Ракетоплан.

Конечно, это не от недостатка опыта. Знаю хорошо, что разработку летательного аппарата нужно начинать с определения схемы размещения основных агрегатов и органов управления. И конечно, что-то рисовал и прикидывал. Но, как всегда, на уже сравнительно продвинутом изделии сложно вписывать реальные обьекты, учитывая балансировку, длину и "изгибаемость" каблей, доступ и т.д. Когда-то, помню, у разработчиков электронной части наших приборов был нехитрый приём проверки работоспособности схемы перед изготовлением плат. Делали картонную коробку размерами и геометрией, похожую на реальный обьём и "утаптывали" в него своё детище... Если схема продолжала работать, то передавали в цех. Если начинались наводки и отказы, искали причину.
В моем случае нужно найти место для 5 обьектов: батареи, контроллера, приёмника и двух сервов. При том, что приборный отсек и двигательная установка уже привязаны к корпусу. Места немного, но и не мало. По соображениям курсовой устойчивости аппарата, всё это хозяйство нужно упаковать в пространство внутри воздухозаборника. Оставляя боковые тоннелли для подачи воздуха на вход импеллера. Лучше всего вписывается укладка блоков поперёк продольной оси аппарата.
Тогда все они будут находиться вблизи центра тяжести. Как и в случае приборных отсеков ракет, большую проблему производят толстые силовые кабли (контроллера).
Нужно иметь свободное пространство на их допустимый радиус изгиба. Либо укорачивать кабли и перепаивать их терминалы на специальные разьёмы. А в случае проводников на двигатель турбофана наверное придётся искать более гибкие, чем уже распаянные. В настоящей форме их будет сложно протащить через все подпалубное пространство за установочную стенку агрегата. Остальное на фото.
Сделал попытку найти готовую форму для конфузора. Стопка таких прессованных стаканчиков из пористого ПЭ образуют конической формы сопло, направляющее за срез кормовой части фюзеляжа струю от и. Пока не знаю, будет ли от него положительный эффект. Может спровоцировать образование вихревых интерференций от стенок и торможение потока. Скорее всего нужно поискать конус побольше (от мороженного на развес), чтобы уйти от краевых эффектов.

На этих снимках показаны панели (картон), закрывающие пространство ВЗ и RC отсек.

a_centaurus> На этих снимках показаны панели (картон), закрывающие пространство ВЗ и RC отсек.

А какой ракетный двигатель будет использоваться во время запуска модели? И какое стартовое устройство будет применено?

КрупЪ> А какой ракетный двигатель будет использоваться во время запуска модели? И какое стартовое устройство будет применено?

Это не модель. Это прототип дрона. Бустер для него описан в топике "Solaris_H_2S".
Двухступенчатая на ГРД: Solaris_H_2S
Первая ступень этой ракеты (в настоящее время) имеет двигатель комбинированного цикла (ГРД/ЖРД) на 500 N тяги (до 10-15 с). Однако может быть установлен и ГРД (300 N/7 с) для первых полётов. Ракетоплан подвешивается сбоку на парашютный сегмент бустера. Этот сегмент использует инерциальный способ вытяжки парашюта (сегмент вперёд, парашют - назад), который в данном случае будет служить средством выброса ракетоплана вперёд. После этого РП будет осуществлять автономный полёт на собственном движетеле, а бустер опустится на парашюте. Когда до этого дойдёт, обязательно покажу. Ракета готова к пускам, двигатели испытаны на стенде. Пока не получилoсь провести лётные испытания ракеты "Solaris_HL_50 с двигателем "tripropellent" половинного импульса. Когда это произойдёт (у нас уже зима) можно будет скорректировать технику пуска.
Выбор двигателя связан, во-первых, с необходимостью плавного разгона связки, во вторых , с перспективой этой разработки. РДТТ на композитном топливе у меня нет, а candy даже упоминать несерьёзно. Хотя, как и было описано выше, первый РП оснащён именно торцевиком на KNSu 60/40 +FeO. Пытаюсь найти окно в погоде для его лётного испытания. В Патагонии с мая по ноябрь дуют сильные ветра (до 120 км/час порывы) и перерывы между ветрами всего несколько часов.

