Радиоуправляемый самолёт

Пилотажная радиоуправляемая модель самолёта

Радиоуправля́емый самолёт (РУ-самолёт, RC-самолёт) это модель самолёта, которая управляется с помощью радио или инфракрасной связи. Вес радиоуправляемых моделей начинается с десятков граммов^[1] и может достигать десятков^[2], а в военной отрасли даже сотен килограммов^[3].

Классификация

Тип

Модель-копия транспортного самолёта C-130J

«Иркут-200». Российский БПЛА дистанционного зондирования местности и доставки грузов до 50 кг

В основном радиоуправляемые модели делятся на следующие типы:

• Тренировочные (или «тренеры») — простые, как правило, недорогие модели-высокопланы выполненые по нормальной аэродинамической схеме с V-образным крылом. Реже встречаются тренеры-низкопланы, которые рассчитаны на продолжение обучения. Просты в управлении, умерены в маневренности и скорости. Конструкция модели прощает большинство ошибок начинающего «пилота». Для этих целей часто планер самолёта выполнен не в виде обтянутого силового набора, а из вспененного пластика. Редко тренировочные самолёты своим видом напоминают реально существующий прототип из настоящей авиации. Облик модели принесён в жертву простоте управления и живучести всей конструкции в целом. Встречаются «тренеры» с тянущими и толкающими винтами приводимыми в действие ДВС или электродвигателями.

• Пилотажные — модели рассчитанные на выполнение сложного и высшего пилотажа. Подходят опытным «пилотам». В массе своей это низкопланы, среднепланы и бипланы. Оснащаются ДВС, электродвигателями или реактивными двигателями. Пилотажные модели бывают как напоминающие реально-существующий прототип, так и нет. Часто маневренность и тяговооружённость самолёта ставится во главу угла, и модель лишь напоминает самолёт как таковой. Часто кроме классической аэродинамической схемы применяется схема летающее крыло.

• Фан-флайеры — модели рассчитанные на выполнение сложного, высшего пилотажа и, так называемого, 3D-пилотажа. Такие модели оснащены очень крупными управляющими поверхностями, отклоняющимися на большой градус и мощными и быстрыми исполнительными механизмами. Как правило тяговооружённость фанфлаев сильно выше единицы. Большинство таких моделей построены по нормальной аэродинамической схеме, но не претендуют на копийность.

• Копии и полукопии — масштабные модели своим внешним видом, типом силовой установки и летными характеристиками максимально приближенные к реально существующим или существовавшим самолётам. Как правило, такие самолёты имеют убираемые шасси и механизацию крыла. Реже встречаются копии выполненные столь подробно, что имеют управление аэродинамическими и колёсными тормозами, открывающимся фонарём кабины, тормозным парашютом, бортовыми огнями и т. п. Оснащаются ДВС, электродвигателями или реактивными двигателями.

• Военного и специального назначения. Встречаются модели для самого разного ряда задач: аэрофотосъемка, трансляция и ретрансляция сигнала, ударные задачи, проведения экологических экспериментов, доставка медикаментов, продуктов и почты при оказании экстренной помощи в процессе ликвидации аварий и катастроф в труднодоступных и опасных для человека местах, а также для военной, инженерной, радиационной, химической и биологической разведки. Множество подобных летательных аппаратов управляются не по радио, а перемещаются по заранее заложенному в модель маршруту. В последний могут вноситься поправки по радиоканалу.

также см.

Основная статья: БПЛА

Силовая установка

Радиоуправляемая модель-копия бомбардировщика B-17

Как правило, РУ самолёты оснащаются электро- или двигателями внутреннего сгорания. Реже встречаются модели оснащённые реактивными двигателями.

Модели с электродвигателями

До широкого распространения литий-полимерных аккумуляторов это был достаточно дорогой и ограниченный вариант силовой установки. С появлением же последних, тяговые аккумуляторы моделей стали сравнительно лёгкими и мощными (большая токоотдача). Как правило, питание всей системы происходит от тягового аккумулятора емкостью приблизительно от 70 до 7000 мА·ч и напряжением 3,7–37 Вольт. Наряду с LiPo аккумуляторами все ещё используются Ni-MH и NiCd, а в последнее время на рынке начали появляться LiFePO₄ (см. статью Аккумуляторы для радиоуправляемых моделей).

Электронный регулятор хода (ESC) зачастую оснащен преобразователем (BEC) напряжения тягового аккумулятора к бортовому (4,8 либо 6 Вольт). Это требуется для питания сервомеханизмов, приёмника, гироскопа и прочей бортовой аппаратуры.

