Как московский инженер построил махолет. Большие достижения миниатюрных орнитоптеров Радиоуправляемый орнитоптер

…Модель взлетала из любого положения. Достаточно было закрутить резиномотор, и двукрылая «птица», энергично оттолкнувшись крыльями, начинала стремительный разгон в небо. Выглядела она чрезвычайно просто. Но незамысловатость форм не помешала ей стать прототипом целого семейства аналогичных аппаратов с двигателями различных типов и мощности. Объединяло их одно: почти все махолеты уверенно поднимались ввысь. А секрет их, наверное, и заключался в изначальной простоте, в изначально идеальном союзе массово-инерционных и аэродинамических сил…

Механизм полета крохотной южно-американской птички колибри является одним из самых интересных с точки зрения аэродинамики. Дело в том, что схема работы крыльев колибри, пожалуй, наиболее проста: они движутся практически в горизонтальной плоскости, а подъемная сила возникает на крыле независимо от направления его движения.

На первый взгляд кажется, что построить достаточно большую механическую модель колибри очень просто, но тут вступает в силу неумолимый постулат, согласно которому массовоинерционные силы при увеличении размеров механизма возрастают столь существенно, что, пожалуй, в природе не найдется материала, способного им противостоять. Делать же модель размером с пичужку бессмысленно.

Разберем подробнее фазы движения крыльев колибри. Каждое из них перемещается по дуге окружности; в крайних точках крыло затормаживается, останавливается и начинает новую фазу, при этом угол его атаки меняется на противоположный.

Но следует ли слепо копировать этот процесс на модели:зачем,вконце концов, останавливать крылья в «мертвых» точках, не проще ли, не прерывая взмаха, пропускать левое крыло на правую сторону модели, а правое в тот же момент времени соответственно налево.

А - сектор изменения направления движения крыльев колибри и инверсия их угла атаки; Б - секторы взаимозаменяемости крыльев модели.

Расположим крылья в двух параллельных плоскостях - примерно так, как винты у вертолета соосной схемы. Сначала несущие плоскости пойдут, вращаясь, навстречу друг другу; вблизи плоскости симметрии модели произойдет так называемая взаимозаменяемость: правое крыло станет левым и, наоборот, левое - правым.

Несмотря на такое отличие от прототипа, полет модели практически ничем не будет отличаться от птичьего. Даже чисто зрительно создается иллюзия, что «полувинты» не вращаются, а совершают машущие движения в горизонтальной плоскости. Но, разумеется, суть не во внешнем подобии, а в физических основах эффекта.

Разберемся детальнее в сходстве механизмов полета модели и прототипа. Крыло колибри совершает мах в определенном секторе круга. Подобный же сектор можно выделить и у модели, практически он приближается к полу кругу, но не равен ему. В секторах маха (у колибри) крылья движутся вперед, затем следует их мгновенная остановка после которой они начинают двигаться назад, при этом угол их атаки изменяется на противоположный.

Как у птицы, так и у модели можно обнаружить еще по два круговых сектора, расположенных вблизи плоскостей их симметрии: у колибри это секторы изменения направления движения крыльев и инверсии угла атаки, а у модели - секторы взаимозаменяемости крыльев.

В последних крылья модели как машущая система не работают:эффектвзмаха завершается несколько раньше того момента, когда плоскости совместятся на продольной оси, и начинается только после того, как они минуют это положение вблизи оси симметрии. Чисто физически секторы взаимозаменяемости определяются как участки перехода от режима взмаха одного направления в режим взмаха другого направления.

Итак, можно сделать два вывода. Первый заключается в том, что и у колибри, и у модели справа и слева от плоскости симметрии четко обозначены секторы взмаха крыльев. Они адекватны - в том и другом случае совершается одна и та же работа, в этих секторах крылья выступают как машущие системы. И второй - вблизи плоскости симметрии располагаются секторы изменения направления движения крыльев и смены углов атаки (у колибри) и секторы взаимозаменяемости крыльев и смены углов атаки (у модели). В том и другом случае в них выполняется одна функция - плавного эластичного изменения направления движения крыльев с соответствующей сменой углов атаки.

1 - рейка-фюзеляж, 2, 5 - крылья, 3 - скоба-подшипник, 4 - ось верхнего крыла, 6 - резиномотор, 7 крючок.