Изготовление силового шпангоута импеллера может быть иллюстрацией к теме, поднятой недавно в КР. Учитывая, прежде всего вращательные моменты, возникающие при пуске импеллера, а также достаточно сильную вибрацию, которую он будет генерировать в корпус РП, принял решение установить импеллер на шпангоуте, изготовленном по технологии пакета из композитных панелей с ячеистым заполнителем. В качестве связующего выбрана специальная двухкомпонентная эпокси марки 3M. Она обладает высокими конструкционными и эксплуатационными свойствами. Состоит из белой и серой частей, смешиваемых в пропорции (по обьёму) 3:2. Рекомендован подогрев до 60° перед нанесением на поверхность. Время жизни около 1 часа. Время отверждения - 24 часа. При комнатной температуре.
Нанесение компаунда производится стальным шпателем. Панели из 0.3 мм G11 предварительно вырезаны по размеру ножницами, окно для установки и. выфрезеровано алмазной фрезой при помощи мини Dremel. Доработка склеенного циакрином (в точках) пакета производилось также Dremel с круглым шлифовальным камнем и плоским напильником. После блокировки деталей пакет обтягивался ПЕ плёнкой и обматывался липкой лентой. Отверждение производилось под грузом 8 кг распределённым по всей поверхности через пластину при комнатной температуре. Через 24 часа пакет был разблокирован, вырезано окно-перемычка из депрона, после чего торцы панели и отверстие были обработаны на н. бумаге и камнем. Было достигнуто прилегание обратной поверхности входного конуса и. к панели. После чего двумя клампами на болтовом креплении была сделана механическая фиксация и. на моторном шпангоуте. Винты с гайками заблокированы эпокси и цианакрилом. Далее шпангоут был вклеен 10 мин эпокси Poxipol в рабочее положение. Также был изготовлен из PE FOAM протектор для электроники RC. Протектор устанавливается во внутренний отсек воздуховода, образованного депроновыми панелями, усиленными бальсовыми балочками. Сам отсек замкнут стойкой из сосны, предназначенной для винта фиксации донного обтекателя. Как видно на фото, имп. установлен в критическом сечении между диффузором и конфузором. В последствии, после разводки каблей, крайние отсеки будут закрыты панелями.
1. Изготовления силовой панели для EDF:

2. Конструкция двигательного отсека РП с воздухопроводом, отсеком RC и конфузорной частью.

Вчера зкончил разводку каблей от RC электроники в бортовом варианте. Т.е. добавились разьёмы на кабли от импеллера, чтобы было удобно отсоединять блок электроники от неподвижной турбины и проложенного через шпангоуты каб** питания. А также тумблер на один из проводников от батареи, с выводом на "спину" планера. Для удобного включения радиоканала перед стартом или испытаниями РП. И... как всегда, вылез глюк ("боб") ... После включения тумблера канала питания двигателя турбины (стик при этом на "0") он вдруг начинает работать на малых оборотах. А должен только перейти в положение 0 по току. Позавчера этого не было. На монтажной, правда, схеме. Никакими переключениями триммеров, перестановками каблей на движке и прочим шаманством, глюк отогнать не удалось. Написал на rcforum. Говорят что наверное нужно перепрограммировать передатчик. Как-то не думалось об этом при 1 большой покупке компонентов. Поэтому ни CD с прогой, ни (самое главное) кабелёк USB - SVHS в заказе не значился... Хоть снова заказывай по мелочам. Из таких "мелочей" на будущее выяснил необходимость приобретения специального rc-switch. Небольшой платки в разьёме в канал приёмника для управления/получения токового импульса. Например для пиротехнического открытия тех же крыльев или чего-то ещё. Как говориться: "... тяжкий путь познания..." в новом ремесле .
На фото готовая к установке в отсек часть электронного оборудования активного управления планером.

a_centaurus> А также тумблер ... После включения тумблера канала питания двигателя турбины (стик при этом на "0") он вдруг начинает работать на малых оборотах.

Мудришь. Тумблеры не ставят, слишком большой ток. Разъем воткнул - и вперед.
Насчет программирования передатчика имелась ввиду, по-видимому, обычная калибровка стика газа. Ничего сложного и никаких CD и USB. Даю ссылку на ролик.

RocKI> Мудришь. Тумблеры не ставят, слишком большой ток. Разъем воткнул - и вперед.

Хочется:"сделайте мне красиво!"(Made in USSR ) Тумблерок 10 А держит. Посмотрим.

RocKI> Даю ссылку на ролик.

Спасибо, Игорь! Буду пробовать. Может ещё и обойдётся.

RocKI>> Даю ссылку на ролик.
a_centaurus> Спасибо, Игорь! Буду пробовать. Может ещё и обойдётся.

