О компании ООО НПФ «Сигма-ТС» — изготовление и продажа самолетов малой авиации

Низкоплан или высокоплан? Эти дебаты могут стоять на ровне с такими противостояниями, как Боинг против Эирбаса, Шахтер против Динамо, Кока Кола против Пепси. Мнения фанатов делятся и каждый стоит на своем, предъявляя довольно обоснованные аргументы в ту или иную сторону. Кажется, что победителя тут просто нет.

И действительно, если смотреть объективно, у всего есть свои плюсы и минусы. В случае с самолетами с высоким и низким крылом, различия связаны с тем, как расположение крыла влияет на аэродинамику ВС, его устойчивость, а также, какой обзор открывается вокруг самолета. Не исключаются личные предпочтения по внешнему виду. Эти факторы сильно влияют на выбор, который делают пилоты в ту или иную сторону.

Требования к сверхлёгким летательным аппаратам

Иногда эмоции и желание летать могут победить здравый смысл, а умение конструировать и грамотно проводить расчёты и слесарные работы и вовсе во внимание не берётся. Такой подход в корне неверный и поэтому ещё несколько десятков лет назад Министерством авиации были прописаны общие требования к самодельным сверхлёгким летательным аппаратам. Мы не станем приводить весь свод требований, а ограничимся только самыми важными.

1. Самодельный ЛА обязан быть прост в управлении, простым в пилoтировании на взлёте и при посадке, причём применение нетрадиционных методов и систем управления аппаратом строго запрещается.
2. При выходе из строя двигателя ЛА должен сохранять стабильность и обеспечивать безопасное планирование и посадку.
3. Разбег ЛА до взлёта и oтрыва от грунта не больше 250 м, а взлётная скорость минимум 1,5 м/с.
4. Усилия на ручках управления – в пределах 15-50 кгс в зависимости от выпoлняемого манёвра.
5. Фиксаторы аэродинамических рулевых плоскостей обязаны выдерживать перегрузку не менее 18 единиц.

Низкоплан против высокоплана

Самолет — одно из самых гениальных изобретений человечества. Всегда, со времени первых полетов, он находился в некотором смысле в привилегированном положении. Очень многие, самые передовые, достижения науки и техники находили применение в конструкции этого чуда человеческой мысли, стремительно изменяя его внешний облик и летные качества.

Мы тут с вами обсуждали ГДР-овский самолет BB-152, и вот что я вам скажу как авиационный инженер по образованию: этот самый 152-й выглядит с точки зрения компоновки весьма разумным даже с высоты современного опыта.

Необычные спаренные мотор-гондолы на пилонах — на самом деле были широко распространены в те годы, вы можете их увидеть на Б-52, равно как и схему такого вот высокоплана со стреловидными крыльями.

Более того — благодаря такой компоновке впоследствии пары моторов АЛ-5 тягой 5 тонн каждый можно было бы без особых проблем заменить на одиночные 10-тонные моторы Д30К — получился бы гармоничный двухмоторный аппарат.

Собственно, такая компоновка в момент, когда все дрочили сначала на моторы в корне крыла, а потом на хвостовое расположение моторов — это просто прозрение какое-то. Немцы всё-таки отличные инженеры. И да — при такой компоновке не только значительно тише в салоне, но и нагрузка на крыло распределяется оптимальнее.

Конечно — высокоплан в пассажирской авиации не особо прижился, но в транспортной — до сих пор общее место. И неспроста.

В авиационной науке и авиастроении уже давно существует деление самолетов в зависимости от расположения крыла по отношению к фюзеляжу на высокопланы, среднепланы и низкопланы (разумеется, если это крыло единственное). Причем среднепланы — это достаточно глупая схема из конструкционных соображений (вам придется либо проткнуть лонжеронами крыла фюзеляж в самом его центре, либо чрезмерно усиливать центроплан — а это всё лишняя масса и неудобство компоновки). Поэтому фактически имеет смысл углубляться только в достоинства и недостатки двух крайних схем — высокоплана и низкоплана.