Посмотрите на рисунок. Не правда ли, модель достаточно проста и напоминает всем известную резиномоторную схематическую модель вертолета соосной схемы? Различие только в том, что привычные взгляду воздушные винты заменены вращающимися в противоположные стороны ничем вроде бы не уравновешенными крыльями.

Но эта неуравиовешеииость кажущаяся. Если рассматривать процесс движения такого крыла или, если хотите, полувиита, учитывая не только массово-инерционные силы, но и силы аэродинамические, то окажется, что инерционной неуравновешенности сопутствует неуравновешенность аэродинамическая. Как показали эксперименты с подобными моделями и последующее осмысливание полученных результатов, массово-инерционная неуравновешенность находится как бы в противофазе с неуравновешенносью аэродинамической. Принцип автостабилизации такого аппарата - в работе комплекса действующих на крылья сил - аэродинамических и инерционных. Именно это и позволяет считать такой аппарат не вертолетом с соосными винтами, а махолетом - машиной с машущими крыльями.

Л. АТЛАНОВ, г. Нальчик

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter , чтобы сообщить нам.

Орнитоптер - это воздушное судно тяжелее воздуха, которое поддерживается в полете за счет реакций воздуха с его плоскостями, которым придаётся маховое движение.

Орнитоптером интересовались еще в древности, ведь именно так летают птицы.

Есть даже чертежи орнитоптера сделанные Леонардо ДеВинчи.

Для изготовления самодельного махолета-орнитоптера своими руками потребуются следующие расходные материалы:

На картинке внизу вы можете увидеть чертежи для изготовления орнитоптера своими руками.

Для изготовления лучше использовать липу или бальсу, можно применить карбоновые трубки или, как делают наши китайские товарищи – пластиковые прутки. Впрчем, можно выстругать и ил любого дерева – березы, липы и тд.

Соединение реек рамы производится по типу шип-паз и обматывается нитками с пропиткой клеем.

Передние кромки крыльев тоже приматываются к рычагам нитками, но перед этим в них делаются отверстие через которое пропускается шип рычага.

Подшипник вала резиномотора и рычагов можно сделать из изоляции от провода, можно также из частей стержня от ручки, они также приматываются нитками и нитки пропитываются клеем. Из проволоки выгибается коленвал подобный тому, что на рисунке, далее на него одевается бусина и он вставляется в подшипник, после чего выгибается крючок (см. рисунок). Выгибаются рычаги и после того как они вставятся концы их загибают.

Хвост-стабилизатор скрепляется из реек тем же способом что и рама, после чего к нему приматывается нитками проволока и изгибается как на фото.

В раме орнитоптера делается надрез в который вставляется проволока, после чего обматывается нитками и проклеевается.

Дальше изготавливаются шатуны, их делаем бамбуковые, просто от него удобно отколоть тонкие палочки, на концы их надеваем трубочки из изоляции проводов, в трубочках прожигаем отверстия, нагреваем проволоку над свечкой и быстро ей протыкаем трубку. Трубочки делаем подлиннее с того конца где вставляется палочка, это вам понадобится для регулировки.

Натягиваем резинки две меж крючками и закручиваем резиномотор, но не сильно, и отпускаем, должны начать двигаться крылья, если их ход не одинаков, то подогните передний кривошип.

Дальше смазываем резиновым клеем центральную нервюру и рейки кромок, накладываем на пленку наш летательный аппарат и расправляем ее, чтоб пленка провисала, но не сильно, стараемся делать одинаково с обеих сторон иначе он будет летать кругами.

При использовании резинового клея желательно подкрепить все небольшими полосками скотча.

Также следим за одинаковостью крыльев.

Обязательно даем просохнуть клею, а потом запускаем!

Если вам не совсем понятна постройка, посмотрите видео ниже.

Видео изготовления орнитоптера своими руками

А вот полет миниверсии орнитоптера весом 3 грамма.

Как настроить орнитоптер

Если ваша птица пикирует загните вверх хвост, если кабрирует (задирает нос и падает), то наоборот опустите. Также изменением длины шатунов добиваемся большей стабильности и тяги при полете.