Сделали (с сыном, т.к. он в два раза быстрее соображает) процедуру калибровки канала газа согласно видеоролику и все заработало. Следующим шагом будет предварительный замер тяги турбины с открытым воздухозаборником. А также замеры температуры элементов и скорости потока. Для статистики полезно да и само явление изучить невредно.

a_centaurus> Следующим шагом будет предварительный замер тяги турбины с открытым воздухозаборником.

Осторожней, на месте долго крутить мотор не рекомендуется.

a_centaurus>> Следующим шагом будет предварительный замер тяги турбины с открытым воздухозаборником.
RocKI> Осторожней, на месте долго крутить мотор не рекомендуется.

Заодно проверим и это... В воздушной турбине ведь практически нет статического режима. Она сама себя охлаждает. С помощью цифрового анемометра замерил скорости потока на входе и выходе и. Работал один в мастерской, при электрическом свете, поэтому видео не очень получилось, т.к. дисплей прибора оказался вне поля контраста камеры. С этим выбрал энергозапас первой батареи. Скорость потока на входе оказалась 23 /м/с, а на выходе - 46 м/с (1:2). На второй (свежей) батарее (800 mhA) удалось достичь скорости потока на выходе ок. 165 км/ч. При этом на входе скорость была 102 км/ч. Т.е. 36 и 60 м/с, или 1:1.7. Упала eficiency? Или опыт был неряшливо поставлен? Надо разбираться. Замерил радиационным термометром температуру на всех элементах схемы после теста. На поверхности планера - 5ºЦ (прохладно, однако сегодня было), батарея после 3 мин работы - 48ºЦ, регуль - 35ºЦ, приёмник - 25ºЦ, двигатель -15ºЦ. Пока без крышки. После этого измерил тягу с цифровыми весами на 5 кг. Вес планера - 512 г (5N). Показанная тяга - 250 г (2.4 N). Маловато будет. Hobby King для 55 мм импеллера радостно обещает до 5 N... Где ещё половина??? Попробую завтра, во-первых, с батареей 1300 mhA, во-вторых, сразу на свежей 800 mhA. Затем поставлю нижнюю крышку. Всё-таки культура ракетной школы требует полностью охарактеризовать движок, прежде чем пытаться на нём летать.

a_centaurus> Всё-таки культура ракетной школы требует полностью охарактеризовать движок, прежде чем пытаться на нём летать.

В отличие от ракетного мотора, статическая тяга вентилятора не даёт полного представления о его работе в полете. Есть влияние скорости полета на эффективность вертушки. Для разных винтов оно разное, но есть.

RocKI> В отличие от ракетного мотора...

Конечно есть. Но не такое большое, как можно ожидать. На самом деле скорость потока на входе в импеллер как функция эффективного сечения воздухозаборника, не складывается со скоростью набегающего потока в полёте такого аппарата. Конечно есть. Но не такое большое, как можно ожидать. На самом деле, скорость потока на входе в импеллер, как функция эффективного сечения воздухозаборника, не складывается со скоростью набегающего потока в полёте такого аппарата. Как говорит раздел о проектировании диффузоров ПВРД, дело это весьма сложное и плохо поддаётся расчётным методам. Большинство практических задач решается экспериментально. Хотя, конечно есть базовые принципы.
Диффузор (воздухозаборник) в случае импеллера, решает обратную задачу. То есть, не гасит скорость и увеличивает давление как на входе в камеру сгорания (ПВРД), а должен ещё больше разогнать поток перед входом на ротор импеллера. И тут, как ты правильно заметил, в игру вступает ротор. А его эффективность лимитирована числом лопастей, шагом, числом оборотов мотора и коэффициентом адиабаты газа (воздуха). Немного влияет температура и достаточно сильно - давление на входе в д. Как раз в моем случае высоты места примерно 800 м над уровнем моря, и низкой температуры воздуха (зима), импеллер "задыхается" на больших оборотах, нарушая нормальное соотношение скоростей на входе/выходе - 1:2.