В среднем при прочих равных условиях за счет меньшей интерференции крыла с фюзеляжем высокоплан имеет аэродинамическое качество на 4-5% выше, чем низкоплан.

Кроме того, у высокоплана гораздо выше поперечная и даже продольная устойчивость. Он менее охотно скользит на крыло и неохотно кренится. Именно поэтому истребители выполняются низкопланами — у них важна маневренность, а она выше у низкоплана.

Отчего же сейчас пассажирские самолеты стремятся сделать низкопланами? Ведь у высокоплана выше аэродинамическое качество (то есть ниже сопротивление полету и лучше экономичность)? Причина в трех моментах:

1. Из-за своей неповоротливости высокоплан вынуждает делать вертикальные и горизонтальные управляющие плоскости (рули высоты и направления) большей площади. Это увеличивает их сопротивление.

2. У высокоплана наблюдается неприятный эффект, когда при увеличении тангажа горизонтальное оперение (хвост, стабилизатор) попадают в турбулентную струю, сходящую с крыла. У низкопланов этот эффект можно ликвидировать практически полностью для всех разумных углов атаки.

3. И наконец, низкоплан имеет достаточно выраженный Ground-эффект крыла — то есть при приближении к поверхности подъемная сила крыла самопроизвольно возрастает, помогая смягчить момент касания посадочной полосы. У высокоплана этот эффект практически отсутствует. При обычной эксплуатации этот эффект не очень существенен — но вот при вынужденной посадке, снижение посадочной скорости на несколько десятков км/ч может спасти людей.

Высокое расположение крыла и низкое расположение фюзеляжа относительно земли позволяет успешнее решать задачи загрузки полезных грузов. Поэтому рамповые транспортники — сплошь высокопланы.

С другой стороны, крупные пассажирские самолеты — почти сплошь низкопланы. Кроме описанных трех причин, еще одна — это возможность посадки на воду. Крыло практически всегда содержит в себе герметичные баки-кессоны для топлива. Поэтому при аварийной посадке на воду самолет-низкоплан сохраняет достаточную плавучесть, удерживающую фюзеляж над водой и позволяющую повысить шансы пассажиров на спасение. Это качество является обязательным условием возможности эксплуатации для средне- и дальнемагистральных пассажирских лайнеров.

Опять же в низкоплане удобно размещать шасси — оно получается коротким и может убираться в корневые части крыльев. На высокоплане приходится извращаться — например так, как было сделано у немцев, и как сделано на самолетах Мясищева 3М:

Видите, как всё непросто?

Как построить высокоплан. Чертежи и схемы моделей

Самый простой вариант моторного летательного аппарата – моноплан с тянущим моторным винтом. Схема достаточно старая, но проверенная временем. Единственный недостаток монопланов в том, что в аварийных условиях покинуть кабину довольно затруднительно, мешает монокрыло. Зато по конструкции эти аппараты очень просты:

• крыло выполняется из дерева по двухлонжеронной схеме;
• рама стальная сварная, некоторые используют клёпаные алюминиевые каркасы;
• обшивка комбинированная или полотняная полностью;
• закрытая кабина с дверью, работающей по автомобильной схеме;
• простое пирамидальное шасси.

На чертеже выше представлен моноплан Малыш с 30-сильным бензиновым двигателем, взлётная масса составляет 210 кг. Самолёт развивает скорость 120 км/ч и имеет дальность полёта с десятилитровым баком около 200 км.

Преимущества высокопланов и низкопланов на земле

Оба варианта имеют целый ряд преимуществ при их эксплуатации на земле. В основном это касается обслуживания, руления и ощущения комфорта.

На земле высокопланы позволяют:

• Во время руления ловко обходить небольшие заборы и другие препятствия;
• Укрыться от яркого солнца или проливного дождя;
• Лучше проветривать кабину.

