Сейчас уже создано несколько интересных моделей самолетов с электромоторами. Делаются первые попытки применить их и на моделях вертолетов.

Рис. 1. Чертеж модели электровертолета (нажмите для увеличения)

При испытании "Ветерка" с серийным авиамодельным винтом Ø 200 мм и шагом 100 мм (рис. 2) он развил тягу около 500 г, достаточную для полета летательного аппарата весом до 5 кг. Но для модели вертолета требуется большая энерговооруженность.

В соответствии с формулой Н. Е. Жуковского тяга несущего винта на режиме висения составляет:

здесь: T - тяга, кг; Nв - мощность, л. с.; D - диаметр, м; η - относительный КПД несущего винта при работе на месте.

Величинаη₀для лучших авиамодельных несущих винтов достигает 0,65-0,7. На вращение рулевою винта, вентилятора и на потери в редукторе такжетратится мощность электродвигателя. Будем считать, что доля ее, передаваемая несущему винту, составит 0,07 л. с. Выбирая его диаметр равным 1,5 м, определяем тягу:

T= (33,25*0,07*1,5*0,65)^2/3= 1,73 кг.

Таким образом, для модели вертолета весом 1,5 кг запас тяги позволит проводить полет не на "максимуме" двигателя. Здесь надо учесть еще и то, что при горизонтальном полете потребная мощность меньше, чем на режиме висения. К тому же при взлете будет положительно сказываться эффект близости земли. Все это говорит о том, что электродвигатель не придется эксплуатировать на максимальных оборотах.

Рис. 2. Силовой электродвигатель "Ветерок" (нажмите для увеличения)

Для простоты изготовления и балансировки несущий и хвостовой винты выполнены двухлопастными. При создании любого вертолета серьезное внимание следует уделять устойчивости. В проектируемой модели она обеспечивается с помощью стабилизирующих грузов, образующих своеобразный гироскоп. При работе ротора грузы, установленные на лопастях, стремятся сохранить плоскость вращения. При отклонении ее от заданного положения происходит циклическое изменение углов атаки лопастей, благодаря этому возникают аэродинамические силы, возвращающие ротор в прежнее положение. Меняя плоскость вращения грузов с помощью автомата перекоса, можно управлять полетом модели.

Чтобы несущий винт развил тягу, подсчитанную ранее, необходимо правильно выбрать передаточное число редуктора. Точный расчет предполагает знание нагрузочной характеристики двигателя и аэродинамической несущего винта. Можно ограничиться и ориентировочным расчетом. Зная диаметр пиита, установленного при испытаниях на валу электродвигателя, и ротора, можно определить передаточное число редуктора по формуле:

i_р= (R_нв/R₀)^5/3,

гдеR_нв- радиус несущего винта; R₀- исходный радиус винта на валу электродвигателя; i_р- передаточное число редуктора;

ДляR_нв= 0,75 м;R₀= 0,1;i_р= 28,8.

Такое передаточное число можно посчитать, используя две-три ступени. Если выбирается двухступенчатый редуктор, то:

і₁= Z₁/Z₂; i₂= Z₃/Z₄,

где Z - число зубьев шестерен редуктора. ВзявZ₁= 10,Z₂= 100,Z₃= 17,Z₄= 93,получимi_р= 28,8. Если на практике не удастся подобрать шестерни с заданным числом зубьев и возникает отклонение на +/-10% от расчетного значения, это не приведет к существенному уменьшению тяги несущего винта.

Трансмиссию (рис. 3) к рулевому винту проще всего сделать с помощью двух шкивов Ø 60-80 мм: ведущий устанавливается на промежуточной ступени редуктора, ведомый - на хвостовой балке. Связывает их лента из капроновой нити Ø 0,8-1 мм.

Рис. 3. Схема трансмиссии модели (нажмите для увеличения)

Для управления по курсу необходимо менять шаг рулевого винта. Это можно выполнить с помощью миниатюрного электродвигателя, например, типа ДК-5-19 с редуктором. Последний - из таймера (автопуска для фотоаппарата).

После первых успешных полетов можно перейти к усложнению пилотажа. Для этого надо добавить, еще . две рулевые машинки для управления автоматом перекоса. С их помощью выполняется полет "вперед-назад", "влево-вправо".

Рис. 4. Принципиальная электрическая схема модели: М1 - силовой электродвигатель, М2 - управляющий электродвигатель, ПУ - пульт управления

В заключение несколько слов о технике безопасности. Прежде всего необходимо тщательно выполнить все соединения токоведущих элементов как на модели, так и на пульте управления. Кроме того, на последнем обязательно установите предохранитель (рис. 4) на ток 1 А. Подключение к сети желательно через трансформатор. И наконец, при подготовке к запуску машины важно проверить надежность всей системы на земле. Для этого, привязав вертолет к основанию, необходимо прогнать электродвигатель на всех режимах, постепенно увеличивая обороты ротора. Выполнение этих элементарных требований обеспечит безопасность полета.

Автор: В. Слепков