздушную среду, — и скорость полета. Рассчитать максимальную тягу мотора можно по его мощности: на каждый Ватт, в зависимости от размеров винта, приходится от трех до пяти граммов тяги — для большинства моделей — от трех до четырех, а для пилотажных — пять, так как их оснащают большими винтами.

У «тренеров» и копийных моделей гражданской авиации тяговооруженность — отношение тяги к весу модели, как правило, равна единице, для мотопланеров достаточно тяговооруженности 0,5—0,7, у спортивных моделей она должна быть не меньше 1,5, а у 3D-пилотажных самолетов — от двух.

Авиамодель сначала собирают и взвешивают, а потом подбирают мотор. Например, для тренера весом 400 граммов нужен двигатель, который способен выдать 400 граммов тяги, поэтому мотора мощностью 100 Ватт будет достаточно. Такими расчетами можно пользоваться для моделей с размахом крыла до полутора метров.

Теперь поговорим о маркировке двигателя.

Первой буквой на моторе производители обозначают его название, а цифрами после этой буквы — размеры. Первыми двумя — диаметр статора  или внешний диаметр мотора в миллиметрах, вторыми — высоту статора или мотора. Например, у двигателя А 2212 диаметр статора — 22 мм, а высота — 12 мм, но на моторе такого же размера в маркировке могут быть указаны внешние параметры: 2826.

Еще один важный параметр двигателя — максимальная скорость, с которой он может вращаться, так как от этого зависит скорость полета авиамодели. Производители измеряют этот параметр на холостом ходу — без винта и обозначают в маркировке количеством оборотов в минуту на вольт — KV.

Например, надпись «1100 KV» означает, что двигатель может вращаться с максимальной скоростью 1100 оборотов в минуту на вольт. С аккумулятором на 7,4 V этот двигатель выдаст 8140 оборотов в минуту, а с батареей на 11,1 V — 12210.

Для учебной радиоуправляемой модели с размахом крыла от 85 до 115 см подойдет бесколлекторный двигатель на 1100—1400 KV размером 2212.

Регулятор оборотов двигателя нужен, чтобы управлять скоростью полета авиамодели. При выборе важно учитывать силу тока, которая указана в его маркировке или инструкции: она должна быть на 25% больше, чем у мотора, — например, для двигателя на 100 А нужен регулятор на 125 А. Еще в маркировке указывают допустимое напряжение — к нему мы вернемся, когда будем говорить об аккумуляторах.

Сервоприводы, или сервомашинки, сервы. Они управляют элеронами, рулем направления и высоты.

Как правило, авиамодель оснащают четырьмя сервоприводами: по одному на каждый руль и элерон. Сервы подбирают в зависимости от размера авиамодели — например, для самолета с оптимальным для начинающих моделистов размахом крыла 85—115 см подойдут на 9—12 граммов.

Аккумулятор. В авиамоделизме чаще всего используют литийионные (Li-Ion) — с жидким электролитом — и литийполимерные аккумуляторы (Li-Po) — с твердым электролитом. Литийполимерные аккумуляторы безопаснее, так как реже воспламеняются при деформации — например, когда радиоуправляемый самолет падает, — поэтому литийионные мы рассматривать не будем.

При выборе аккумулятора учитывают его емкость, напряжение и C-рейтинг. Емкость могут указывать в миллиамперах в час (mAh) или амперах в час (Ah). От этого параметра зависит время работы аккумулятора — например, батарею на 1000 mAh одна и та же авиамодель во время полета разрядит в два раза быстрее, чем на 2000 mAh. Но вместе с емкостью растет вес аккумулятора, а значит, и взлетный вес модели.

От напряжения аккумулятора зависит, сможет ли он обеспечить достаточное для полета питание бортовой электроники: регулятора оборотов, мотора, приемника и сервоприводов. Этот параметр указывают в вольтах (V) или количестве ячеек (банок) — их обозначают буквой «S». Номинальное напряжение каждой ячейки — 3,7 V.

Например, надпись «3S» означает, что у аккумулятора 3 банки, а его напряжение — 11,1 V. Чтобы не сгорел мотор и регулятор оборотов, выбирая аккумулятор, важно не превышать напряжение, которое они поддерживают, — эту информацию производители обычно указывают в инструкции или маркировке, а продавцы — в описании.