С другой стороны, у низкопланов также есть чем показать себя:

• Для заправки не требуется стремянка;
• Положение центра тяжести позволяет увеличить устойчивость при рулении (особенно во время сильного ветра) из-за широкого расположения шасси из-под крыла.

Рис. 2. Низкоплан заправлять топливом гораздо проще

Вариант расположения крыла влияет на процедуру предполетного осмотра, способ руления и общий уровень комфорта между полетами. К примеру, на земле вы сможете отдохнуть от солнца или дождя, если у вас есть высокоплан. В то время как отсутствие стремянки для заправки самолета топливом не испугает владельца низкоплана. Расположение крыла также относится к вашему полю зрения во время руления.

Важно помнить, что ни один из них не лучше другого. Обратите внимание на то, с каким самолетом вы чувствуете себя лучше, каким из них более комфортно управлять как на земле, так и в воздухе.

Конструкция подкосного высокоплана

На чертеже представлен одномоторный высокоплан Ленинградец, построенный группой питерских авиамоделистов. Конструкция аппарата также проста и незатейлива. Крыло изготовлено из сосновой фанеры, фюзеляж сварен из стальной трубы, обшивка классическая полотняная. Колеса для шасси — от сельхозтехники для того, чтобы можно было выполнять полёты со стартом с неподготовленных грунтов. Двигатель базируется на конструкции мотоциклетного мотора МТ8 на 32 лошадиных силы, а взлётная масса аппарата — 260 кг.

Аппарат показал себя превосходно с точки зрения управляемости и простоты маневрирования и на протяжении десяти лет успешно эксплуатировался и принимал участие в слётах и соревнованиях.

Сжатые сроки

Ил-276 разрабатывается на базе Ил-214, многофункционального транспортного самолёта (МТС, или МТА (от Multi-role Transport Aircraft). Этот проект был запущен в 2010 году совместно с индийской корпорацией Hindustan Aeronautics (HAL). В 2012 году стороны договорились о начале проектировки машины.

В первоначальные планы Москвы и Дели входил выпуск 205 самолётов. Россия должна была получить 100 машин, Индия — 45, остальные 65 единиц предполагалось продать третьим странам. Совокупные инвестиции в проект оценивались в $600 млн, стоимость каждого Ил-214 составляла $35—50 млн.

Однако в марте 2020 года министр промышленности и торговли РФ Денис Мантуров сообщил журналистам о приостановлении MTA. По его словам, Россия и Индия за пять лет существования проекта не смогли «найти того решения, которое сторонам было бы выгодно в дальнейшем реализовывать». При этом он подчеркнул, что это не стоит воспринимать как «разрыв каких-то отношений».

Как рассказал в беседе с RT главный редактор журнала «Экспорт вооружений» Андрей Фролов, заказчики из РФ и Индии предъявляли разные требования к MTA. Например, для индийских военных было важно, чтобы транспортная машина превосходно выполняла задачи в условиях высокогорья, а для Минобороны РФ это не имело принципиального значения.

«Скорее всего, разногласия преодолеть не удалось. К тому же индийцы часто настаивают на передаче технологий и развёртывании производства на их территории. Это не всегда выгодно владельцу интеллектуальной собственности. Ещё один комплекс типичных проблем в подобных проектах — это сроки реализации и финансирование»,— пояснил Фролов.

В июне 2020 года главный конструктор ПАО «Ил» Николай Таликов заявил, что предприятие продолжает вести разработку среднего военно-транспортного самолёта. В октябре 2020 года в интервью ТАСС руководитель программы СВТС в ПАО «Ил» Игорь Бевзюк сообщил, что Ил-276 должен подняться в воздух в первом квартале 2023-го. Старт серийных поставок запланирован на 2026 год.

