Проект «Изготовление радиоуправляемой авиамодели»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Сиверская школа №3

ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ИТОГОВЫЙ ПРОЕКТ

«Изготовление радиоуправляемой авиамодели»

Выполнил:

Лобода Станислав Денисович

Ученик 10 класса

Научный руководитель:

Смирнова Надежда Михайловна

Учитель физики

Работа допущена к защите «25» _апреля 2024_г.

Подпись руководителя проекта________ (_____________________________)

П.Сиверский

2023-2024 уч. год

Оглавление:

Введение……….………………………………………………….…………....…3

Этапы проекта…………………………………………...…..………..............…4

О комплектующих………….………………………………………….….……..5

Техника безопасности………………………………….………………………..7

Часть 1. Изготовление модели………………………….…………...………….8

1. изготовление фюзеляжа………………………………………………………8

2. изготовление киля и стабилизатора……….…………………………………9

3. изготовление крыла……………………………………….…………..……..10

Часть 2. Полет…….…………………………………………………………….13

2.1 Пробный полет……………………………………………………………….13

2.2 Опасности, присутствующие при управлении моделью………………….13

Заключение……...………………………………………………………………14

Список литературы…………………………………………………………….15

Видеозапись полета…………………………………………………………….15

Введение

Тема: изготовление радиоуправляемой авиамодели «Cessna 150»

Цель: спроектировать и изготовить радиоуправляемую авиамодель, опираясь на чертежи самолета Cessna 150. Произвести пробные запуски модели, предоставить видеоматериал полета.

Актуальность: в настоящее время широко развивается направление БПЛА. И изготовление моей авиамодели поможет мне в освоении навыков управления, выполнения фигур пилотажа, так же изготовлении модели учит читать чертежи, быть точным и аккуратным в работе. И всё это в дальнейшем поможет мне перейти на более сложный уровень, связанный с БПЛА, поможет в выборе будущей профессии.

Гипотеза: если я научусь управлять созданной мною авиамоделью, то в дальнейшем я смогу научиться управлять более крупными моделями.

Задачи:

• Подготовить чертеж модели

• Подобрать материал и элементы управления моделью

• Рассчитать стоимость получившийся модели

• Изучить поведение модели во время полета

1. при разных погодных условиях

2. с разными крыльями наборное цельное

• Предоставить чертежи разработки и видеозапись полета

Этапы проекта

1.Изучить теоретический материал

2. Рассчитать количество материалов и их стоимость

Материалы:

• Потолочная плитка и подложка под ламинат

• Пенопласт (пористый и пеноплекс)

• Фанера

• Бальза

• Клей титан

• Скотч

• Металлические пластинки

• Различные винтики

• Стальная проволока

• Деревянные линейки 50см

Инструменты и оборудование:

• Пила

• Канцелярский нож

• Плоскогубцы и бокорезы

• Наждачка

• Сверлильный станок

• Станок для резки пенопласта

• Отвертки

• Булавки

• Линейки

Необходимые комплектующие для управления:

• Аппаратура и приемник MIKROZONE

• Регулятор оборотов 40А

• 2 сервопривода (машинки)

• Аккумулятор 1500mAh

• Электродвигатель
  
  
  

Для управления самолетом я выбрал аппаратуру и приемник MicroZone, ее мне посоветовали друзья, которые уже имели опыт работы с ней, а также эта аппаратура доступная по цене.

Регулятор оборотов я выбрал, после прочтения отзывов о нем, много людей были довольны его работой и советовали купить его.