Третий важный параметр — С-рейтинг, или токоотдача. Если умножить его на емкость, можно узнать, сколько тока способен отдать аккумулятор до того, как разрядится: например, батарея с C-рейтингом 35 и емкостью 1 Ah может отдать 35 ампер, а с C-рейтингом 20 и емкостью 2 Ah — 40 A.

Проще всего для первого радиоуправляемого самолета купить набор электроники, в который входят двигатель, регулятор оборотов, два сервопривода и два винта. В этом случае останется приобрести еще два сервопривода, аккумулятор, подходящий по параметрам и силовому разъему, а также наконечники и кабанчики для тяг.

Зарядное устройство. Лучше всего использовать устройство, на котором можно выставить нужную силу тока. Важно помнить, что сила тока, которой заряжают аккумулятор, не должна превышать его емкость: например, аккумулятор емкостью 1000 mAh заряжают током не более одного ампера. Чтобы напряжение банок оставалось одинаковым, литийполимерные аккумуляторы нужно заряжать не через силовой разъем, с помощью которого его подключают к авиамодели, а через балансировочный.

Буквами в маркировке винта указывают его производителя, а цифрами — диаметр и шаг — расстояние, которое винт может пройти за один оборот, обусловленное углом атаки лопастей, чаще всего — в дюймах.

От диаметра винта зависит тяга — об этом мы уже говорили в разделе про двигатель, — а от шага — максимальная скорость полета авиамодели. Если диаметр винта меньше девяти дюймов, нули не учитывают. Например, надпись «8040» означает, что диаметр винта — восемь дюймов, а шаг — четыре дюйма. У винтов диаметром от десяти дюймов первый ноль учитывают: «1060» в маркировке указывает на то, что диаметр винта — десять дюймов, а шаг — шесть. Для «тренера» с размахом крыла от 85 до 105 см винт на 1060 будет оптимальным.

Еще важно учитывать, что винты разделяют на правосторонние и левосторонние. Правосторонние, как правило, продавцы обозначают в описании буквами «CW»: clockwise — по часовой стрелке или буквой «R», right. Левосторонние — буквами «CCW», counter-clockwise — против часовой стрелки или буквой «L», left.

Для самолетов используют левосторонние винты — это важно, так как для правосторонних нужен специальный крепеж — например, гайка с обратной резьбой. А если закрепить правосторонний винт гайкой с обычной резьбой, она может открутиться во время полета.

Перед тем как установить винт на модель, его нужно отбалансировать: для этого подойдет тонкая отвертка или металлический пруток, который свободно проходит через его посадочное отверстие.

Если одна из лопастей винта перевешивает, ставить его на авиамодель нельзя, так как из-за сильной вибрации в полете может оторваться двигатель. Добиться баланса можно двумя способами: аккуратно обточить канцелярским ножом поверхность более тяжелой лопасти или наклеить на более легкую полоски скотча.

Во время первых полетов винты превращаются в расходники, поэтому лучше покупать их комплектами — например, наборами из десяти винтов.

Пошаговый план.

Шаг 1. Скачиваем чертеж, распечатываем трафареты деталей на листах бумаги формата А3 и вырезаем. Если трафареты фюзеляжа и крыла не помещаются на одном листе, распечатываем на нескольких, вырезаем и склеиваем скотчем.

Шаг 2. Прикрепляем трафареты булавками к потолочной плитке и обводим по контуру гелевой ручкой. Вырезаем детали канцелярским ножом и склеиваем клеем для потолочной плитки. В крыло вклеиваем лонжерон. Оставляем сохнуть на 24 часа.

Шаг 3. Прикручиваем мотор к крестовине из его комплекта, а крестовину — к мотораме, у простых моделей — к кружку или квадрату из фанеры. Чтобы авиамодель в полете не заваливалась влево из-за реактивного момента, создаваемого вращающимся в противоположную сторону винтом, мотор нужно установить с выкосом вправо на 2—3° — например, для этого между крестовиной и моторамой слева можно подложить металлическую шайбу. Приклеиваем мотораму к носовой части фюзеляжа и оставляем на сутки.

Шаг 4. Устанавливаем на элероны, руль направления и высоты кабанчики — детали, к которым будут крепиться тяги.

Шаг 5. Вырезаем посадочные площадки под сервомашинки. Вклеиваем сервомашинки и оснащаем рычагами, которые идут с ними в комплекте.