Как и намечал, провёл испытания на скорость потока и тягу с батареей большей ёмкости (1300 mhA) и с установленной крышкой. Как и ожидалось большая батарея (те же 12 В) не даёт пророста мощности двигателя (гениально! ), а только продляет время работы. С крышкой импеллер просто не дал тяги. Жалкие 60 км/ч скорости потока на выходе и 80 г тяги. Стал двигать крышку, увеличивая площадь заборника. Где-то за отсеком электроники крышка начала давать прирост скорости, по отношению к случаю "без крышки". Зафиксированная скорость 50 м/с соответствует 180 км/ч. Попробовал замерить тягу и получил где-то 270 г. Стало ясно, что надо искать другую форму для воздухозаборников. Во-первых, выкроил дополнительные окна на крышке. Во-вторых, открыл окно на спине, перед самым входом в импеллер. По теории такое положение заборников позволяет дополнить эффект инжекцией и увеличить массовый приход рабочего тела на вход вентилятора.
Кроме этого "причесал" все кабли, разведя их по стенкам и нашёл места для сервов. Нашёл самый короткий путь для тяг. С полным управлением вектором тяги по тангажу и рысканью. То есть, необходимость установки руля направления и сложной кинематики с учётом нижнего положения серва под палубой планера, отпадает. Дальше будет видно. По любому, разрабатывается не пилотажная модель, а ракетоплан с возможностью коррекции курса и высоты. Решил, что по любому нужно довести эту инженерную модель до ракетного старта. А сверху, так или иначе, ей придётся спуститься.

Разработка далеко не закончена, но с установкой крышки лучше проглядывается контур изделия. Конечно, летать он будет не в этой связке (Solaris_1S_300 с РДТТ на карамели), но для масштаба полезно. Как и понаходиться рядом с великой "сушкой" (Су-30)

После 1 этапа квалификационных стендовых испытаний и. в составе конструкции РП, были проведены анализ результатов:
1. Реальная тяга коммерческого образца EDF 55 mm в статическом режиме не соответствует декларированной фирмой производителем при прочих равных условиях проведения стендовых испытаний (кроме климатических)
2. При проектировании в.з. необходимо использовать не геометрическую, а "эффективную" площадь сечения. Находится, в основном, эмпирическим путём.

Была сделана коррекция конструкции в.з. с целью повышения скорости потока на входе в и. Наиболее простым, в применении к уже имеющемуся прототипу, показался способ открытия дополнительных люков на поверхностях (нижней и верхней) аппарата. Были сделаны отверстия параллелограмной формы над рукавами в.з. на нижней крышке и квадратное отверстие на верхней палубе над входом в и. Таким образом могло быть использовано дополнительное ускорение потока на входе за счёт инжекции. Направляющих экранов над отверстиями пока решил не делать, чтобы не ухудшать аэродинамику аппарата.
После этотого повторил испытания:
a. Скорость потока при надетой крышке с геометрической площадью в.з. примерно 10 :1 к площади кольца и. - 45 м/с.
b. Тяга Favg = 250 - 270 г.
То есть, эффективность EDF 55 mm с в.з. стала примерно равна э. при открытом канале. Это значит, что реальная тяга в статическом режиме примерна равна 50 % от лётной массы аппарата. Не думаю, чтобы какими-то конструктивными ухищрениями можно было бы серьёзно поднять эту величину ("из мышки не будет кошки"). Собственно, тактическая задача для данного обьекта - поддержать планирующий режим для осуществления сбора информации после отделения РП от ракетного бустера. Поэтому большой озабоченности на счёт "недостатка" тяги пока нет. Буду продолжать разработку в части конструкции управления вектором тяги.

a_centaurus> Показанная тяга - 250 г (2.4 N). Маловато будет. Hobby King для 55 мм импеллера радостно обещает до 5 N... Где ещё половина???

На импеллер AF55322 с восьмилопастной турбиной диаметром 55 мм китайцами даются следующие абсолютно честные китайские параметры:

10 вольт, ток 19,5 А, 35580 об/мин, тяга 3,6 Н.
11,1 вольт, ток 22,9 А, 38400 об/мин, тяга 4,2 Н.
12,6 вольт, ток 27,7 А, 42360 об/мин, тяга 5,2 Н.

ВНИМАНИЕ !
Напряжение измеряется между любыми двумя выводами бесколлекторного двигателя.
Китайцы после ряда препирательств мягко и деликатно объясняют это "... чтоб не зависеть от используемого контроллера".

Торговая братия, в свою очередь, не отличая вольты от ватт, не считают число лопастей (а бывает и 6, и 8), не делают сортировку по зазорам между ротором и туннелем, и уж конечно при вопросах о "методике измерения параметров" говорят, что "этого сейчас нет, но можно заказать".

В конкретном случае - может быть (!) - имеет смысл измерить скорость вращения ротора, для дальнейших выводов.