Двигатель в большинстве современных РУ самолётах бесколлекторный трёхфазный бездатчиковый. Мощность большинства подобных двигателей лежит в пределах 5–7000 Вт. Вес от единиц граммов до килограмма. Основное распространение получили двигатели с ротором вращающимся вокруг статора (так называемые outrunner  (англ.)). Реже встречаются с ротором вращающимся внутри статора (так называемые inrunner  (англ.)). Подобные двигатели в отличие от ДВС применяются как с пропеллерами так и с импеллерами. Коллекторные двигатели все ещё применяются, хотя быстро вытесняются бесколлекторными.

Модели с электродвигателями представлены, как правило, летательными аппаратами от 7–8 граммов до 10 кг. Электрическая силовая установка используется на моделях разных классов.

• Преимущества:
  • Модель всегда чистая: не имеет следов топлива, смазки, выхлопа, характерного запаха, — что удобно для хранения и обслуживания в жилом помещении.
  • Двигатель не может заглохнуть.
  • Двигатель можно полностью выключать и включать неограниченное количество раз в течение полета (крайне полезное свойство для мотопланеров), остановленный пропеллер создает заметно меньшее воздушное сопротивление, чем постоянно вращающийся на небольших оборотах.
  • Гораздо проще в обслуживании и предполетной подготовке. Не требует кропотливой настройки, специфических инструментов. Последнее сводится к зарядке или замене аккумуляторной батареи.
  • Работа электродвигателя практически не зависит от внешних условий (температура воздуха, влажность, атмосферное давление).
  • Звук работы двигателя обычно значительно тише.
  • Возможность запуска модели в жилых помещениях.
  • Возможность постройки модели как больших так и очень мелких мосштабов.
  • Модель не меняет массы и центровки в течение полёта, либо модель проще проектировать, поскольку не нужно учитывать изменение массы топлива.
  • Аккумулятор не разряжается внезапно в отличие от выработки жидкого топлива. Сперва уменьшается тяга, что служит сигналом о скором истощении силового аккумулятора. По той же причине модель всегда будет оставаться управляемой (двигатель требует значительно больше энергии чем сервомеханизмы).
  • Значительный моторесурс, относительная дешевизна электродвигателей и запасных частей.
  • Удобство центровки модели с помощью тяжёлого силового аккумулятора.
  • Легче подобрать геометрически подходящий двигатель для копийных моделей.

• Недостатки:
  • LiPo аккумуляторы требуют аккуратного к себе отношения, поскольку пожароопасны.
  • Тяга двигателя заметно изменяется во время полета, поскольку аккумулятор разряжается, и его напряжение падает.
  • Определенная сложность выбора связки аккумулятор — двигатель — регулятор хода, вызванная зависимостью параметров каждого из этих устройств от параметров другого устройства, а вместе — сильно влияют на массу модели и её летные характеристики.
  • При прочих равных электро-модель дороже модели с поршневым двигателем.
  • Отсутствие выхлопа и характерного шума работы ДВС, роднящих модель с полноценным прототипом, и создающих определенную «атмосферу».
  • Довольно медленная зарядка аккумуляторных батарей, жесткие требования к процессу заряда некоторых типов аккумуляторов, как следствие, необходимость использовать сложные зарядные устройства.
  • Аккумуляторы обычно имеют большую массу (от 15 до 60 % от массы модели), и требуют правильного расположения в отсеках модели для избежания повреждения бортовой аппаратуры тяжелым аккумулятором при ударе о землю.

Модели с ДВС

Модели с ДВС представлены, как правило, летательными аппаратами от 700–1000 граммов до десятков кг. Применяются двухтактные или четырёхтактные двигатели. Основное распространение имеют калильные двигатели, значительно реже встречаются компрессионные, пневматические^[4] или бензиновые двигатели. Последние сравнительно дороже и вследствие отсутствия малых версий (приблизительно от 20–26 см³) применяются на моделях весом от 4-5 кг. Наибольшее распространение имеют одноцилиндровые атмосферные двигатели. К экзотике можно отнести роторные^[5], оппозитные, рядные многоцилиндровые^[6], звездообразные^[7], инжекторные и двигатели с турбонаддувом. В последнее время появились самодельные конверсии двигателей от бензопил и тримеров Иногда встречаются многомоторные модели.

