Микро турбореактивный двигатель. Неизвестный ВРД или некоторые примеры применения мотокомпрессорного двигателя. Развитие ТРД в авиамоделизме

Турбореактивный двигатель является одним из важнейших механизмов, который изобрели в двадцатом столетии. Поговорим о том, что сопутствовало этому открытию, каковы модели этого устройства сегодня и можно ли изготовить его самостоятельно.

Немного истории

Устройство

Рабочее тело двигателя состоит из:

компрессора, служащего для сжатия воздуха;
камеры сгорания для нагревания;
турбины для расширения.

Охлаждающий эффект обеспечивается атмосферой.

В компрессоре имеются диски из металла, а на их венцах расположены лопатки, которые захватывают воздух снаружи и перемещают внутрь.

От компрессора воздух направляется в камеру сгорания, нагреваясь и смешиваясь с керосином, попадающим туда через ротор.

Далее действие переходит в турбину, где газ раскручивается подобно игрушке-пропеллеру. Обычно турбины имеют три-четыре ступени. Именно на этот механизм приходится наибольшая нагрузка. Турбореактивный двигатель вращается со скоростью до тридцати тысяч оборотов в минуту. Факел, выходящий из камеры сгорания, может иметь температуру до полутора тысяч градусов по Цельсию. Воздух, расширяясь здесь, начинает двигать турбину.

После этого в реактивном сопле рабочее тело достигает скорости большей, чем скорость встречного потока. Таким образом и получается реактивная тяга.

Виды

ТРД или турбореактивный двигатель, принцип работы которого описан выше, относится к классу газотурбинных. Он бывает:

ТРД с форсажной камерой;
двухконтурный ТРД;
двухконтурный ТРД с форсажной камерой.

В настоящее время известно пять поколений турбореактивных двигателей. К первому относятся еще те, которые использовались в годы войны английскими, а также фашистскими силами. Во втором поколении в нем появились осевой компрессор, форсажная камера и воздухозаборник с возможностью регулирования. В третьем — увеличилось сжатие, в четвертом — удалось поднять рабочую температуру. Пятое поколение в отечественной разработке имеет усиленную мощность и лучшую маневренность. Агрегаты, предназначенные для истребителей, выпускаются на уфимском заводе.

Турбореактивный двигатель своими руками

Любителям-моделистам, которые хотят собрать мотор самостоятельно, сегодня предлагается полный ассортимент всех запчастей. В продаже имеются специальные наборы для сборки (например, Kit). Турбину можно приобрести как готовую, так и сделать самим. Последний вариант довольно хлопотный и может также обойтись в копеечку. Это самая сложная часть для тех, кто собирает турбореактивный двигатель своими руками, так как здесь потребуются и токарно-фрезерная установка, и сварочный прибор.

Перед изготовлением стоит изучить теорию по микро-ТРД. Для этого существуют специальные руководства, где приводятся расчеты и чертежи.

А затем, можно начинать путь в авиамоделирование.

В последнее время в ряде научно-популярных изданий опубликована информация о бурно развивающихся на Западе турбореактивных микродвигателях для авиамоделей, а также о проводимых Международным комитетом по реактивным моделям (IJMC) чемпионатах мира. Так, Российская команда RUSJET на чемпионате мира, проводившемся с 3 по 15 июля 2007 года в Северной Ирландии, на стендовой оценке моделей-копий с турбореактивной силовой установкой набрала наибольшее количество очков, а по результатам полетов заняла второе место в мире! Наконец свершилось то, к чему стремились мы, мечтали и фантазировали в 60-х – 70-х годах прошлого столетия!