Топ-менеджер полагает, что к этому времени начнётся «массированное выбывание этих машин (Ан-12) из строевых частей». В связи с этим «время на разработку нового самолёта (Ил-276), его выход на испытания и в серийное производство остаётся относительно сжатым», констатировал Бевзюк.

• Макет российско-индийского МТС Ил-214
• © Vitaly V. Kuzmin

В беседе с RT военный обозреватель журнала «Арсенал Отечества» Дмитрий Дрозденко отметил, что окончание ресурса эксплуатации Ан-12 предсказать невозможно. Однако плановая замена парка этих машин действительно нужна.

«Ан-12 зарекомендовали себя как очень надёжные и эффективные машины. Транспортники, если они соответствуют нормам лётной годности, могут служить и 50, и 60, и 70 лет, и даже больше. Какая ситуация с Ан-12, нам достоверно не известно. Но не будет такого, что все они в один момент перестанут взлетать. Тем не менее производить хотя бы поэтапную замену, конечно, необходимо», — сказал Дрозденко.

Цельнодеревянный летательный аппарат ПМК3

Также отличные лётные качества показал цельнодеревянный аппарат ПМК3. Самолёт имел своеобразную форму носовой части, приземлённое шасси с колёсами малого диаметра, кабина имела дверь автомобильного типа. Самолёт имел полностью деревянный фюзеляж с обшивкой из полотна и однолонжеронное крыло из сосновой фанеры. На аппарате установлен лодочный мотор Вихрь3 с водяным охлаждением.

Как видим, при определённых навыках в конструировании и проектировании, можно не только сделать действующую модель самолёта или беспилотник, но и вполне полноценный простейший летательный аппарат своими руками. Творите и дерзайте, удачных полётов!

Устойчивость самолета

Еще одно различие между высокопланами и низкопланами — это устойчивость. Самолет с высоким расположением крыла более устойчив благодаря своей конструкции. Заданный режим у низкопланов выдерживается за счет положительного угла поперечного V крыла.

Рис. 4. Модель самолета Ан-148 в магазине Crewshop

С увеличением угла поперечного V разница в углах атаки и подъемных силах опущенного и приподнятого крыльев увеличивается. Вследствие этого будет иметь место увеличение восстанавливающегося момента. Таким образом, чем больше угол поперечного V крыла, тем лучше поперечная устойчивость самолета. В случае с низкопланами, у них этот показатель стремительно лучше, чем у высокопланов.

Без увеличенного угла поперечного V низкопланам было бы очень сложно сохранять заданные режимы при наклонах по оси X или при столкновении с турбулентностью. Для них эта характеристика безусловно имеет очень большую ценность.

Состав набора и стоимость

Набор, как есть, стоит в магазине (на этот момент) 136 долларов

В набор входят:

1. Собранный фюзеляж. Моторама установлена с выкосом вправо. Все части обтянуты «Монокотом», а не дешевой самоклеящейся пленкой.
2. Консоли крыла, так же полностью собранные.
3. Киль и стабилизатор, готовые к установке.
4. Шасси в разобранном состоянии (стойка, обтекатели, колеса, крепеж).
5. Хвостовое колесо на кронштейне.
6. Кок винта под цвет самолета (желтый).
7. Топливный бак в комплекте (разобранный).
8. Тяги к рулям, клипсы, кабанчики, винты, гайки (самоконтрящиеся) и болты для крепежа всех деталей, тяга газа и трубочка для ее прокладки и т.д. Практически все, что нужно для сборки.
9. Комплект наклеек (надписи и звездочки).
10. Пленка для ремонта обтяжки (разных цветов).
11. Очень качественная (на английском и японском языках) инструкция по сборке, с рисунками, а не фотографиями, включающая в себя рекомендации по настройке тяг, расходам на рулях, предполетной подготовке, что, конечно, не лишнее. Везде есть указания, какими клеями пользоваться.

