Пионер-3

В журнале «Пионер» №2 за 1959 год была опубликована статья с описанием и чертежами модели планера под названием «Пионер». Многие тогда повторили эту конструкцию (потому как в то время было мало подобной доступной для масс информации). Повторил эту модель и
я. На удивление она оказалась очень удачной. Не зря же многие называли эту модель летучей. Да и по простоте своей, по доступности материалов она была по силам многим. В дальнейшем я построил не менее десятка подобных моделей, совершенствуя её от экземпляра к экземпляру.
В качестве модернизации были и применение профиля нервюры основного крыла типа выпукло-вогнутый, в отличие от прототипа
выпукло-плоский, и применение стабилизатора несущего типа, и применение другой формы лонжерона несущего крыла и ещё много разных мелочей (модернизация балластного отсека, применение пенопластовых вставок и законцовок в крыле, эксперименты с формами нервюр крыла, применение переменного сечения хвостовой балки,
изменение способов крепления крыла и стабилизатора).
Несколькими годами позже в журнале «Юный Моделист Конструктор» за 1963 год (выпуск №6) была опубликована статья с описанием модели под названием «Пионер-2». Если внимательно приглядеться к данной конструкции, то невольно придёшь к выводу, что эта модель есть логическое продолжение «Пионера», то есть – модернизация.
В ней авторы (словно читая мои мысли!) применили вогнуто-выгнутый профиль нервюры основного крыла (да и другие элементы основной несущей плоскости – тоже), несущий стабилизатор, удлинили носовую часть фюзеляжа, изменили очертания носовой части и киля. Что это дало? Применение несущего стабилизатора не только дало дополнительную подъёмную силу, но и позволило сместить центровку назад с 30-ти процентов, до 57-ми, а, значит, вес носового балласта значительно уменьшился. Удлинение носовой части ещё более усилило этот эффект (облегчило модель), потому как балласт стал действовать на более длинном плече. Это несомненные плюсы.
Но с другой стороны, эта «модернизация» одновременно увеличила парусность носовой части фюзеляжа, что неблагоприятно должно было сказаться на путевой устойчивости модели. Компенсировать это можно было бы увеличением площади киля, но это дополнительное лобовое сопротивление. Перенос его на более длинное плечо – увеличение веса. Кроме того, модернизация крыла привела к его меньшей механической жесткости, а это не только снижение живучести, но ухудшение аэродинамических качеств при полёте в турбулентной атмосфере (деформация крыла, скрутки …). Хотя выигрыш в весе от облегчения крыла был не очень большой.
Не зря же в конце статьи, автор пишет следующее (видимо, понимал суть вопроса вполне «на уровне») – «Подумайте, нельзя ли усовершенствовать модель «Пионер-2»? Крыло можно сделать немного уже при той же площади, а фюзеляж-кабину выполнить меньшего размера.
Это всё должно уменьшить силу лобового сопротивления, действующего на модель в полёте, и улучшить её лётные качества. Такая модель «Пионер-3» - для начинающих моделистов будет переходной к моделям чемпионатного класса.
А ведь правильно думал и рассуждал автор этой модели. Ведь если применить более узкое крыло, но той же площади, то придётся его удлинить, при этом уменьшатся поверхности несущей плоскости, на которые оказывает негативное действие поток воздуха, перетекающий
и зоны повышенного давления под крылом, в зону пониженного над ним (через торец). А, значит, аэродинамическое качество крыла повысится. Но тут есть и минусы – увеличится лобовое сопротивление (из-за увеличения миделя крыла), кроме того, более длинное крыло будет менее жестким, при этом придётся применять либо более толстые элементы (а это дополнительный вес), либо более дефицитные
материалы (это тоже не есть хорошо). Короче – нужен компромисс.
Ну а теперь попробуем пойти в плане модернизации этой конструкции несколько другими путями. Нет, оно конечно можно «удариться» в современность и построить сразу планер чемпионатного класса, благо подобных чертежей по Интернету «гуляет море» (например, используя пластиковые технологии). Но тогда и назвать это «чудо» следует
не «Пионер-3», а, к примеру, «Комсомолец», «Партиец», «Коммунист» или на современный лад – «Демократ». Но это уже будет и никакая не модернизация.
Поэтому попытаемся, именно, модернизировать данную конструкцию.
При этом наметим несколько направлений модернизации:
1. Улучшение аэродинамических данных.
2. Повышение подъёмной силы.
3. Уменьшение лобового сопротивления.
4. Уменьшение веса.
5. Улучшение внешнего вида.
Вот с пятого пункта и начнём. Ну, нет конечно, можно в небо запускать и летающую каракатицу, но, согласитесь, душе и глазу гораздо приятнее, когда авиамоделист запускает в небо красавицу-модельку, не так ли? Именно этот «пункт» частенько и привлекает новичков в ряды
авиамоделистов. Вот посмотрите на внешний вид модели планера «Пионер-2» - нос – ну лапоть лаптем (сапог-носок, типа), форма киля – «тупая штыковая лопата», кстати, выполнено на манер западных моделистов того времени (поглядите их старые журналы) – явно под них косили … Поэтому, и этому моменту уделим не «последнее»
внимание.