Мой авиамодельный стаж начинался где-то в 1959 году под всесотрясающий грохот реактивной авиации и немыслимых ранее ее рекордов. Загадочные сверхзвуковые рекордсмены Е-33, Е-66, Е-166 и т.д. будоражили мозг и душу, заставляя по вырезкам фото из газет и журналов воссоздавать чертежи, по которым в дальнейшем проектировались и строились летающие модели-копии дозвуковых и сверхзвуковых реактивных самолетов с пороховыми ракетными двигателями. Полеты таких моделей вызывали восхищение и восторг молодой части населения и многозначительное неодобрение более зрелых соседей и прохожих. И поделом: нередко реактивные полеты сопровождались возгораниями и даже взрывами.
Осваивать общепризнанные авиамодельные технологии в обеспеченных кружках под руководством взрослого наставника мне не довелось. Однако моя «самоподготовка» в коммунальной квартире обеспечивала самостоятельность и свободу воплощения потока замыслов в реальные конструкции, приучая с юных лет идти малоизведанными путями. Страстное увлечение тех лет авиацией порождало любознательность, трудолюбие, интуицию и смекалку, которые кроме изготовления авиамоделей по выполненным собственными руками чертежам и разработанным технологиям, заставляли усердно рыться на полках библиотек и находить такие дорогие юному сердцу книги по авиационной и ракетно-космической тематике. «С затаенным дыханием» читалось все начиная от журнала «Юный техник» и не всегда оканчиваясь изданиями Оборонгиза. Аэродинамика, конструкция летательных аппаратов, теория и конструкция воздушно-реактивных и ракетных двигателей, авиационное материаловедение и даже устройство авиационных приборов и основы электроники, не по возрасту увлекали, раскрывая юной душе не всегда понятный, но такой необычный и интересный мир техники, мир авиации.
Остатки переработанной и усвоенной школьником информации, уже в 7-м классе, на уроках физики, при изучении 3-го закона Ньютона, позволили преподавателю полностью доверить проведение урока по изучению реактивного движения, принципов и устройства воздушно-реактивных и ракетных двигателей юному авиамоделисту, т.е. мне.
Позднее, во время службы в Вооруженных Силах, основы знаний электроники, приобретенные в школьном возрасте, как и умения собирать свои радиоприемники, позволили с отличием окончить Военную Авиационную Школу механиков, стать первоклассным специалистом-оператором наведения, командиром отделения РЛС и впоследствии офицером.
В 1969 году мной была разработана программа «Рубикон», в соответствии с которой проектировались и строились летающие модели с реактивными силовыми установками и сами двигатели. Мотокомпрессорная СУ: в носовой части модели – импеллер, в хвостовой – камера сгорания с принудительным впрыском топлива; СУ с ракетно-прямоточным реактивным двигателем: взлет на пороховом ракетном двигателе (РДТТ), закрепленном по оси прямоточного воздушно-реактивного двигателя, который после разгона РДТТ должен был обеспечить тягу такому аппарату и т.д. Эти эксперименты не всегда оканчивались успешно, и юная конструкторская мысль продолжала искать более эффективные и надежные пути внедрения реактивной тяги в авиационный моделизм.
В реализации программы «Рубикон» принимал активное участие мой друг и единомышленник Александр Селин – «АС», который, обладая неуемной энергией и богатой фантазией, всегда понимал меня и воодушевлял на все новые «реактивные подвиги». Не без влияния АСа, был использован, как нам тогда казалось, новый высокоэффективный состав топлива, для очередной многократно летавшей реактивной модели. Однако скорость горения этого топлива была столь высока и неконтролируема, что первый же полет окончился взрывом, а лицо бледнолицого АСа породилось мгновенно с негроидной расой. Но и после таких неудач мы не унывали, а думали, анализировали и снова «летали». АС не только плодил идеи и создавал конструкции, но и великолепно пилотировал испытываемые нами аппараты. В 1970 году АС уехал к себе домой в Донецкую область, стал шахтером, и авиация перестала его волновать… Мои творческие порывы без друга поугасли.
Вскоре пришло время выполнять священный долг по защите Родины. По возвращении из Армии, в 1973 году, сфера моих интересов охватила экранопланы, которыми я «болел» до 1976 года, а также учебу в Таганрогском радиотехническом институте (ТРТИ), куда я был направлен после службы в ВС. Однако в 1976 году мой «реактивный синдром» снова начал прогрессировать с воплощением новых технических идей.
К тому времени, на уровне подсознания, в течение многих лет я анализировал творение американской авиамодельной фирмы, которая в 1966 году сообщила миру о создании и поступлении в продажу микротурбодвигателя «Турбокрафт-22».
Эта информация, приводившая к обострению моего «реактивного синдрома», диплом техника-механика по «Самолетостроению», последующая учеба в филиале Московского авиационного института (МАИ) им. С. Орджоникидзе и работа инженером производственно-диспетчерского отдела Таганрогского машиностроительного завода (ныне ОАО ТАНТК им. Г.М. Бериева) сделали свое дело: наконец-то мне удалось разработать и построить турбореактивный микродвигатель ТД-01 с центробежным компрессором, кольцевой камерой сгорания, центробежным впрыском топлива и осевой турбиной диаметром 68 мм, что было также предусмотрено программой «Рубикон». Микро-ТРД, после неоднократных попыток его изготовления еще в школьные годы, удалось построить в заводских условиях, полулегально, только в возрасте 24-х лет.
Необходимые для постройки двигателя жаростойкие, жаропрочные и т.д. материалы выбирались по справочникам и благо, их можно было найти в отходах производства, а дефицита по ним в то время завод не испытывал. Их умели тогда обрабатывать высококлассные специалисты, всегда готовые оказать содействие в моих творческих изысканиях, умевшие, при этом, «держать крепко язык за зубами».
Все слесарные и несложные токарные операции я выполнял своими руками. Фрезерные, сварочные, давильные операции заказывал, но в моем присутствии. Подгонку, сборку, балансировку и т.д. выполнял сам.
Между делом были разработаны и построены три варианта ПуВРД (пульсирующего воздушно-реактивного двигателя), о котором я много читал в детстве, и работу которого первый раз в жизни довелось увидеть при испытании своего ПуВРД. Раскаленная до белого цвета камера сгорания и до вишнево-красного резонансная труба, на фоне режуще-оглушительного звука ПуВРД, быстро охладили мой запал по созданию реактивной модели-копии с ПуВРД, заставив отдавать все большее предпочтение ТРД. Примерно в это же время мной был разработан проект турбореактивного микродвигателя ТД-02 с центробежным компрессором, центростремительной турбиной и насосной подачей топлива через коллектор с форсунками. Но этому микродвигателю уже не суждено было воплотиться в металле.
Приступив к испытаниям моего микро-ТРД в заводской лаборатории отработки реальных авиационных двигателей, ввиду огромной разницы в размерностях объектов испытаний мне приходилось то попадать под перекрестный огонь утверждений высококвалифицированных авторитетных критиков о бесполезности и невозможности создания такого двигателя, то окунаться в волны океана рекомендаций коренной переделки агрегатов ТРД, чтобы они были похожими на агрегаты известных в то время на заводе двигателей: АЛ-7ПБ, РД-45Ф, Вк-1А, Аи-20,ТС-20 и т.п.
Одному ведущему инженеру, сочувствующему моим творческим изысканиям, пришла в голову мысль производить раскрутку вала двигателя не подачей воздуха на крыльчатку компрессора, а тангенциальным подводом воздуха на осевую турбину. Такое решение было опасно тем, что оно могло вывести турбину из строя по причине недостаточной ее прочности. Так и получилось. Без моего согласия в корпус турбины был впаян штуцер, через который по касательной к турбине подавался воздух под давлением около 10 атмосфер, при раскрутке турбины беспощадно «уложивший» все ее лопатки на ступицу. И таких примеров – множество.
И все-таки двигатель заработал, хоть и нестабильно. Его обороты холостого хода составляли примерно 40 000 об/мин. Свист турбины по мере роста оборотов уходил за порог слышимости. Иногда происходил срыв пламени в камере сгорания (КС), и тогда из сопла вырывалась струя воздуха с мелкодисперснораспыленным керосином. Система подачи топлива через центробежные форсунки работала безотказно. Вопросы организации горения керосина в КС малого объема решались установкой завихрителей и стабилизаторов пламени, эффективность которых наблюдалась в довольно узком диапазоне скоростей потока топливо-воздушной смеси. Расширение диапазона скоростей стабильного горения, требовало более качественной предварительной подготовки топлива к сгоранию и увеличения объема КС. Такое увеличение объема КС тянуло, в свою очередь, за собой изготовление нового полого вала двигателя с центробежными форсунками, замену жарового кожуха камеры сгорания и корпуса двигателя. Детали, по тем временам, несложные, но у меня уже не было средств для продолжения работ и настроения для борьбы со скептиками. Стабильное горение в КС мог, вероятно, обеспечить автоматический регулятор подачи топлива по показаниям миниатюрных термодатчиков и датчиков давления воздуха на выходе из компрессора, но такого оснащения с подходящими параметрами на заводе в то время не оказалось. Разработка и изготовление же такого устройства требовали финансовых средств, дополнительных исследований и экспериментов. К сожалению, заинтересованности и поддержки со стороны руководства авиационного КБ в доводке, этой опережающей время, разработки найти тогда так и не удалось.
Когда информация о моем микро-ТРД дошла до Главного конструктора, он сказал: «Мы (Машиностроительный завод. – Ю.В.) – не двигателестроительная фирма, и заниматься такой ерундой нам не к лицу…»
Опыт работ по созданию микро-ТРД, как и опыт работ по реализации более поздних проектов миниатюрных малозатратных летательных аппаратов с электронным оснащением и возможностями БЛА, рожденный трудом и инициативой инженеров и изобретателей города Таганрога, также не востребован и не поддержан. Эти наработки излагаются теперь, только в некоторых патентах на изобретения с правами и обязанностями авторов-патентообладателей, для их возможности входа в инновационную среду и участия в конкурсах инновационных проектов.
Сегодня, такую «ерунду» как микро-ТРД, можно приобрести в специализированных магазинах модельной продукции некоторых западных стран по цене от 3000 до 6000 $, т.е. по цене новой импортной кухни или подержанной иномарки, с целью применения не только для реактивных летающих моделей, но и для беспилотных летательных аппаратов, малогабаритных автономных энергетических установок и даже для новых видов пилотируемых летательных аппаратов с распределенной реактивной тягой.
Следует напомнить, что общепризнанным на Западе создателем микро-ТРД является Курт Шреклинг из Германии, которому якобы в 80-х годах прошлого столетия первым удалось разработать и построить авиамодельный турбореактивный двигатель. Однако по информации журнала «Моделист-Конструктор» №3 1966 года первенство в разработке такого микродвигателя принадлежит американской авиамодельной фирме (двигатель «Турбокрафт-22», который не являлся прототипом при разработке моего ТД-01, а был «катализатором» и подтверждением принципиальной возможности и реальности создания микро-ТРД в 60-х – 70-х годах).
С 1976 г. по совместительству я руководил авиамодельными кружками и лабораториями, где еще долго невостребованным лежало мое «турбореактивное творение», ожидая поддержки и Российского внедрения…