Такие сервопривода, как у меня являются самыми распространенными и недорогими

Электродвигатель у меня самый простой, из всех возможных, потому что опыта в управлении моделями у меня мало, и при ошибке потерять другой, более дорогой будет обидно. В его комплект входили металлическая пластинка и 4 винтика, с помощью которых двигатель можно будет закрепить на самолете, а также крепление для винта, сами винты я заказывал отдельно

Аккумулятор я подбирал специально под свой двигатель, нужен был аккумулятор с напряжение 11,1В, при меньшем напряжении двигатель будет слабо раскручиваться, из-за чего не получится даже взлететь, а при большем напряжении двигатель может просто сгореть, так же была важна емкость аккумулятора, от нее зависит размер и масса аккумулятора, чем больше емкость, тем больше и габариты, я выбрал аккумулятор 11,1В емкостью 1500мАч, такого аккумулятора хватает на 8-10 минут полета

Все запчасти я заказывал на AliExpress, и вот сколько они стоили:

Техника безопасности:

• При работе ножом деталь должна иметь упор в крышку стола или верстака. Рука, поддерживающая обрабатываемую заготовку, должна находиться сзади ножа. Резать надо только «от себя».

• При работе кусачками небольшие отрезки проволоки могут отскочить и нанести травму. Чтобы предотвратить несчастный случай, откусываемую проволоку следует держать возможно дальше от лица и следить, чтобы её кусочки отскакивали в направлении пола или стола.

• Необходимо осторожно работать инструментом, имеющим острые концы, шилом, чертилкой, керном, разметочным циркулем.

• При выпиливании деталей лобзиком руку, поддерживающую заготовку, располагают сзади пилки.

• При сверлении обрабатываемую деталь следует зажимать в ручные тиски или держать плоскогубцами. Нельзя низко наклоняться над вращающимся сверлом. Удалять стружки нужно металлической щёткой только после остановки и отвода сверла.

Основная часть

Часть 1.

1.1 Сборку модели я начал с изготовления фюзеляжа–корпуса ЛА, который связывает между собой крыло, оперение (киль и стабилизатор) и иногда шасси, в моей модели они отсутствуют.

Первым делом я перенес детали с чертежа на листы потолочной плитки (потолочная плитка-материал, используемый для отделки потолка, изготовленный из пенополистирола, такая плитка имеет размер 50х50 см и отлично подходит для изготовления моделей. Моделисты называют потолочную плитку потолочкой) и подложку под ламинат (материал, подкладываемый под напольное покрытие, так же как и потолочная плитка отлично подходит для изготовления моделей). Боковые стенки фюзеляжа я сделал из одного слоя потолочной плитки) в моем случае состоят из 1 слоя потолочки и 1 слоя подложки, таким образом толщина боковушки примерно 8мм, это делает фюзеляж более жестким. Затем вырезал из пеноплекса 5 шпангоутов толщиной 15мм (шпангоут-поперечное ребро корпуса, которое придает прочность). Из них 2 основных, стоящие в том месте, куда крепится крыло, и 3 дополнительных, которые находятся в задней части, за двумя основными. Когда шпангоуты были готовы, я вырезал мотораму из фанеры, на нее будет крепится электродвигатель, для этого я просверлил 4 отверстия.

Изготовив основные детали корпуса, я склеил их между собой с помощью клея «Титан». После того, как клей застыл я приклеил верхнюю часть, это 1 слой потолочки. Пока клей засыхал, я сделал отверстия в шпангоутах, для протяжки провода сервопривода, и чтобы было удобнее я скрутил бумажную трубку из листа А4 и вставил в отверстия сделанные мной ранее.

Когда работа внутри корпуса была завершена я приклеил нижнюю часть, так называемое дно, которое как и верхняя часть сделано из 1 слоя потолочки.

Фюзеляж почти готов, остается сделать крепление для сервопривода, отвечающего за работу руля высоты и крепление для крыла, Для сервопривода я решил сделать небольшую площадочку из фанеры, в которую будет вставляться сервопривод. У меня оставался небольшой кусок фанеры от моторамы, он идеально подходил. В нем я сделал отверстие под машинку и обработал наждачкой, чтобы избавиться от заусенцев и сделать деталь более обтекаемой. Приклеил площадку в заднюю часть фюзеляжа.