1. Оставим все размеры и формы, все материалы (по возможности), применённые при изготовлении как плоскостей так и всей модели, те же самые. Профиль нервюры крыла применим выпукло-вогнутый, основной лонжерон применим такой же, как и на «Пионере». А вот на концах крыла установим винглеты – они предотвратят активное перетекание воздушных потоков из под крыла в пространство над крылом, причем,
устранят раскручивающиеся вихри (возникающие из-за этого самого перетекания воздуха, плюс, движение воздуха вдоль нервюры – вот тебе и те самые воздушные тормоза-парашюты … раскручивающаяся вихревая спираль). Винглета эту «спираль» превратит в ламинарный-прямолинейный поток – индуктивное сопротивление крыла уменьшится, это будет равноценно удлинению крыла без увеличения его миделя, а,
значит, и без увеличения лобового сопротивления. В местах изгибов законцовок крыла (снизу) установим аэродинамические гребни, которые будут играть почти ту же саму роль, что и винглеты на концах крыльев. Мидели у гребней и винглет очень маленькие, поэтому большого увеличения лобового сопротивления от них не будет. Их форма выбрана такой, чтобы максимальное утолщение у них было в районе центра давления крыла (на разных углах атаки он смещается).
2. Все вышеописанные доработки приведут к увеличению подъёмной силы. К увеличению подъёмной силы приведёт и применение несущего стабилизатора. При этом несколько изменится расклад сил (да и принцип) продольной стабилизации модели, но в общем она останется той же самой (по эффективности). Применение винглет в качестве
законцовок стабилизатора, тоже несколько увеличит его эффективность (при той же площади он даст большую подъёмную силу, и большие стабилизирующие моменты, при меньшем индуктивном сопротивлении).
3. Уменьшим мидель носовой части фюзеляжа – превратим его из «лаптя» в более симметричный вид (смотри вид модели сбоку) – «залижем» обводы (а именно - носовую часть и другие острые углы, также покроем лаком как фюзеляж, так и плоскости). Выполним киль скошенным назад. Во первых, за счет уменьшения его миделя
и более обтекаемой формы, слегка уменьшится его лобовое сопротивление, к тому же скошенная назад часть киля будет действовать на модель на большем плече, что несколько компенсирует негативный парусный эффект от удлинённой носовой части фюзеляжа (в плане путевой устойчивости). Кроме того, чтобы ещё уменьшить парусность носовой части, применим несколько неординарный приём – мы выпилим в носовой пластине окна пилотской кабины и не будем их заполнять прозрачным оргстеклом. Оргстекло большой «эстетики» не прибавит, но вот его отсутствие довольно снизит ту самую парусность. На прочностные характеристики модели это техническое решение никак не повлияет.
4. Применение несущего стабилизатора, скошенного назад киля, удлинение носовой части фюзеляжа – всё это приведёт к уменьшению веса носового балласта, а, значит и к общему уменьшению веса модели. При этом можно либо допустимо снизить вес модели, либо (если по правилам соревнований этого делать уже больше нельзя) применить более прочные элементы конструкции (либо менее дефицитные материалы). Несколько слов следует сказать и о переносе стабилизатора с хвостовой балки, на специальную
площадку, установленную в верхней части киля (возможный вариант размещения стабилизатора). Первый плюс – это выведет стабилизатор из затенения основным крылом, картина его обтекания набегающим потоком улучшится, несколько повысится его аэродинамическое качество. Второй плюс – стабилизатор, установленный в верхней части скошенного назад киля словно выносится за пределы хвостовой части
балки фюзеляжа. При этом, он остаётся на том же расстоянии от несущей
плоскости, но длина хвостовой части фюзеляжа уменьшается, а это – уменьшение веса на большом плече и как следствие – уменьшение веса носового балласта что при длинной хвостовой балке им компенсировалось). При этом сложность конструкции не сильно возрастает. Ухудшения затенения киля стабилизатором и наоборот, при
таком решении не будет (конструкторы планеров частенько размещают киль под стабилизатором, чтобы исключить затенение оного при больших углах атаки). Верхнее расположение стабилизатора даёт и ещё один плюс – повышается его живучесть при посадках модели на высокий травяной покров (особенно сухостой).
5. Ну и последнее – сравните внешний вид планеров «Пионер», «Поинер-2» и «Пионер-3» (вид сбоку, общий вид) и сами сделайте выводы – который изящнее … Хотя, конечно, на вкус и цвет товарищей нет, сколько людей столько и мнений, но всё же?
И в заключении, вот, сильно не усердствуя, не очень меняя конструкцию, помаленьку, потихонечку, по крупицам мы попытались модернизировать данную модель. Говорят же … «курочка по зёрнышку клюёт …» … вот
так по зёрнышку, по песчинке, а в результате «нехилая» горка получится.
P.S. Крыло следует монтировать на доске-стапеле, при этом аэродинамические гребни устанавливать уже после снятия крыла со стапеля, причем, устанавливать их следует снизу крыла, для этого в нервюре-гребне проём под лонжерон следует продлить до верхней части нервюры.
27.03.2017г. Рубцов В.П. UN7BV. Астана, Казахстан.