Председатель Координационного
Совета Благотворительного общества научно-технического творчества и экологии «Ювенал» г. Таганрога, инженер, изобретатель

Микро-ТРД для беспилотных летательных аппаратов

В.В. Ростопчин, ЦНИИ АРКС, 23 ноября 2005 года

В статье рассматриваются характеристики и конструктивные особенности микро-ТРД, выпускаемых для модельной авиации. Анализ характеристик показывает серьезные перспективы таких двигателей в беспилотной авиации специального (военного, гражданского и экспериментального) назначения. Силовая установка является важнейшей составной частью БЛА, поскольку уровень ее технического совершенства позволяет обеспечить необходимые тактико-технические характеристики ЛА. Развитие технологии изготовления воздушно-реактивных двигателей в сочетании с использованием методов математического моделирования газодинамических процессов и прочностных расчетов термонагруженных деталей позволили целому ряду предприятий подойти к полномасштабному производству малоразмерных воздушно-реактивных двигателей (микро-ТРД, микро-ТВД и микро- ПуВРД). Основным потребителем этого продукта до недавнего времени были авиамоделисты, создающие летающие копии пилотируемой техники. Однако в последнее время стали появляться образцы БЛА, использующие в силовой установке малоразмерные ТРД (например, макет БЛА ВВП "Штиль-3", Рис.1). Примечательно, что первый публично представленный такой образец имеет составную силовую установку из трех малоразмерных ТРД, которая, по данным разработчика, обеспечивает БЛА как вертикальный взлет, так и взлет по-самолетному. Так как летающие модели-копии пилотируемых самолетов предназначены, главным образом для имитации полета настоящего реактивного самолета в пределах визуальной близости к оператору, то и характеристики ТРД являются соответствующими. Однако, сам по себе, факт создания микро ВРД является примечательным и следует ожидать в самое ближайшее время появление целого семейства БЛА с силовыми установками на основе ВРД. Поэтому вопрос анализа конструкции и оценки располагаемых характеристик микро -ТРД является достаточно важным. Тем более что малые размеры конструктивных элементов, из которых состоит такой двигатель, создают определенные проблемы при попытке получения высоких удельных показателей, а предприятия-изготовители, как правило, не предоставляют полной информации о своих изделиях.

Определение эксплуатационных характеристик микро - ТРД
Как известно в состав силовой установки (СУ) ЛА, в данном случае БЛА, входят входное устройство, ВРД с выходным устройством, система управления тягой ТРД (правильнее вектором тяги) и система топливоподачи от топливных баков к двигателю. Основной величиной, характеризующей ВРД как элемент силовой установки ЛА, является создаваемая им сила тяги, которая является равнодействующей всех сил, действующих на внутренние и внешние поверхности ВРД. Обычно такое определение относится к понятию внутренняя тяга ВРД. При анализе эксплуатационных характеристик ВРД в составе ЛА используют понятие эффективной тяги ВРД, которая учитывает еще и потери во входном и выходном устройствах. В общем случае внутренняя тяга ТРД (далее для простоты просто тяга) определяется по известному выражению :

Для анализа характеристик ВРД требуется понимание его устройства и знание значений основных величин, которые производители, как правило, не указывают в документации на подобные двигатели. Конструктивно все выпускаемые микро-ТРД представляют собой ТРД с центробежным одноступенчатым компрессором с односторонним входом и одноступенчатой осевой газовой турбиной (рис. 2). Применяется испарительная камера сгорания. Как правило, все микро-ТРД оснащаются входным устройством, имеющим конфигурацию близкую к лемнискате (рис.3).

Наружный корпус микро-ТРД представляет собой тонкостенную обечайку из жаростойкой стали, которая обеспечивает проход воздуха из спрямляющего аппарата компрессора через отверстия в кожухе внутрь камеры сгорания к испарительным трубкам. (рис.4)

Малая размерность двигателя по расходу воздуха не позволяет использовать отработанные конструктивные решения в практике авиационного двигателестроения.

Выходным устройством у такого двигателя является дозвуковое сужающееся сопло, образуемое наружной обечайкой и центральным телом в виде тонкостенной оболочки, закрывающим втулочное сечение рабочего колеса газовой турбины (рис.5).

Компоновка микро-ТРД со снятой наружной обечайкой показана на рис.6. Ротор двигателя образуется валом 1, на который спереди насажено и зафиксировано винтом 6 рабочее колесо центробежного компрессора 7, а сзади рабочее колесо газовой турбины 12, фиксирующееся на валу винтом 5. Вал 1 устанавливается во внутреннем корпусе статора 3 на двух подшипниках 2 и 4. За рабочим колесом компрессора 7 установлен статор компрессора со спрямляющим аппаратом 8. Кожух камеры сгорания 9 крепится к сопловому аппарату газовой турбины 11, а топливный коллектор 10 располагается в кольцевой нише между кожухом камеры сгорания и фланцем корпуса соплового аппарата. Наружная обечайка выходного устройства 13 имеет свой фланец, с помощью которого она болтами крепится к фланцу соплового аппарата. Центральное тело устанавливается и центруется с помощью радиальных пластинчатых кронштейнов (хорошо видны на рис.5) наружной обечайкой выходного устройства.

Эксплуатационные характеристики (высотно-скоростные и дроссельные) с учетом вышеизложенных зависимостей могут быть определены для всего семейства микро-ТРД, выпускаемого предприятиями за рубежом (В России пока подобные двигатели не нашли широкого применения). Рассмотрим высотно - скоростные характеристики (ВСХ) микро-ТРД по внутренним параметрам с расчетной степенью сжатия в компрессоре 3,0. Расчетные ВСХ получены с учетом установки дозвукового воздухозаборника перед входом в центробежный компрессор. Расчетные параметры рабочего процесса микро-ТРД приведены в табл.1.