Крепление для крыла сделал из палочек для суши, обрезав их по размеру и сделав отверстия в основных шпангоутах вклеил их.

1.2 И вот корпус готов. Теперь необходимо сделать оперение, киль и стабилизатор, к стабилизатору прикрепляется подвижная часть (руль высоты) отвечающая за управление самолетом вверх/вниз. Я их делал из потолочки и крайние кромки для усиления обклеил бальзовыми планками, и в передней части кромку закруглил. Затем с помощью скотча соединил стабилизатор и руль высоты так, чтобы он мог отклоняться вверх и вниз, и получившуюся конструкцию приклеил к фюзеляжу. Когда стабилизатор хорошо держался на фюзеляже я приклеил киль, очень важно было, чтобы киль был строго перпендикулярно стабилизатору, для этого я постоянно контролировал угол с помощью угольника, выставив нужный угол я зафиксировал киль к стабилизатору с помощью булавок.

Чтобы оперение было полностью готово нужно сделать кабанчик (кабанчик-это приспособление крепящееся на управляемых поверхностях моделей, таких как руль высоты, элероны и тд, к которому присоединяются тяги, идущие от сервоприводов, управляющих этими поверхностями), его я сделал из алюминиевой пластинки и закрепил на руле высоты, с помощью 2х винтов, и соединил этот кабанчик с сервоприводом с помощью тяги, которую сделал из стальной проволоки диаметром 2мм. Теперь оперение готово, для красоты я обклеил киль, стабилизатор цветным скотчем.

1.3 Настало время сделать крыло. Крыло можно сделать наборным т.е собрать из нескольких отдельных деталей (нервюр, лонжеронов, отдельных верхней и нижней частей), либо сделать крыло цельным, вырезать из одного куска пенопласта, Определиться какое лучше подойдет я не смог, и в одном и в другом варианте есть свои плюсы и минусы, наборное крыло более легкое, значит и модель с ним должна быть более быстрая, но такое крыло достаточно легко повредить, что не очень подходит неопытному пилоту как я, цельное крыло для новичков подходит лучше, в том плане, что при не правильной посадке, если зацепить крылом землю, или что-то другое, то оно не сломается, а только помнется, но так как это крыло сделано из цельного куска пенопласта, оно достаточно тяжелое, что негативно сказывается на скорости. Я решил сделать оба варианта, и начал с наборного крыла

Наборное крыло достаточно простое в сборке, самое сложное и долгое-все подготовить, все нужные детали, всего 12 нервюр, 2 лонжерона (1 для правой, 1 для левой части крыла).

Нервюра-элемент поперечного силового набора каркаса крыла, оперения и других частей летательного аппарата (или космического судна), предназначенный для придания им формы профиля. Нервюры закрепляются на продольном силовом наборе (лонжероны и др.), являются основой для закрепления обшивки.

Лонжерон-основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений (самолетов, автомобилей, вагонов, мостов, кораблей и др), располагающийся по длине конструкции.

Для нервюр я использовал такой шаблон:

Я вырезал из потолочки 12 нервюр и 2 толщиной 10мм из пеноплекса. (они будут стоят на краях крыльев)

В качестве лонжеронов использовал деревянные линейки 50см.

Из потолочки вырезал основание и на него сначала приклеил лонжероны, а затем и нервюры, и вот что получилось:

Изготовив левую и правую части крыла, я приклеил верхнюю обшивку, на переднюю кромку приклеил планку из бальзы и соединил две части в одно целое крыло, в середине вырезал место под сервопривод.

Элероны вырезал из пеноплекса на специальном станке, на скотч приклеил их к крылу, на краях элеронов сделал отверстия для кабанчиков из фанеры, соединив их с сервоприводом двумя стальными тягами.

