Пропеллеры для кордовых пилотажных F2B моделей - "Discovery Universal"

"Discovery Universal" - Лёгкие деревянные пропеллеры (воздушные винты) для ДВС кордовых пилотажных моделей самолётов класса F2B, лево и правостороннего вращения, с постоянным и переменным шагом. Разработанные Юрием Яценко, произведённые с помощью технологии ЧПУ.

Кордовые пилотажные F2B пропеллеры "Discovery Universal"

Воздушный винт (пропеллер) – основная деталь модели преобразующая мощность мотора в энергию движения. Для гоночных (класса F2C), скоростных (F2A) и бойцовых моделей (F2D) главный показатель пропеллера – КПД. Для кордовой пилотажной модели класса F2B назначение винта сложнее. Он не только создаёт тягу, он должен, совместно с мотором, выдерживать постоянную скорость полёта модели. Поэтому пилотажный пропеллер многофункциональный. Кроме создания тяги в обычном понимании, он создаёт обратную тягу при разгонах и полёте модели вниз. Для этой цели профиль лопастей такого винта отличается от традиционного профиля других пропеллеров (так же, как профиль крыла пилотажного самолёта в сторону симметрии от профиля, к примеру, пассажирского самолёта). Кроме этого, для эффективного торможения модели при уменьшении оборотов мотора, пилотажные пропеллеры имеют, как правило, меньший шаг на конце лопасти (среди пилотажников это называют “разгрузить лопасть”, иностранцы это называют “прогрессивным шагом винта”).

Пилотажный пропеллер - это баланс между максимальным возможным КПД и комплексом других требований к его работе. Только правильно подобранный баланс даст возможность модели лететь стабильно при разной скорости ветра, от 0 до максимально допустимой по правилам- 9 м/сек. Выбор винта  характеризуется следующими параметрами: материал, диаметр, шаг (постоянный или переменный), вес, жёсткость лопасти, крутящий момент, толщина лопасти, профиль лопасти в сечении, конфигурация лопасти, количество лопастей пропеллера. Многие из указанных параметров взаимосвязаны. Изменение только одного параметра может радикально изменить характер полёта модели, хороший винт – это половина успеха модели. Невозможно полностью рассчитать пропеллер. Расчеты всегда предварительны, это первое приближение. Подбор винта – это опыт плюс эксперименты.

Из моего опыта, лучший материал для пропеллера - дерево. Оно имеет самые подходящие вес, жёсткость и твёрдость. Которые создают необходимые параметры для пилотажного винта. У меня есть опыт создания также углепластиковых (карбоновых) пропеллеров, но будучи точной копией деревянного они не имели тех же положительных характеристик (для кордовой пилотажной модели).

Естественное преимущество “углепластиковых” пропеллеров это стабильная геометрия. Больший вес винта увеличивает гироскопический момент, что увеличивает вращающий момент на модель вокруг оси фюзеляжа,  что проявляется неприятным поведением модели на некоторых участках фигур, уменьшением натяжения или “креном” модели от правильного положения в ту или иную сторону. Особенно при резких углах, модель буквально “корёжит”, необъяснимо и нелогично для пилота. Капроновые (нейлоновые) винты имеют те же недостатки, плюс меньшую жесткость и прочность чем углепластиковые и деревянные пропеллеры.

Для лучшего понимания гироскопического действия винта вы можете провести эксперимент. Возьмите колесо от велосипеда за ось двумя руками перед собой. Попросите кого-то раскрутить колесо. Теперь попробуйте наклонить раскрученное колесо. Вы почувствуете силу, которая пытается повернуть колесо в другую плоскость, причём эта сила будет сильней, чем ваше усилие. 

Если вы попробуете наклонить колесо резко, по всей вероятности вы его не удержите в руках. Это и есть действие гироскопического момента. Этот момент от пропеллера и “корёжит” модель (точнее её положение, траекторию, меняет реакцию на движение ручки и натяжение корда) в воздухе. Попробуйте наклонить колесо то в одну, то в другую сторону. Вы поймёте, почему поведение модели при прямых и обратных фигурах отличается. Момент кренить модель в разные стороны. То в круг, то из круга.  То увеличивает эффективность рулей высоты, то уменьшает. То увеличивает натяжение корда, то уменьшает.