Рис. 11. Зависимости и двигателя по высоте и скорости полета

На рис. 9-11 приведены ВСХ микро-ТРД и зависимости характерных параметров от высоты и скорости полета. Как видно из схемы микро-ТРД в них реализуются закон регулирования:

В этом случае уравнение линии совместных режимов компрессора и турбины, как известно , имеет вид:

Установка нерегулируемого выходного устройства в виде сужающегося сопла с центральным телом привела к тому, что при скоростях полета более М~0,45 выходное устройство реализует предельное значение =1,85 и появляется добавок тяги от давления недорасширенного газа по жидкому контуру (рис.10). Следует отметить характерное увеличение запаса устойчивости компрессора при уменьшении приведенной частоты вращения ротора с увеличением скорости полета (рис. 11). Анализ ВСХ и особенностей изменения параметров рабочего процесса ТРД показывает, что при соответствующем подборе ТРД под характеристики планера можно создать БЛА, обладающий достаточно высокими летно-техническими характеристиками. Тем не менее, уровень экономичности таких двигателей не позволит иметь относительно большие продолжительности полета БЛА. Также следует иметь ввиду, что целевое назначение и малые размеры подобных двигателей не позволяют иметь высокоэффективную систему автоматического управления, что неизбежно скажется, прежде всего, на приемистости двигателя и точности выдерживания заданного дроссельного режима. Необходимость расчета дроссельных характеристик микро-ТРД обусловлена тем, что постоянно на предельных режимах ЛА, как правило, не летают. Основные рабочие режимы двигателей силовых установок лежат в диапазонах от 75 до 95% от максимального режима. Следовательно, оценка характеристик микро-ТРД на дроссельных режимах имеет смысл.

Как видно из графиков (рис.12 и 13) дроссельные характеристики рассматриваемых двигателей не имеют каких-либо ярко выраженных особенностей, требующих особых исследований. Следует учитывать и то, что заявляемые производителем показатели экономичности (минутный расход топлива) отличаются от расчетных примерно на 30% в большую сторону. Это объясняется относительно низкими уровнями к.п.д. элементов газотурбинного тракта, о которых, как правило, в открытых источниках производители не сообщают. Конструктивное исполнение этих двигателей свидетельствует, что приемистость таких двигателей весьма неудовлетворительна:

газовая турбина неохлаждаемая и возможен ее перегрев;
запас устойчивости компрессора с увеличением приведенной частоты падает и возможно попадание компрессора в условия, способствующие возникновению неустойчивой работы;
возможен срыв пламени в камере сгорания.

Анализ возможных динамических характеристик микро-ТРД позволяет сделать вывод, что динамика таких двигателей по тяге низкая: переход от режима МГ (малый газ) до режима МАКСИМАЛ занимает время не менее 30 с. Также весьма сложным и проблематичным является процесс запуска таких двигателей: отсутствие простейшего топливного автомата запуска (ТАЗ) требует дополнительной емкости с горючим газом для запуска камеры сгорания с последующим переходом на топливо. Система смазки опор ротора двигателя представляет собой одну или систему струйных форсунок, подающих топливо (авиационный керосин) на подшипники. Иногда для улучшения смазочных свойств в керосин добавляют парафин, иногда 4...5% моторного масла . На рис.15 показан вариант смазки опор микро-ТРД. Смазочная смесь через трубопровод подводится к подшипнику передней опоры.

Наддув передней опоры осуществляется воздухом, отбираемым от рабочего колеса компрессора через зазор между стенкой рабочего колеса и стойкой статора компрессора. Через подшипник передней опоры, зазор между валом ротора и внутренним корпусом статора двигателя смазочно-воздушная смесь подается к подшипнику задней опоры. Пройдя подшипник задней опоры, смесь выбрасывается в проточную часть газовой турбины. Ресурсные показатели выпускаемых микро-ТРД находятся на уровне 100...120 часов наработки при условии регулярного выполнения регламентных работ через каждые 25...30 часов. Предприятия-изготовители рекомендуют через каждые 50 часов наработки отправлять двигатели на завод для оценки их технического состояния. На практике такие двигатели эксплуатируются по техническому состоянию с заменой выходящих из строя деталей при каждом осмотре. Основным требованием при эксплуатации микро-ТРД является обеспечение соответствия типа и чистоты топлива, рекомендуемым предприятиями-изготовителями.

Структура, выпускаемого предприятиями, типоряда микро-ТРД
Структура типоряда, выпускаемых предприятиями микро-ТРД в виде гистограммы по внутренней тяге и степени повышения давления в компрессоре для условий стенда при САУ представлена на рис.16-17.

Так как, основное назначение выпускаемых микро-ТРД - установка на летающие модели пилотируемых ЛА, то анализ структуры выпускаемых двигателей показывает четкую ориентацию на потребителя относительно недорогих изделий.

Рис. 17. Структура типоряда по степени повышения давления в компрессоре

В среднем отпускная с завода цена таких двигателей лежит в пределах 17...25 $/Н тяги (рис.18) или, если ориентироваться на массу микро-ТРД, 1600...2000 $/кг массы конструкции.

В некоторых случаях есть смысл в экспресс оценке массо - габаритных и стоимостных показателях. Для этого на графиках (рис.18-20) приведены соответствующие степенные полиномы, описывающие зависимости стоимости, массы, длины и диаметра микро-ТРД от его тяги в условиях стенда.

Приведенные полиномы можно использовать при оценке возможности использования микро-ТРД в разрабатываемых конструкциях. Однако они дают достаточно грубую оценку и при более глубоких исследованиях или проведения эскизного проектирования необходимо переходить к данным, которые предоставляет изготовитель микро-ТРД.

Рис.20. Взаимосвязь длины микро-ТРД (без стартера во втулке компрессора) и его тяги

Представленные результаты исследования показывают, что микро-ТРД могут играть существенную роль в становлении беспилотной техники не только в модельном классе, но и специального назначения. Опыт создания и эксплуатации подобных двигателей является бесценным и должен быть использован всеми разработчиками и производителями беспилотной техники.

Литература

Б.С. Стечкин, П.К. Казанджан, Л.П. Алексеев, А.Н. Говоров, Н.Е. Коновалов, Ю.Н. Нечаев, Р.М. Федоров. Теория реактивных двигателей. Рабочий процесс и характеристики. М.: Государственное издательство оборонной промышленности, 1958.
Теория и расчет воздушно-реактивных двигателей/Под ред. С.М. Шляхтенко. М.: Машиностроение, 1987.
Handbuch Modellstrahlturbine TJ-67. Alfred Frank Modellturbinen.Tanneneckstra?e 27.D-93453 Neukirchen b. Hl. Bl. www.frankturbine.de

Создан 06 авг 2011

статью о том, как сделать реактивный двигатель своими руками .

Внимание ! Строительство собственного реактивного двигателя может быть опасным. Настоятельно рекомендуем принять все необходимые меры предосторожности при работе с поделкой , а также проявлять крайнюю осторожность при работе с инструментами. В самоделке заложены экстремальные суммы потенциальной и кинетической энергии (взрывоопасное топливо и движущие части), которые могут нанести серьёзные травмы во время работы газотурбинного двигателя. Всегда проявляйте осторожность и благоразумие при работе с двигателем и механизмами и носите соответствующую защиту глаз и слуха. Автор не несёт ответственности за использование или неправильную трактовку информации, содержащейся в настоящей статье.

Шаг 1: Прорабатываем базовую конструкцию двигателя

Начнём процесс сборки двигателя с 3Д моделирования. Изготовление деталей с помощью ЧПУ станка значительно облегчает процесс сборки и уменьшает количество часов, которые будут потрачены на подгонку деталей. Главное преимущество при использовании 3D процессов – это способность видеть, как детали будут взаимодействовать вместе до того момента, как они будут изготовлены.