В распространённых моделях с размахом крыла до 2 метров применяют двухтактные одноцилиндровые атмосферные двигатели с рабочим объёмом редко превышающим 15 см³. Бортовое питание обеспечивается независимым от двигателя источником энергии.

• Преимущества:
  • После заправки топливом модель снова может подниматься в воздух.
  • Дымовой выхлоп и характерный шум работы ДВС, роднящих модель с полноценным прототипом.
  • По мере выработки топлива модель становится легче (как правило, на 10–25 %).
  • Тяговые характеристики не меняются в течение всего полёта.

• Недостатки:
  • Больше шума в отличие чем от электроверсий.
  • Двухтактные ДВС имеют характерный высокий звук работы, отличающийся от «больших» авиационных двигателей.
  • Необходимость регулярного обслуживания ДВС.
  • Трудности содержания модели в чистоте: следы топлива, смазки, выхлопа, характерный запах. Неприемлемо для хранения и обслуживания в жилом помещении. Кроме того, требует соответствующей обработки модели для исключения повреждения её конструкции компонентами топлива.
  • Требует до- и послеполётного обслуживания, специфических инструментов. Особенно с калильными двигателями.
  • Топливо сравнительно дорого. Для калильных двигателей используются смеси, основанные на метаноле и масле, касторовом либо синтетическом.
  • Модель, у которой «сел» аккумулятор теряет управление не выключая двигатель и не снижая его обороты. Заметить тенденцию к разрядке аккумулятора в воздухе не просто.
  • Зажигание бензинового двигателя создает ощутимые помехи для бортового приёмника.

Модели с реактивными двигателями

Модель с турбореактивным двигателем

Модели с турбореактивными двигателями представлены, как правило, летательными аппаратами от 3–5 до десятков кг.

• Преимущества:
  • Те же, что и у моделей с ДВС.
  • Большая энерговооруженность двигателя.
  • Характерная для реактивных летательных аппаратов атмосфера и эстетика.

• Недостатки:
  • Больше шума в отличие от электроверсий.
  • Большие размеры моделей: турбореактивные двигатели трудно поддаются миниатюризации, как следствие, имеют большие массо-габаритные показатели, соответственно, требуют больших (от 1700 мм в размахе) моделей.
  • Трудности содержания модели в чистоте: следы топлива, смазки, характерный запах. Неприемлемо для хранения и обслуживания в жилом помещении.
  • Требует до- и послеполётного обслуживания, специфических инструментов.
  • Требует сложного стартового оборудования, поскольку технология запуска турбо-реактивного двигателя значительно сложнее технологии запуска поршневых ДВС.
  • Требует сложную бортовую аппаратуру контроля и управления двигателем.
  • Турбореактивный двигатель значительно медленнее изменяет свои обороты и тягу по управляющей команде, чем ДВС и электродвигатели.
  • Очень высокая цена относительно других типов силовой установки.

Этот раздел не завершён. Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.

Размеры

Распространена классификация радиоуправляемых авиамоделей по объёму двухтактного калильного двигателя выражаемой в сотых долях кубического дюйма. Модель при этом может быть оснащена 4-тактным или электродвигателем. Такая эквивалентная классификация используется лишь для удобства сравнения.

Несколько распространённых примеров:

• 15 класс (2,5 см³)
• 21 — 25 класс (3,5 — 4 см³).
• 30 — 35 класс (4,9 — 5,8 см³)
• 40 — 46 класс (6,5 — 7,5 см³). Как правило, самолёты с размахом крыла 1,4 — 1,8 м и весом 2-4 кг.
• 50 — 61 класс (8,5 — 10 см³). Как правило, самолёты с размахом крыла 1,5 — 2 м и весом 3-5 кг.
• 90 — 91 класс (≈15 см³). Как правило, самолёты с размахом крыла 1,8 — 2,3 м и весом 5-6 кг.
• 108 класс (≈18 см³).
• 120 класс (≈20 см³).
• 140 класс (≈23 см³).
• 160 класс (≈26 см³).
• 180 класс (≈30 см³).

Управление

4-канальный аналоговый пульт управления.

6-канальный компьютеризированный пульт управления.

В большинстве своём устройство моделей самолётов схоже с полноразмерными самолётами. Рынок, однако, предлагает широкое разнообразие упрощённых вариантов. Модели могут различаться по количеству каналов управления:

2-канальные. Управляется посредством изменения оборотов пропеллера/пропеллеров и рулём направления. Альтернативные варианты: управление разнотягом двух электромоторов или управление по крену и тангажу.