Чем больше обороты пропеллера и его вес, чем резче разворот (радиус) тем больше воздействие гироскопического момента на модель. По этой причине радиопилотажники вынуждены были создать систему соосных  винтов (два вращающихся в разные стороны пропеллера). чтобы уйти от воздействия гироскопического момента на полёт модели. Только после этого вздохнули с облегчением. Модель стала управляться логично. Тяжёлый планетарный редуктор (около 0,7 кг плюс) оказался меньшим злом для них, чем гироскопический момент. Модель перестало валит в сторону на петлях, вращать на вертикалях, изменениях оборотов, переходах с одного радиуса на другой.

Индивидуальное изготовление деревянного пропеллера дело хлопотное. Получить два одинаковых винта практически невозможно. Я общался с многими пилотажниками. Как правило, каждый из них имел один “волшебный” винт, на котором и летал всё время. Остальные, запасные, как правило, чем-то не устраивали. При всём желании спортсмены не могут повторить те же характеристики строгая пропеллеры вручную. Малейшие, невидимые отклонения профиля,  шага, и веса приводят к совсем другим ощущениям  на ручке, как будто пилотируешь другую модель.

Я нашёл способ изготовления винтов стабильных параметров, применив фрезеровку с использованием станка ЧПУ. Создав много 3D моделей и меняя параметры профиля, шага, диаметра, я нашёл оптимальные геометрические параметры пропеллера. 

Постоянный шаг лопасти даёт максимальный КПД но требует безупречной работы мотора для того, чтобы поддерживать постоянную скорость. Мотор (совместно с баком) должен дозировано добавлять обороты при полете  вверх и снижать при полёте модели вниз и при разгоне ветром. Весьма деликатная и кропотливая настройка.

Более универсальный пропеллер - с переменным шагом, уменьшенным к концу лопасти (разгруженный). КПД  ниже, но винт более чувствителен к изменению оборотов мотора, имеет эффект пропеллера изменяемого шага. Он более эффективно тормозит модель при разгоне ветром и опускании носа модели вниз. Это наиболее часто используемые винты.
 
Вопрос о разных винтах для разной погоды для многих спортсменов актуален. На своём опыте я пришёл к выводу, что правильно иметь один универсальный пропеллер для всех погодных условий. Используя один винт, вы привыкаете к постоянной одинаковой реакции модели. А необходимые тяговые характеристики меняете только регулировкой оборотов двигателя. Это даёт стабильность результата, так как, заменив пропеллер, вы неизбежно сталкиваетесь с необходимостью привыкнуть к изменению реакции модели на ручку. На соревнованиях у вас на это не будет времени, как правило. Это всё равно что, поменять модель.

Двухлопастный пропеллер универсален и легче повторяем. Есть спортсмены, использующие 3-х лопастные (реже- 4-х лопастные) винты. Увеличение количества лопастей улучшает способность винта бороться с подгоном, но требует уменьшение диаметра, для того же мотора. Многолопастный пропеллер меньшего диаметра делает модель более мягкой (как говорят, «тупой») в пилотировании, плюс увеличивает гироскопический момент (смотри выше), т.к. он тяжелее..

Кроме того многолопастные винты требуют очень узкого диапазона регулировки мотора по оборотам. Ошибку в регулировке двухлопастного винта можно скрыть мастерством пилотирования. Многолопастный пропеллер при такой же ошибке или «не потянет» модель на фигуры, или «погонит» так, что ничего толкового не изобразишь. Опять же, многолопастный винт труднее повторить. 
Все решает необходимость, желание и дело вкуса.  

Мои пропеллеры разрабатывались чтобы держать скорость полёта на фигурах постоянной, поэтому названы "Универсальными"("Discovery Universal")

Дерзайте, успехов. 

Юрий Яценко

Размеры диаметр-шаг  в миллиметрах  (и в дюймах)	Вес	Диаметры  отверстия	Объём двигателя   (для F2B моделей)	Фото
228-130 мм (9.0"- 5.0")	~9 гр.	6 мм	2,5 см³
254-150 мм (10.0"- 6.0")	~13 гр.	6,7,8 мм	5 - 7 см³
280-150 мм (11.0"- 6.0")	~14-16 гр.	6,7,8 мм	6,5 - 8 см³
305-150 мм (12.0"- 6.0")	~19 гр.	6,7,8 мм	7 - 9 см³
330-150 мм (13.0"- 6.0")	~19 гр.	6,7,8,9 мм	9 - 10 см³
340-150 мм (13.4"- 6.0")	~20-23 гр.	6,7,8,9 мм	10 см³
350-150 мм (13.8"- 6.0")	~20-23 гр.	6,7,8,9 мм	11 - 12 см³
360-150 мм (14.2"- 6.0")	~20-23 гр.	6,7,8,9 мм	12,5 см³