Если вы хотите изготовить действующий двигатель, обязательно зарегистрируйтесь на форумах соответствующей тематики. Ведь компания единомышленников значительно ускорить процесс изготовления самоделки и значительно повысит шансы на удачный результат.

Шаг 2:

Будьте внимательны при выборе турбокомпрессора! Вам нужен большой «турбо» с одной (не разделенной) турбиной. Чем больше турбокомпрессор, тем больше будет тяга готового двигателя. Мне нравятся турбины с крупных дизельных двигателей.

Как правило, важен не столько размер всей турбины, как размер индуктора. Индуктор – видимая область лопаток компрессора.

Турбокомпрессор на картинке – Cummins ST-50 с большого 18 колесного грузовика.

Шаг 3: Вычисляем размер камеры сгорания

В шаге приведено краткое описания принципов работы двигателя и показан принцип по которому рассчитываются размеры камеры сгорания (КС), которую необходимо изготовить для реактивного двигателя.

В камеру сгорания (КС) поступает сжатый воздух (от компрессора), который смешивается с топливом и воспламеняется. «Горячие газы» выходят через заднюю часть КС перемещаясь по лопастям турбины, где она извлекает энергию из газов и преобразует её в энергию вращения вала. Этот вал крутит компрессор, что прикреплён к другому колесу, что выводит большую часть отработанных газов. Любая дополнительная энергия, которая остаётся от процесса прохождения газов, создаёт тягу турбины. Достаточно просто, но на самом деле немного сложно всё это построить и удачно запустить.

Камера сгорания изготовлена из большого куска стальной трубы с крышками на обеих концах. Внутри КС установлен рассеиватель. Рассеиватель – эта трубка, что сделана из трубы меньшего диаметра, которая проходит через всю КС и имеет множество просверленных отверстий. Отверстия позволяют сжатому воздуху заходить в рабочий объём и смешиваться с топливом. После того, как произошло возгорание, рассеиватель снижает температуру воздушного потока, который входит в контакт с лопастями турбины.

Для расчета размеров рассеивателя просто удвойте диаметр индуктора турбокомпрессора. Умножьте диаметр индуктора на 6, и это даст вам длину рассеивателя. В то время как колесо компрессора может быть 12 или 15 см в диаметре, индуктор будет значительно меньше. Индуктор из турбин (ST-50 и ВТ-50 моделей) составляет 7,6 см в диаметре, так что размеры рассеивателя будут: 15 см в диаметре и 45 см в длину. Мне хотелось изготовить КС немного меньшего размера, поэтому решил использовать рассеиватель диаметром 12 см с длиной 25 см. Я выбрал такой диаметр, прежде всего потому, что размеры трубки повторяют размеры выхлопной трубы дизельного грузовика.

Поскольку рассеиватель будет располагаться внутри КС, рекомендую за отправную точку взять минимальное свободное пространство в 2,5 см вокруг рассеивателя. В моём случае я выбрал 20 см диаметр КС, потому что она вписывается в заранее заложенные параметры. Внутренний зазор будет составлять 3,8 см.

Теперь у вас есть примерные размеры, которые уже можно использовать при изготовлении реактивного двигателя. Вместе с крышками на концах и топливными форсунками – эти части в совокупности будут образовывать камеру сгорания.

Шаг 4: Подготовка торцевых колец КС

Закрепим торцевые кольца с помощью болтов. С помощью данного кольца рассеиватель будет удерживаться в центра камеры.

Наружный диаметр колец 20 см, а внутренние диаметры 12 см и 0,08 см соответственно. Дополнительное пространство (0,08 см) облегчит установку рассеивателя, а также будет служить в качестве буфера для ограничения расширений рассеивателя (во время его нагрева).

Кольца изготавливаются из 6 мм листовой стали. Толщина 6 мм позволит надежно приварить кольца и обеспечить стабильную основу для крепления торцевых крышек.

12 отверстий для болтов, которые расположены по окружности колец, обеспечат надежное крепление при монтаже торцевых крышек. Следует приварить гайки на заднюю часть отверстий, чтобы болты могли просто ввинчиваться прямо в них. Всё это придумано только из-за того, что задняя часть будет недоступна для гаечного ключа. Другой способ– это нарезать резьбу в отверстиях на кольцах.

Шаг 5: Привариваем торцевые кольца

Для начала нужно укоротить корпус до нужной длины и выровнять всё должным образом.

Начнём с того, что обмотаем большой лист ватмана вокруг стальной трубы так, чтобы концы сошлись друг с другом и бумага была сильно натянута. Из него сформируем цилиндр. Наденьте ватман на один конец трубы так, чтобы края трубы и цилиндра из ватмана заходили заподлицо. Убедитесь, что там будет достаточно места (чтобы сделать отметку вокруг трубы), так чтобы вы могли сточить металл заподлицо с отметкой. Это поможет выровнять один конец трубы.

Далее следует измерить точные размеры камеры сгорания и рассеивателя. С колец, которые будут приварены, обязательно вычтите 12 мм. Так как КС будет в длину 25 см, учитывать стоит 24,13 см. Поставьте отметку на трубе, и воспользуйтесь ватманом, чтобы изготовить хороший шаблон вокруг трубы, как делали раньше.

Отрежем лишнее с помощью болгарки. Не волнуйтесь о точности разреза. На самом деле, вы должны оставить немного материала и очистить его позже.

Сделаем скос с обеих концов трубы(чтобы получить хорошее качество сварного шва). Воспользуемся магнитными сварочными зажимами, чтобы отцентровать кольца на концах трубы и убедиться, что они находятся на одном уровне с трубой. Прихватите кольца с 4-х сторон, и дайте им остыть. Сделайте сварной шов, затем повторите операции с другой стороны. Не перегревайте металл, так вы сможете избежать деформации кольца.

Когда оба кольца приварены, обработайте швы. Это необязательно, но это сделает КС более эстетичной.

Шаг 6: Изготавливаем заглушки

Для завершения работ по КС нам понадобится 2 торцевые крышки. Одна крышка будет располагаться на стороне топливного инжектора, а другая будет направлять горячие газы в турбину.

Изготовим 2 пластины того же диаметра что и КС (в моём случае 20,32 см). Просверлите 12 отверстий по периметру для болтов и выровняйте их с отверстиями на конечных кольцах.

На крышке инжектора нужно сделать только 2 отверстия. Одно будет для топливного инжектора, а другое для свечи зажигания. В проекте используется 5 форсунок (одна в центре и 4 вокруг неё). Единственное требование – инжекторы должны располагаться таким образом, чтобы после окончательной сборки они оказались внутри рассеивателя. Для нашей конструкции – это означает, что они должны помещаться в центре 12 см круга в середине торцевой крышки. Просверлим 12 мм отверстия для монтажа форсунок. Сместимся чуть-чуть от центра, чтобы добавить отверстие для свечи зажигания. Отверстие должно быть просверлено для 14 мм х 1,25 мм нити, которая будет соответствовать свече зажигания. Конструкция на картинке будет иметь 2 свечи (одна про запас, если первая выйдет из строя).