Шаг 6. Изготавливаем тяги: для этого нужно отрезать четыре прутка сталистой проволоки достаточной длины, чтобы соединить рычаги сервоприводов и кабанчики. Один конец проволоки загибают и продевают в отверстие рычага, а второй — в кабанчик.

Шаг 7. Закрепляем винт на моторе с помощью крепежа, который поставляют с ним в комплекте.

Шаг 8. Подключаем электронику к приемнику: сервоприводы обоих элеронов к первому каналу, руль высоты — ко второму, регулятор оборотов с мотором — к третьему, руль направления — к четвертому. Для этого понадобится Y-образный провод. Если электроника подключена правильно, правый стик — так называют рычаги на пульте — аппаратуры управляет элеронами и рулем высоты, а левый — двигателем и рулем направления.

Как авиамодель должна откликаться на стики:

1. Правый стик вниз — руль высоты поднимается.
2. Правый стик вверх — руль высоты опускается.
3. Правый стик влево — левый элерон поднимается, а правый опускается.
4. Правый стик вправо — правый элерон поднимается, а левый опускается.
5. Левый стик влево — руль направления поворачивается влево.
6. Левый стик вправо — руль направления поворачивается вправо.
7. Левый стик вниз — мотор выключен.
8. Левый стик вверх — мотор вращается с максимальной скоростью.

Если рули подключены верно, но отклоняются не в ту сторону — например, руль направления поворачивается вправо, когда левый стик сдвинут влево, — нужно включить на аппаратуре их реверс — настройку, которая меняет функцию каналов на противоположную. Как включить реверс каналов на конкретной аппаратуре — указано в ее инструкции.

Выравниваем руль направления, высоты и элероны: для этого на аппаратуре рядом со стиками располагаются специальные рычажки — триммеры.

Шаг 9. Проверяем, правильно ли подключены провода двигателя к регулятору: для этого нужно подключить аккумулятор, взять самолет за фюзеляж, постепенно переместить левый стик аппаратуры вверх и убедиться, что при работающем винте ветер дует в сторону крыла и киля модели. Если ветер дует в другую сторону, нужно отсоединить аккумулятор и переподключить любые два провода двигателя в другом порядке.

Шаг 10. Проверяем центровку. Оптимальный для полета центр тяжести Cessna и других моделей тренеров — позади передней кромки крыла на расстоянии 1/4—1/3 его ширины. Добиться этого можно, перемещая аккумулятор, приемник и регулятор оборотов в фюзеляже вперед или назад. Авиамоделями с задней и передней центровкой сложно управлять, так как в первом случае они резко реагируют на рули, а во втором стремятся спикировать. Вклеиваем в фюзеляж липучки для приемника и аккумулятора.

Чтобы научиться управлять авиамоделью, сначала нужно разобраться, как работают ее рули во время полета. Руль высоты позволяет самолету подниматься выше и снижаться: чтобы набрать высоту, нужно сдвинуть правый стик вниз, а чтобы модель спустилась ниже — вверх.

Элероны отвечают за крен: если правый стик сдвинуть влево, самолет начнет поворачиваться вокруг своей продольной оси влево, а если сдвинуть стик право, самолет будет поворачиваться вправо. А еще с помощью элеронов и руля высоты самолет может поворачивать — например, чтобы повернуть влево, нужно одновременно отклонить правый стик вниз и влево.

Руль направления помогает изменить курс самолета в горизонтальной плоскости. С его помощью тоже можно поворачивать, но чаще всего им пользуются, чтобы посадить авиамодель на узкую полосу — например, на тропинку в поле.

На учебно-тренировочных авиамоделях, как правило, нет шасси, поэтому их запускают с руки, а сажают в траву. Перед полетом модель удерживают в правой руке за фюзеляж, аппаратуру — в левой. Чтобы взлететь, нужно сдвинуть вверх левый стик аппаратуры на 80—90% амплитуды и метнуть модель как бумажный самолетик.

Во время полета важно не допускать крайних положений рулей — например, для поворота достаточно сдвинуть правый стик вниз и в нужную сторону на 20—30% амплитуды.

Чтобы посадить самолет, нужно постепенно убавить его скорость и скорректировать траекторию, по которой он снижается, рулем высоты. Когда модель приблизится к земле, двигатель должен быть выключен. А чтобы сократить количество крашей — так авиамоделисты называют аварии, — перед первым полетом я рекомендую несколько часов потренироваться в симуляторе авиамоделей — например, хорошо продумали физику полета разработчики Realflight 7.