Из личной практики: однажды тяга пропеллера составляла 60 процентов от заявленной вследствие неисправности в управляющем регуляторе (задатчике оборотов). Осциллограф показал ШИМ 1830 мкс вместо 2050 мкс для максимального газа.

a_centaurus>> Показанная тяга - 250 г (2.4 N). Маловато будет. Hobby King для 55 мм импеллера радостно обещает до 5 N... Где ещё половина???

Может быть в тонких подводящих проводах? При токе в 20 А на них может быть большая просадка напряжения.

дубль

Serge77> Может быть в тонких подводящих проводах? При токе в 20 А на них может быть большая просадка напряжения.

Тумблер тоже напрягает.

a_centaurus>> Показанная тяга - 250 г (2.4 N). Маловато будет. Hobby King для 55 мм импеллера радостно обещает до 5 N... Где ещё половина???
Ckona> На импеллер AF55322 с восьмилопастной турбиной диаметром 55 мм китайцами даются следующие абсолютно честные китайские параметры:
Ckona> 10 вольт, ток 19,5 А, 35580 об/мин, тяга 3,6 Н.
Ckona> 11,1 вольт, ток 22,9 А, 38400 об/мин, тяга 4,2 Н.
Ckona> 12,6 вольт, ток 27,7 А, 42360 об/мин, тяга 5,2 Н.
Благодаря специалистам с RC Forum разобрался с аэродинамикой EDF. Прекрасный отчёт о моделировании EDF DS 94 DIA HST (128 мм) омича Ю. Карханова подсказал необходимость использования СОПЛОВОГО НАСАДКА (конвергентного) с конусностью на выходе 90% от выходного диаметра корпуса импеллера. Не то, чтобы не знал, но не придавал большого значения. Минус работы земляка - очень специальный сленг на нечитаемом русском техническом и отсутствие математической базы. Поднял тогда материалы по теме EDF theory на Инете и нашёл несколько вполне прикладных отчётов. Наиболее приемлимый оказался: "The Calculation and Design of Ducted Fans" Рекомендую желающим. По крайней мере эмпирическая формула для static thrust of EDF полностью удовлетворила собственные результаты и подтвердила идеологический подход к статическим испытаниям ducted funs. Мерять нужно СКОРОСТь ПОТОКА. Анемометром. До того и после того. Остальные параметры вписаны в эмпирические коэффициенты. В том числе статическая тяга. Например, измеренная мною скорость 45 м/с соответствует F thrust = 2.4 N (238 g). То есть, соответствует, замеренной на стенде тяге. Вчера провёл испытания импеллера с коническим конвергентным сопловым насадком. Изготовленным в 1 минуту из пенопластового стаканчика. Результаты были зафиксированы как на фото, так и на видео. После контрольного замера Vout = 45 м/с был установлен сопловый насадок с конвергентным занчением конуса. Первое значение выходного диаметра соответствовало 70% выходному диаметру. Скорость потока снизилась до 41 м/с. Отрезал по месту куттером стакан до 80% диаметра и скорость выросла до 48 м /с. Когда срезал примерно до 90% , скорость потока скачком изменилась до 56.5 м/с!!! После этого поставил РП на стенд для измерения тяги и весы показали 385 г. "Аэродинамика - это наука, Марья Кирилловна!" ("Девчата"). В указанном paper также приводится расчёт лётной тяги необходимой для выбранной скорости полёта аппарата с EDF, расчёт потерь на импеллере и статической тяги EDF с учётом давления атмосферы на высоте места, температуры (эмпирический коэффициент), и ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ. Кстати, скорость потока на выходе импеллера 55 мм (6 blades) должна составлять 64 м/с. То есть, пока в розыске ещё 7 м/с (64 -57)... Вот тут, наверное, придётся сделать ревизию каб** проводки. Попробуем поставить кабли сечением 2 мм2 (сейчас 1.5 мм2). Насчёт тумблера я склонен согласиться с RockI, но... Уж больно удобно работать с выключателем питания, выведенным на поверхность планера. Причём одной рукой, что в полевой РАКЕТНОЙ (это ракетоплан, а не "самоль")практике не маленькая роскошь. Так что тумблер останется при любом раскладе.

Это вид импровизированного измерительного стенда. РП катается на отрезках картонных трубок, упираясь носом в цифровые весы (5 кг, 2 г).

a_centaurus> тумблер останется при любом раскладе.

Практикуем автомобильный предохранитель на 30 Ампер, в штатном гнезде.
Основание: вес в 5 раз меньше, чем надежный тумблер на такой же ток.