Из крышки инжектора торчат трубы. Они изготовлены из труб диаметром 12 мм (внешний) и 9,5 мм (внутренний диаметр). Их обрезают до длины 31 мм, после чего на краях делают скосы. На обеих концах будет 3 мм резьба. Позже они будут свариваться вместе с 12 мм трубками, выступающими с каждой стороны пластины. Подача топлива будет осуществляться с одной стороны а инжекторы будут вкручены с другой.

Для того, чтобы сделать вытяжной колпак, нужно будет вырезать отверстие для «горячих газов». В моем случае, размеры повторяют размеры входного отверстия турбины. Небольшой фланец должен иметь те же размеры, что и открытая турбина, а также, плюс четыре отверстия для болтов, чтобы закрепить его на ней. Торцовый фланец турбины может быть сварен вместе из простого прямоугольного короба, который будет идти между ними.

Переходный изгиб следует сделать из листовой стали. Свариваем детали вместе. Необходимо, чтобы сварные швы шли по наружной поверхности. Это нужно для того, чтобы воздушный поток не имел никаких препятствий и не создавалась турбулентность внутри сварных швов.

Шаг 7: Собираем всё вместе

Начните с закрепления фланца и заглушек (выпускного коллектора) на турбине. Тогда закрепите корпус камеры сгорания и, наконец, крышку инжектора основного корпуса. Если вы всё сделали правильно, то ваша поделка должна быть похожа на вторую картинку ниже.

Важно отметить, что турбинные и компрессорные секции можно вращать относительно друг друга, ослабив зажимы в середине.

Исходя из ориентации частей, нужно будет изготовить трубу, которая соединит выпускное отверстие компрессора с корпусом камеры сгорания. Эта труба должна быть такого же диаметра, как выход компрессора, и в конечном счёте крепиться к нему шлангом соединителем. Другой конец нужно будет соединить заподлицо с камерой сгорания и приварить его на место, как только отверстие было обрезано. Для своей камеры, я использовать кусок согнутой 9 см выхлопной трубы. На рисунке ниже показан способ изготовления трубы, которая предназначена для замедления скорости воздушного потока перед входом в камеру сгорания.

Для нормальной работы нужна значительная степень герметичности, проверьте сварные швы.

Шаг 8: Изготавливаем рассеиватель

Рассеиватель позволяет воздуху входить в центр камеры сгорания, при этом сохранять и удерживать пламя на месте таким образом, чтобы оно выходило в сторону турбины, а не в сторону компрессора.

Отверстия имеют специальные названия и функции (слева направо). Небольшие отверстия в левой части являются основными, средние отверстия являются вторичными, и самые большие на правой стороне являются третичными.

Основные отверстия подают воздух, который смешивается с топливом.
Вторичные отверстия подают воздух, который завершает процесс сгорания.
Третичные отверстия обеспечивают охлаждения газов до того, как они покинут камеру, таким образом, чтобы они не перегревали турбинных лопаток.

Чтобы сделать процесс расчета отверстия легким, ниже представлена , что будет делать работу за вас.

Поскольку наша камера сгорания 25 см в длину, необходимо будет сократить рассеиватель до этой длины. Я хотел бы предложить сделать её почти на 5 мм короче, чтобы учесть расширение металла, во время нагрева. Рассеиватель по-прежнему будет иметь возможность зажиматься внутри конечных колец и «плавать» внутри них.

Шаг 9:

Теперь у вас есть готовый рассеиватель, откройте корпус КС и вставьте его между кольцами, пока он плотно не войдет. Установите крышку инжектора и затяните болты.

Для топливной системы необходимо использовать насос, способный выдавать поток высокого давления (по меньшей мере 75 л/час). Для подачи масла нужно использовать насос способный обеспечить давление в 300 тис. Па с потоком 10 л/час. К счастью, один и тот же тип насоса можно использовать для обеих целей. Мое предложение Shurflo № 8000-643-236.

Представляю схему для топливной системы и системы подачи масла для турбины.

Для надежной работы системы рекомендую использовать систему регулируемого давления с установкой обходного клапана. Благодаря ему поток, который прокачивают насосы всегда будет полным, а любая неиспользованная жидкость будет возвращена в бак. Эта система поможет избежать обратного давления на насос (увеличит срок службы узлов и агрегатов). Система будет работать одинаково хорошо для топливных систем и системы подачи масла. Для масляной системы вам нужно будет установить фильтр и масляный радиатор (оба из них будут установлены в линию после насоса, но перед перепускным клапаном).

Убедитесь, что все трубы, идущие к турбине выполнены из «жесткого материала». Использование гибких резиновых шлангов может закончиться катастрофой.

Ёмкость для топлива может быть любого размера, а масленый бак должен удерживать по меньшей мере 4 л.

В своей масляной системе использовал полностью синтетическое масло Castrol. Оно имеет гораздо более высокую температуру воспламенения, а низкая вязкость поможет турбине в начале вращения. Для снижения температуры масла, необходимо использовать охладители.

Что касается системы зажигания, то подобной информации достаточно в интернете. Как говорится на вкус и цвет товарища нет.

Шаг 10:

Для начала поднимите давление масла до минимума 30 МПа. Наденьте наушники и продуйте воздух через двигатель воздуходувкой. Включите цепи зажигания и медленно подавайте топливо, закрывая игольчатый клапан на топливной системе до тех пор, пока не услышите «поп», когда камера сгорания заработает. Продолжайте увеличивать подачу топлива, и вы начнете слышать рёв своего нового реактивного двигателя.

Спасибо за внимание

Многие конструкторы авиадвигателей были уверены, что построить настоящий турбореактивный двигатель для авиамоделей невозможно даже теоретически. Тем не менее такие двигатели не только существуют, но и летают более десяти лет.

Александр Грек

МиГ-29 — один из самых популярных самолетов среди «реактивных» авиамоделистов. Эта любовь объясняется превосходной аэродинамикой прототипа

Самый сложный в мире набор для сборки реактивной модели МиГ-29 с двумя турбореактивными двигателями и гидравлической системой уборки шасси выпускает немецкая компания Composite-ARF. На разработку и доводку модели было потрачено три года. Цена набора без двигателей и радиоуправления — 8 500 евро. Точность изготовления моделей просто фантастическая! Скрупулезно имитируется все, вплоть до окалины на соплах истребителя

Jetcat P-160: серийный модельный турбореактивный авиадвигатель с отклоняемым вектором тяги и, собственно, тягой в 16 кг

Если бы не пилот рядом, реактивную модель на фотографии можно было бы легко принять за настоящий самолет

Накачка самолетной пневматической системы

Если бы не чемоданчики и люди на взлетной полосе, все это можно было бы принять за фотографию очереди самолетов на рулежной дорожке обычного аэродрома

Для управления реактивным самолетом используется аппаратура с максимальным количеством каналов. Многие моделисты конструируют такие пульты самостоятельно. Рекордсмен среди серийных пультов — 14-канальная Futaba