3-канальные. В отличие от большинства двухканальных моделей, здесь есть возможность управления газом, рулями высоты и направления^[1]. Альтернативные вариант применяется, как правило, в моделях с аэродинамической схемой «бесхвостка»: элевоны (по крену и тангажу) и газ.

4-канальные. Наиболее массовые модели. Управление осуществляется по каналам: газа, крена, тангажа и курса.

5 и более каналов. Дополнительные каналы задействуют, как правило, для управления закрылками или щитками. Иногда, для обеспечения стабильности полёта, добавляются отдельные каналы для управления электронным пьезо-гироскопом/ами по каналам крена, тангажа и направления.

Независимо от перечисленного РУ-самолёты могут иметь каналы управления дополнительными, не относящиеся непосредственно к управлению полётом, функциями: уборка/выпуск шасси, аэродинамические тормоза, колёсные тормоза, фары, огни, камеры, дымогенераторы и прочее. Эти каналы, как правило, дискретные.

Нередко встречается микшированное управление. Например, авиамодели оснащенные флаперонами, элевонами или V-образным оперением. Микшеры чаще электронные, реже механические. Электронные могут быть реализованы как посредствам пульта управления, так и отдельными блоками внутри авиамодели. Некоторые аэродинамические схемы, по сути, не могут быть реализованы без применения микшеров. К примеру, «бесхвостка» и «летающее крыло» (элевоны).

Комплект поставки

• KIT — набор заготовок (готовые элементы силового набора) для самостоятельной постройки самолёта дополненные иногда материалом для обтяжки. Подобные наборы требуют достаточно много времени на сборку и опыта. К положительным моментам можно отнести широкие возможности по модернизации и переделке подобной модели под свои нужды.
• ARF — (англ. Allmost Ready to Flight) В целом готовый к полёту. Как правило, это собранные элементы конструкции (стабилизстор, киль, крыло, фюзеляж), которые необходимо собрать в единое целое. Требуют от десятков минут до десятков часов на сборку. Изредка подобные комплекты оснащаются двигателем, однако все равно требуется приобретение сервомашинок, аппаратуры управления и т п. Основное преимущество подобного комплекта поставки — возможность гибкого подбора двигателя и электроники.
• RTF — (англ. Ready to fly) Готовый к полёту. Самодостаточные наборы, которые могут потребовать лишь топлива или элементов питания. Рассчитаны подобные комплекты на новичков, а электроника и двигатели в них, как правило, эконом-класса.

Радиус действия

Как правило, управление РУ моделями происходит в таких пределах видимости управляющего, когда он гарантировано видит положение и направление движения модели. В основном, на это влияют размеры и окрас модели. Часто применяется специальная, яркая и контрастная окраска, упрощающая определение положения модели в пространстве и её заметность. Дальность действия аппаратуры управления, традиционно, сильно превышает это расстояние. В любительской среде иногда встречаются модели управляемые с помощью транслируемых моделью телеметрии и видеосигнала с бортовой камеры^[8]. Существуют методы управления с помощью бинокля. Специализированные и военные модели чаще управляются заданием маршрута по координатным точкам.

См. также

• Аппаратура управления радиомоделью
• Беспилотный летательный аппарат
• Радиоуправляемый вертолёт
• First Person View (FPV)
• Радиоуправляемый автомобиль

Примечания

1. ↑ ^{1 2}  (англ.) Радиоуправляемый самолёт Citabria Minium весом в 22 грамма.
2. ↑  (нем.) Проект su27.de: создание копийной реактивной модели Су-27 масштаба 1:6,5 и весом около 46 кг.
3. ↑  (рус.) RQ-4 Global Hawk. Военный БПЛА.
4. ↑  (польск.) Пневматический модельный двигатель.
5. ↑  (рус.)Роторный двигатель 49PI TYPEII (21G).
6. ↑  (рус.) Рядный четырёхцилиндровый двигатель IL300 DIASTAR W/80P.
7. ↑  (рус.) Пятицилиндровая звезда FR5 300 SIRIUS.
8. ↑  (англ.) Примеры использования аппаратуры управления по видеоканалу и телеметрическим данным с модели.

	Радиоуправляемый самолёт в Викиучебнике?
	Радиоуправляемый самолёт на Викискладе?

Для улучшения этой статьи желательно?: Проставить шаблон-карточку, который существует для предмета статьи. Пример использования шаблона есть в статьях на похожую тематику.