Если все собрано правильно эта модель набирает высоту прямолинейно, после чего медленно помахивая крыльями планирует, дальше садится чуть поджав крылья. Комнатная моделька больше похожа на стрекозу при наборе высоты, частота взмахов достигает 20Гц. При сборке большей модели время полета, высота и зрелищность полета увеличиваются, падает частота взмахов, но нужно более мощную и длинную резинку

Однако полеты на резиномоторе не очень увлекательны. Гораздо интереснее – радиоуправляемый орнитоптер.

Как сделать радиоуправляемый орнитоптер

На видео выше – оснащение мотором и радиоуправлением самодельного орнитоптера.

Это видео продолжает то, которое показано в разделе изготовления орнитоптера.

Удачных полетов!

Орнитоптер - это воздушное судно тяжелее воздуха, которое поддерживается в полете за счет реакций воздуха с его плоскостями, которым придаётся маховое движение.

Орнитоптером интересовались еще в древности, ведь именно так летают птицы.

Есть даже чертежи орнитоптера сделанные Леонардо ДеВинчи.

Для изготовления самодельного махолета-орнитоптера своими руками потребуются следующие расходные материалы:

На картинке внизу вы можете увидеть чертежи для изготовления орнитоптера своими руками.

Для изготовления лучше использовать липу или бальсу, можно применить карбоновые трубки или, как делают наши китайские товарищи – пластиковые прутки. Впрчем, можно выстругать и ил любого дерева – березы, липы и тд.

Соединение реек рамы производится по типу шип-паз и обматывается нитками с пропиткой клеем.

Передние кромки крыльев тоже приматываются к рычагам нитками, но перед этим в них делаются отверстие через которое пропускается шип рычага.

Подшипник вала резиномотора и рычагов можно сделать из изоляции от провода, можно также из частей стержня от ручки, они также приматываются нитками и нитки пропитываются клеем. Из проволоки выгибается коленвал подобный тому, что на рисунке, далее на него одевается бусина и он вставляется в подшипник, после чего выгибается крючок (см. рисунок). Выгибаются рычаги и после того как они вставятся концы их загибают.

Хвост-стабилизатор скрепляется из реек тем же способом что и рама, после чего к нему приматывается нитками проволока и изгибается как на фото.

В раме орнитоптера делается надрез в который вставляется проволока, после чего обматывается нитками и проклеевается.

Дальше изготавливаются шатуны, их делаем бамбуковые, просто от него удобно отколоть тонкие палочки, на концы их надеваем трубочки из изоляции проводов, в трубочках прожигаем отверстия, нагреваем проволоку над свечкой и быстро ей протыкаем трубку. Трубочки делаем подлиннее с того конца где вставляется палочка, это вам понадобится для регулировки.

Натягиваем резинки две меж крючками и закручиваем резиномотор, но не сильно, и отпускаем, должны начать двигаться крылья, если их ход не одинаков, то подогните передний кривошип.

Дальше смазываем резиновым клеем центральную нервюру и рейки кромок, накладываем на пленку наш летательный аппарат и расправляем ее, чтоб пленка провисала, но не сильно, стараемся делать одинаково с обеих сторон иначе он будет летать кругами.

При использовании резинового клея желательно подкрепить все небольшими полосками скотча.

Также следим за одинаковостью крыльев.

Обязательно даем просохнуть клею, а потом запускаем!

Если вам не совсем понятна постройка, посмотрите видео ниже.

Видео изготовления орнитоптера своими руками

А вот полет миниверсии орнитоптера весом 3 грамма.

Как настроить орнитоптер

Если ваша птица пикирует загните вверх хвост, если кабрирует (задирает нос и падает), то наоборот опустите. Также изменением длины шатунов добиваемся большей стабильности и тяги при полете.

Если все собрано правильно эта модель набирает высоту прямолинейно, после чего медленно помахивая крыльями планирует, дальше садится чуть поджав крылья. Комнатная моделька больше похожа на стрекозу при наборе высоты, частота взмахов достигает 20Гц. При сборке большей модели время полета, высота и зрелищность полета увеличиваются, падает частота взмахов, но нужно более мощную и длинную резинку

Однако полеты на резиномоторе не очень увлекательны. Гораздо интереснее – радиоуправляемый орнитоптер.

Как сделать радиоуправляемый орнитоптер

На видео выше – оснащение мотором и радиоуправлением самодельного орнитоптера.

Это видео продолжает то, которое показано в разделе изготовления орнитоптера.

Удачных полетов!