Легенда в мире реактивного моделизма, конструктор из Германии Питер Михель, прославился созданием многомоторных турбореактивных моделей-копий больших пассажирских авиалайнеров: Concorde, Ил-62, Boeing-747, Airbus A-380. Финансируют постройку этих дорогостоящих летающих моделей либо производители самолетов, либо пассажирские авиакомпании

Наши чемпионы: команда RUSJET со своим рекордным самолетом, завоевавшие «серебро» на Чемпионате мира 2007

Новейший сверхманевренный МиГ-29ОВТ застыл на взлетной полосе, слегка шевеля соплами двигателей с отклоняемым вектором тяги. Затем раздался свист турбин, и, присев, самолет начал стремительный разбег по взлетной полосе военного аэродрома. Взлет — и он свечой ушел в небо, после чего на глазах восхищенных зрителей начал крутить фигуры высшего пилотажа: кобру Пугачева, колокол, двойной кульбит и другие, названия которым даже еще не придуманы. Выполнив программу, истребитель зашел на посадку и плавно подкатил к лучшему шоу-пилоту Италии Себастьяно Сильвестре. Лишь тут стало видно, что МиГ хвостовым оперением едва достает пилоту до пояса.

Пионеры с огнетушителями

Запуск первых модельных турбореактивных двигателей, рассказывает нам пионер этой техники в России Виталий Робертус, напоминал небольшой подвиг. Для запуска была строго необходима команда из четырех человек. Они обступали модель самолета, первый — держа в руках водолазный баллон со сжатым воздухом, второй — баллон с бытовым газом, третий — огнетушитель побольше, а четвертый, с пультом управления, был собственно пилотом. Последовательность запуска была следующей. Сначала сжатым воздухом дули на крыльчатку компрессора, раскручивая его до 3000 оборотов в минуту. Потом подавали газ и поджигали его, пытаясь получить устойчивое горение в камерах сгорания. После этого надо было умудриться переключиться на подачу керосина. Вероятность благополучного исхода была крайне мала. Как правило, в половине случаев случался пожар, вовремя не срабатывал огнетушитель, и от турбореактивной модели оставались одни головешки. Бороться с этим на первоначальном этапе пытались простыми методами — увеличив команду запуска еще на одного человека с дополнительным огнетушителем. Как правило, после просмотра видеозаписей таких подвигов энтузиазм потенциальных турбореактивных моделистов быстро испарялся.

Отец модельного ТРД

Рождению модельных турбореактивных авиадвигателей, как, впрочем, и полноразмерных, мы обязаны германским инженерам. Отцом микротурбин принято считать Курта Шреклинга, создавшего простой, технологичный и дешевый в производстве двигатель еще лет двадцать назад. Примечательно, что он в деталях повторял первый немецкий турбореактивный двигатель HeS 3, созданный Пабстом фон Охайном в далеком 1939 году (см. статью на стр. 46). Одноконтурный центробежный компрессор, посаженный на один вал с одноконтурной же турбиной. Конструкция была сколь простой, столь и выдающейся. Шреклинг выбрал центробежный компрессор из-за простоты реализации и меньших требований по допускам — он обеспечивал вполне достаточное увеличение давления в 2,4−2,7 раза.

Крыльчатку компрессора Шреклинг делал из дерева (!), усиленного углеволокном. Самодельное колесо турбины было изготовлено из 2,5-миллиметровой жести. Настоящим инженерным откровением была камера сгорания с испарительной системой впрыска, где по змеевику длиной примерно в 1 м подавалось топливо. При длине всего в 260 мм и диаметре 110 мм двигатель весил 700 г и выдавал тягу в 30 Н! Это до сих пор самый тихий ТРД в мире, потому как скорость покидания газа в сопле двигателя составляла всего 200 м/с. Во все это верится с трудом — один человек в одиночку проделал путь, который на полстолетия раньше не могли осилить государства. Тем не менее двигатель Шреклинга был создан, на нем летали модели самолетов, и по лицензии производство наборов для самостоятельной сборки наладили несколько стран. Самым известным стал FD-3 австрийской фирмы Schneider-Sanchez.

Первыми полностью собранными серийными авиамодельными турбинами были JPX-Т240 французской фирмы Vibraye и японская J-450 Sophia Precision. Удовольствие было недешевым, одна «София» стоила в 1995 году $5800. И надо было обладать очень весомыми аргументами, чтобы доказать супруге, что турбина намного важнее, чем новая кухня, и что старое семейное авто вполне может протянуть еще пару лет, а вот с турбиной для самолетика ждать ну никак нельзя.

Почти космический корабль

Вторую революцию в мини-турбиностроении произвела немецкая компания JetCat. «Году в 2001-м в каком-то западном авиамодельном магазине мне в руки попался каталог Graupner, — вспоминает Виталий Робертус, — в нем я наткнулся на описание JetCat P-80 — турбины с автоматическим запуском. ‘Щелкните выключателем на передатчике, через 45 секунд турбина сама раскрутится, заведется и передаст управление на передатчик", уверял каталог. В общем, не поверив, но набрав необходимые $2500, я вернулся в Россию счастливым обладателем первого в стране модельного турбореактивного двигателя. Был счастлив несказанно, будто купил собственный космический корабль! Но самое главное — каталог не врал! Турбина действительно запускалась единственной кнопкой».

Умная турбина

Главное ноу-хау немецкой компании — электронный блок управления турбиной, разработанный Херстом Ленерцем. Как же работает современная авиационная турбина?

JetCat добавила к уже стандартной турбине Шреклинга электрический стартер, датчик температуры, оптический датчик оборотов, насос-регулятор и электронные «мозги», которые заставили все это вместе работать. После подачи команды на запуск первым включается электрический стартер, который и раскручивает турбину до 5000 оборотов. Далее через шесть форсунок (тоненькие стальные трубочки диаметром 0,7 мм) в камеру сгорания начинает поступать газовая смесь (35% пропана и 65% бутана), которая поджигается обычной авиамодельной калильной свечой. После появления устойчивого фронта горения в форсунки одновременно с газом начинает подаваться керосин. По достижении 45 000−55 000 оборотов в минуту двигатель переходит только на керосин. Затем опускается на малые (холостые) обороты (33 000−35 000). На пульте загорается зеленая лампочка — это означает, что бортовая электроника передала управление турбиной на пульт радиоуправления. Все. Можно взлетать.

Последний писк микротурбинной моды — замена авиамодельной калильной свечи на специальное устройство, распыляющее керосин, который, в свою очередь, воспламеняет раскаленная спираль. Подобная схема позволяет и вовсе отказаться от газа при старте. У такого двигателя два недостатка: увеличение цены и потребления электроэнергии. Для сравнения: керосиновый старт потребляет 700−800 мАч аккумулятора, а газовый — 300−400 мАч. А на борту самолета, как правило, стоит литий-полимерный аккумулятор емкостью в 4300 мАч. Если использовать газовый старт, то перезаряжать его в течение дня полетов не потребуется. А вот в «керосиновом» случае придется.