Цельное крыло вырезал из пористого пенопласта, получилось 2 заготовки, отступив 1/3 от переда, разрезал крыло по длине и вклеил лонжерон из линейки, на переднюю кромку так же, как и в случае наборного крыла приклеил планку из бальзы. Дальше работа над цельным крылом мало чем отличалась от работы над наборным, элероны сделал по такой же технологии, и вырез под сервопривод тоже.

Цельное крыло:

Наборное крыло:

В итоге я получил вот такую модель:

Часть 2.

2.1 Модель готова, осталось испытать ее в деле. Перед полетом я задумался, как будут влиять на скорость модели разные погодные условия и разные крылья. И я решил сначала испытать модель при хорошей погоде, солнечной и самое главное безветренной. Я вышел в поле, взяв с собой модель, два крыла и инструмент для ремонта, если это будет необходимо. Установил сначала цельное крыло, подключил всю аппаратуру и проверил, чтобы все было исправно, произведя проверку, взлетел на модели, в небе она вела себя очень хорошо, единственное, что меня не устраивало, это то, что модель была не сильно маневренной и имела не высокую скорость. Приземлившись, я заменил крыло на наборное, и снова поднял модель в небо. И вот, модель стала идеальной для тренировки, с наборным крылом она стала более маневренной и более быстрой, это было ожидаем, так как масса модели с наборным крылом меньше, чем с цельным.

Для следующего полета я ждал день, когда будет пасмурная погода с небольшим ветром. Когда такой день наступил, я взял модель и отправился в поле. На этот раз я взял только наборное крыло. Запустив модель в небо я сразу же почувствовал то, как влияет ветер на полет. Когда я летел против ветра модель почти зависала на одном месте и начинала терять высоту, приходилось давать полный газ и стараться удерживать ее на одной высоте. По ветру было все иначе, ветер помогал модели набирать скорость, благодаря чему она становилась более маневренной, что тоже заставляло стараться удерживать ее.

2.2 При запуске присутствуют различные риски, например можно зацепить дерево, если такое произошло, придется залезать на дерево и снимать модель, еще присутствует риск потерять управление, в такой ситуации перестает работать двигатель и модель может куда-то улететь, а если будет ветер, то может произойти такое, что модель улетит далеко, если модель упала где-то по близости, ее можно найти, в более профессиональных моделях установлена «пищалка», издающая звук, писк, громкость и частота, с которой будет издаваться звук, устанавливается пилотом перед полетом. Еще бывают такие ситуации, когда во время полета у самолета отрывается крыло, такое случается на моделях, у которых крыло крепится на резинках, в таком случаи модель далеко не улетит, а просто упадет и скорее всего разобьется, от такой ситуации никто не застрахован, но чаще всего это происходит из-за того, что перед полетом пилот не убедился в надежности крепления.

Заключение

Закончив проект, я могу сказать, что достиг всех поставленных целей. Я создал радиоуправляемую авиамодель, провел эксперимент, изготовив два разных крыла и произвел пробный запуск модели в небо, в разных погодных условия, с разными крыльями. В результате своих исследований, я сделал вывод, при какой погоде и с каким крылом лучше всего проводить полеты.

Так же после завершения работы я подсчитал стоимость материалов, которые я использовал:

Во время работы, я научился:

1. Работать с чертежами;

2. Пользоваться станками и инструментами, с которыми до этого не сталкивался;

3. Выполнять простые фигуры пилотажа.

Я считаю, что изготовление подобных моделей, это, достаточно увлекательный и познавательный процесс, позволяющий развивать мышление. Изготавливая авиамодель, ты можешь вносить свои доработки, придумывать что-то новое, тем самым улучшая модель. А если после внесения доработок, с моделью произойдут ухудшения то, это повод провести анализ своей работы, найти ошибки и исправить их. Для меня, подобная работа очень интересная и увлекательная.

Список литературы:

• https://ru.wikipedia.org/wiki

• https://www.parkflyer.ru/ru

• http://rc-aviation.ru

• https://masteraero.ru

• https://multiurok.ru

Видеоматериал полета:

• полёт.mp4

12