Так как комплект по возможности унифицирован, то в нем есть тяга к носовому рулевому колесу (с зажимом крепления к машинке и трубкой для прокладки тяги), а комплект наклеек един для обеих моделей. Только некоторые слова надо переставить, в соответствии с моделью. На всех тягах нарезана резьба, где это надо, и сформованы концы («Г» и «Z» образные)

Все аккуратно упаковано в коробку, в отдельных пакетиках, переложено картоном для безопасной транспортировки.

Дополнительно потребуется:

Все это было приобретено в том же магазине.

* В инструкции изготовитель несколько раз предупреждает о недопустимости использования 4-х тактного мотора, аргументируя это тем, что это не только вызовет проблемы с центровкой, но и тем, что в моторном отсеке недостаточно места.

Инструмент минимальный: шило, нож, отвертки, шестигранный ключ (мотор крепится болтами под шестигранник 2,5 мм), плоскогубцы, ключи для свечи и гайки винта. Сверло диаметром 3 мм и дрель, для сверления четырех отверстий в мотораме.

Сборка

Качество сборки готовых деталей – высочайшее. Нет ни заусенцев, ни морщин на пленке, ни потеков клея.

Фюзеляж в сечении прямоугольный, фанерно-бальзовый, с окнами облегчения хвостовой части. Крыло зашито бальзой до лонжерона, так же, как центроплан и законцовки. Сами законцовки плоские, без закруглений. Киль и стабилизатор наборные, плоские. Петли навески из нетканого материала, вклеиваются после установки рулей путем «кАпания» циакринового клея в щель с ними (клей, обладая высокой текучестью, сам затекает по всей площади «петли»)

Остается только снять пленку в местах склеивания деталей, прорезать пленку в открытых окнах для тяг и оперения. Дерево при этом резать не надо, просто пленкой затянуто все, в том числе и подготовленные вырезы под оперение и тяги. Интересно, что предусмотрена трубочка для прокладки антенны с выходом под стабилизатором. Отверстия под тягу газа уже сделаны.

Но вот незадача – при установке хвостового колеса выясняется, что оно НЕ поворачивается, то есть оно ДОЛЖНО быть зафиксировано намертво. При этом сам узел крепления колеса шарнирный. Видимо, это вызвано тем, что «там» не надо так круто рулить, видать, имеется большое поле. Нам же необходимо выруливать на полосе шириной 6-8 метров.

Делаем кабанчик из латуни 0,5 мм, паяем его с кислотой на хвостик стойки колеса, а сам узел выносим немного назад, для обеспечения свободного поворота.

Тяга руля высоты выводится через торец фюзеляжа, оттуда же выводим вторую тягу от кабанчика сервомашинки руля поворота. Теперь у нас руль поворота и хвостовое колесо управляются синхронно, но каждый своей тягой.

При этом подключение к машинке выглядит так:

Второй вариант переделки требует нарезания резьбы М2, навинчивания на нее пластикового «ушка» и отгибания хвостовика влево.

Дальнейшая сборка не составляет проблем. Установить сервомашинки, протянуть от них тяги, закрепить кабанчики, собрать шасси (гайки самоконтрящиеся)… Крыло крепится резинками. Хотел было переделать на пластиковые винты и штырь впереди, но инструктор отговорил.

Бак собирается по инструкции (емкость 320 мл), но есть одно «но». Полностью собранный бак с затянутой пробкой не входит в отверстие переднего шпангоута. Видимо, это сделано специально. Я сначала собрал бак, немного завинтил стяжной болт пробки, поставил бак на место, поместив его пробку в отверстие в «файрволе», а потом затянул тот самый стяжной болт. Таким образом, бак уже зажат в переднем шпангоуте, хотя инструкция рекомендует сзади подпереть его пластинами бальзы. Я для этой цели использовал вспененный полиэтилен толщиной около 8 мм, плотный, но позволяющий просунуть лист его в овальное отверстие в шпангоуте.