МЕтодика ускоренной летной подготовки в классе скоростных моделей

Методика

ускоренной летной подготовки юных авиамоделистов

 в классе моделей F-2-A.

Автор: Тютин Владимир Федорович,

педагог высшей категории авиамодельного объединения

1.Введение.

Соревнования по скоростным моделям самолетов среди младших школьников являются самыми массовыми из всех классов кордовых моделей на областных соревнованиях Нижегородской области. Это объясняется сравнительной простотой самих моделей и несложной программой полета. Для получения зачета пилоту требуется провести свою модель на высоте от 1 до 3 метров в течение 12 кругов, из которых 10 являются зачетными при измерении скорости, а первые два круга после сигнала (поднятием руки) для компенсации возможного предварительного подгона модели пилотом. С такой программой полета справляются, как правило, все участники соревнований.

Однако, соревнования по скоростным моделям самолетов среди юношей (старших школьников) проводятся по всем правилам FAI к данному классу моделей F-2-A. Одним из основных требований к проведению соревнований в этом классе моделей является необходимость постановки ручки управления моделью на специальный пилон, устанавливаемый в центре кордодрома. Этот пилон (авиамоделисты называют его «вилкой») необходим для исключения подгона пилотом своей модели во время прохождения мерной базы. Правила проведения соревнований в классе F-2-A приведены в Приложении 1.

 Скоростные модели самолетов класса F-2-A даже с серийными двигателями ЦСТКМ-2,5КР летают с высокими скоростями более 200 км/час, поэтому постановка на «вилку» летящей с такой скоростью модели и управление ею становится сложным испытанием для начинающих выступать в этом классе авиамоделистов. При ошибках в пилотировании, связанных, как правило, с переносом внимания с модели на ручку управления и «вилку», происходит падение летящей с высокой скоростью модели на землю, приводящее к полному разрушению сложной и дорогой модели.

 Сложность изготовления скоростной модели определяется высокими механическими нагрузками на модель при полете и посадках, а также повышенными требованиями к аэродинамике.

В скоростных моделях F-2-A используются:

- дюралюминиевый поддон-моторама, изготавливаемая на токарном и фрезерном станках с высокой точностью;

- крыло, согнутое и склеенное специальным клеем из дюралюминиевой фольги толщиной 0,3 мм;

- резонансный глушитель, изготовленный из алюминиевых трубок методом тонкостенной вытяжки на токарном станке и последующей пайкой высокотемпературным припоем для алюминия;

- качалка управления из стали, изготавливаемая на токарном и фрезерном станках;

- узел крепления крыла к мотораме из дюралюминия, изготавливаемая на токарном и фрезерном станках с последующей слесарной доводкой;

- липовый или бальзовый фюзеляж, выдолбленный изнутри для облегчения и размещения топливного бака, систем управления и выключения двигателя;

- стабилизатор с рулем управления;

- капот для улучшения аэродинамики модели.

Собранные модели тщательно шлифуются и окрашиваются устойчивыми к топливу красками.

 Чертеж скоростной модели самолета класса F-2-A, опубликованный в журнале “Крылья Родины» № 8 за 1989 год, приведен в Приложении 2. На рис.1 приведена фотография спортивной скоростной модели этого класса.

Рис. 1. Скоростная модель самолета класса F-2-A.

2. Теоретическое обоснование методики.

В основе предлагаемой методики ускоренной летной подготовки лежит метод имитации высоких угловых скоростей вращения пилота вокруг «вилки», вызванных большими линейными скоростями  полета современных скоростных моделей, аналогичными угловыми скоростями, полученными при полете простых тренировочных моделей с малыми линейными скоростями, но на меньших радиусах (длине корд).

В таблице 1 приведено время прохождения мерной базы (1 км) для скоростных моделей класса F-2-A, летящих с различными скоростями на стандартных кордах диаметром 0,4 мм и длиной 17,69 м (база – 9 кругов).

Таблица 1.

Время прохождения мерной базы скоростными моделями самолетов.

Скорость полета модели, [км/час]	150	160	170	180	190	200	210	220	230
Время прохождения базы, [с]	24	22,5	21,18	20	19	18	17,14	16,36	15,65

Таким образом, авиамоделист, пилотирующий скоростную модель, летящую со скоростью, например 200 км/час, совершает 9 оборотов вокруг «вилки» за 18 с.

Аналогичную угловую скорость вращения пилота можно получить при значительно меньших линейных скоростях полета модели за счет соответствующего подбора радиуса полета (длины корд).

Угловая скорость вращения пилота вокруг «вилки» определяется формулой:

ω = V/R                                                                                (1)

где:

ω – угловая скорость вращения;

V – скорость полета модели;

R – радиус, длина корд.