Внутренности

Реактивные самолеты стоят особняком в мире авиамоделизма, федерация реактивной авиации даже не входит в FAI. Причин много: и сами пилоты помоложе, и «входной билет» подороже, и скорости повыше, и самолеты посложнее. Турбинные самолеты маленькими не бывают — 2−2,5 м в длину. Турбореактивные двигатели позволяют развивать скорость от 40 до 350 км/ч. Можно и быстрее, но тогда непонятно, как управлять. Обычная скорость пилотирования составляет 200−250 км/ч. Взлет осуществляется на скорости 70−80 км/ч, посадка — 60−70 км/ч.

Такие скорости диктуют совершенно особые требования по прочности — большинство элементов конструкции в 3−4 раза прочнее, чем в поршневой авиации. Ведь нагрузка растет пропорционально квадрату скорости. В реактивной авиации разрушение неправильно рассчитанной модели прямо в воздухе — вполне обычное явление. Огромные нагрузки диктуют и специфические требования к рулевым машинкам: начиная от силы в 12−15 кгс до 25 кгс на щитках и закрылках.

Механизация самолета — отдельный разговор. Без механизации крыла скорость при посадке может составить 120−150 км/ч, что почти наверняка грозит потерей самолета. Поэтому реактивные самолеты оборудуют как минимум закрылками. Как правило, есть воздушный тормоз. На наиболее сложных моделях устанавливают и предкрылки, которые работают как при взлете-посадке, так и в полете. Шасси — разумеется, убирающееся — снабжается дисковыми или барабанными тормозами. Иногда на самолеты ставят тормозные парашюты.

Все это требует множества сервомашинок, которые потребляют массу электроэнергии. Сбой в питании почти наверняка приводит к катастрофе модели. Поэтому вся электропроводка на борту дублируется, дублируются и источники питания: их, как правило, два по 3−4 А. Плюс — отдельный аккумулятор для запуска двигателей.

Даже целая батарея сервомашинок не решает все самолетные проблемы: щитки, шасси, створки шасси и другие сервисные механизмы снабжены электронными клапанами, секвенсерами и пневмоприводами, которые запитываются от бортового баллона со сжатым воздухом в 6−8 атмосфер. Как правило, полной зарядки хватает на 5−6 выпусков шасси в воздухе.

На очень сложных и тяжелых моделях пневматика уже не работает — не хватает давления воздуха. На них применяют гидравлические тормозные системы и системы уборки шасси. Для этого на борту устанавливается небольшой насос, поддерживающий постоянное давление в системе. С чем так пока и не могут справиться моделисты, так это с постоянным подтеканием миниатюрных гидравлических систем.

Из коробки

Реактивные авиамодели — хобби не для начинающих и даже не для продвинутых авиамоделистов, а для профессионалов. Слишком велика цена ошибки, слишком трудно ее не совершить. Виталий, например, за пять лет разбил десять моделей. А ведь он серебряный призер чемпионата мира!

Самостоятельное изготовление готовой модели — дело дорогое, долгое (около трех лет) и кропотливое. Это практически изготовление настоящего самолета: с чертежами, аэродинамическими трубами и экспериментальными прототипами. Как правило, делают копии хорошо летавших «взрослых» самолетов в масштабе от 1:4 до 1:9, тут главное — уложиться в конечный размер от двух до трех метров. Простая копия летать будет плохо, если вообще будет летать — в аэродинамике простое масштабирование не работает. Поэтому, сохраняя пропорции, полностью пересчитывают профили крыла, рулевые поверхности, воздухозаборники и т. д. — недаром многие из реактивных моделистов заканчивали Московский авиационный институт. Но даже тщательный расчет не спасает от ошибок — требуется разбить от трех до пяти прототипов, прежде чем модель будет «вылизана». Первый прототип теряют, как правило, из-за проблем с центровкой, второй — с рулевыми поверхностями, прочностью и т. д.

Впрочем, большинство авиамоделистов собирают модели не для того, чтобы их строить, а для того, чтобы летать. Поэтому очень удачные модели тиражируются на современных заводах и продаются в качестве наборов для самостоятельной сборки. Самый авторитетный производитель — немецкая компания Composite-ARF, на заводе которой корпуса и крылья изготавливают на самом настоящем конвейере с немецким же качеством. В тройку лидеров также входят германо-венгерский AIRWORLD и американский BVM Jets. Сделанные из самых современных материалов — стекло- и углепластика, — наборы для изготовления турбореактивных самолетов по стоимости на порядок отличаются от аналогичных наборов для поршневого авиамоделизма: цены стартуют от Є2000. При этом, чтобы из набора сделать летающую модель, надо затратить огромное количество сил — новичкам это просто не под силу. Но оно и понятно — это же самый настоящий современный самолет. На соревнованиях, например, уже никого не удивишь моделями с двигателями с отклоняемыми векторами тяги. В отличие, увы, от строевых воинских частей, где таких самолетов днем с огнем не сыщешь.

Наши чемпионы

Реактивные авиамоделисты — это особая всемирная тусовка. Их главная организация, Международный комитет по реактивным моделям IJMC, раз в два года устраивает главное реактивное шоу — чемпионат мира. Впервые российская команда RUSJET принимала в нем участие в 2003 году в Южной Африке (50 участников). Потом была Венгрия-2005 (73 участника) и в этом году Северная Ирландия (100 участников).

IJMC, пожалуй, самая неформальная модельная ассоциация — кстати, не имеющая ничего общего с поршнево-планерной FAI. Попытка объединиться была, но после встречи стороны расстались без сожалений. «Реактивный комитет» более молодой и амбициозный, делает основной упор на шоу, «старенький» FAI — приверженец классики. Собственно, поэтому соревнования IJMC собирают свыше ста участников, а в некоторых древних дисциплинах FAI выступает пяток спортсменов. Но оставим разногласия федерациям, а сами вернемся к реактивной авиации.

Наиболее эффектный чемпионат мира по радиоуправляемым моделям-копиям проходит в два этапа, на каждом из них участник набирает 50% очков. Первый — это стендовая оценка модели, где судьи дотошно оценивают соответствие оригиналу, сравнивая выставленную модель с чертежами и фотографиями. Кстати, на последнем чемпионате мира, проходившем в Северной Ирландии с 3 по 15 июля 2007 года, наша команда RUSJET с копией BAe HAWK TMk1A 208 SQUADRON RAF Valley 2006 Display Team (таково полное название) на стенде набрала наибольшее количество очков. Но все, конечно, решают полеты. Каждый участник выполняет три зачетных полета, из которых два лучших идут в итоговый зачет. Не каждый самолет доживает до итогового зачета. В Африке разбились восемь моделей, в Венгрии — четыре, на нынешнем чемпионате — две. Кстати, RUSJET на своих первых двух чемпионатах потеряла модели как раз в катастрофах. Тем более значительным выглядит наше второе место в чемпионате мира этого года, где российским пилотам удалось перелетать немцев — непререкаемых авторитетов в малой реактивной авиации. «Это все равно что на ‘Формуле-1" объехать Шумахера», — говорит пилот RUSJET Виталий Робертус.

Ну что, понравилось? А ведь еще существуют турбовинтовые модели самолетов и турбореактивные вертолеты. Не верите? Я сам видел.