  Обозначим скорость полета спортивной модели за V₁, а длину корд R₁. Тогда для этой модели угловая скорость полета будет составлять:

ω₁ = V₁/R₁                                                                                (2)

Для тренировочной, скоростной модели аналогично:

ω₂ = V₂/R₂                                                                                (3)

Теперь можно рассчитать необходимую длину корд для получения с помощью тренировочной модели той же угловой скорости, что и для спортивной модели:

                                    ω₂ = ω₁                                                                                   (4)

V₂/R₂ = V₁/R₁                                                                            (5)

    R₂  = R₁V₂/ V₁                                                                           (6)

Приведем для примера расчет длины корд для тренировочной модели, летящей со скоростью 100 км/час и имитирующей полет со скоростью 200 км/час на стандартных кордах. Напомним, что для моделей класса F-2-A длина корд равна 17,69 м.

    R₂  = 17,69 × 100/200 = 8,845 м                                                                          (7)

При таком радиусе полета модель за 9 кругов пролетит расстояние равное:

    L₂  = 2 π R₂  × 9  = 500 м                                                                     (8)

А время прохождения дистанции составит:

    τ₂  = L₂ / V₂  = 0,5км/100км/час = 0,005 час = 18 с                                           (9)

Таким образом, с помощью укорачивания корд на простой тренировочной модели можно получить точно такую же угловую скорость вращения пилота вокруг «вилки», как и для сложной спортивной модели, летящей со значительно большей скоростью.

3.     Рекомендованный порядок проведения тренировок.

3.1. Необходимое оборудование.

Для проведения полноценной тренировки требуется:

- «вилка» управления для скоростных моделей, установленная на кордодроме;

- скоростная модель класса F-2-A;

- стартовое оборудование (ручка управления со штырем, корды, топливо, тележка, стартер, аккумулятор, воздушные винты, заправка, инструмент);

- секундомер;

- тренировочная модель с кордами и ручкой управления со штырем;

- материалы для ремонта в полевых условиях (рейки, резина, изолента, супер-клей).

3.2. «Полеты без модели».

Тренировка начинается с отработки приемов установки ручки управления на пилон «вилки» без подсоединения к ручке корд и моделей. При этом пилот, удерживая ручку управления в руке, совершает вращение вокруг «вилки» с вытянутой рукой (имитируя управление моделью), при этом он держится свободной рукой за вращающееся основание «вилки».

  «Вилка», пилот и его руки находятся в одной плоскости. При таком положении легче сопротивляться центробежной силе летящей модели (см. рис.2).

Рис.2. Начало упражнения постановки ручки на «вилку».

 Постепенно уменьшая угловую скорость своего вращения, он подводит руку с ручкой управления к «вилке» (см. рис. 3)и пытается установить штырь ручки в захваты «вилки» (см. рис.4).

Рис. 3. Ручка управления подводится

к «вилке».

Рис.4. Ручка управления устанавливается в захваты «вилки».

После этого, он, не прекращая своего вращения, потянув ручку управления на себя и вверх, снимает ручку с «вилки». Прием повторяется до выработки «автоматических» навыков постановки ручки управления на «вилку», можно сказать «с закрытыми глазами». При этом целесообразно постепенно увеличивать угловую скорость вращения пилота. Необходимо обращать внимание на положение ног пилота при вращении. Движения с приставлением одной ноги к другой, которые наиболее характерны при вращениях с малыми угловыми скоростями, недопустимы, т. к. при больших угловых скоростях приведут к «спотыканию». Пилот должен «бежать» вокруг «вилки» по возможно меньшему радиусу.

3.3. Запуски тренировочной модели.

Длина корд берется обычная для тренировочных моделей. Это могут быть корды диаметром 0,3 мм и длиной 15,92 м. Особых требований к тренировочной модели нет. Даже с серийным двигателем КМД-2,5 простые в изготовлении контурные модели первоначального обучения летают со скоростью ~ 100 км/час. Тем не менее, я рекомендую использовать контурную, скоростную модель самолета, взлетающую с тележки. Фотография такой модели приведена на рис.5. При использовании такой модели тренировка становится более насыщенной, т.к. ведется отработка взлета с тележки, аналогично моделям класса F-2-A.

 Описание и чертеж контурной, скоростной модели, опубликованный в журнале «Моделист-конструктор» № 8 за 1999год, приведен в Приложении 3. Я рекомендую заменить у этой модели стойку шасси на костыль и использовать для взлета тележку. Чертеж тележки приведен в Приложении 4.

Рис. 5. Тренировочная, скоростная модель самолета.

Пилот взлетает на тренировочной модели, и после ее выравнивания начинает ставить ручку на «вилку». При небольшой угловой скорости вращения и после предварительных тренировок с одной ручкой ему это, как правило, удается сделать. Тренер, убедившись в том, что пилот ровно пилотирует модель, не отвлекаясь на ручку управления, дает команду: «База». По этой команде, по предварительной договоренности, пилот снимает ручку с «вилки» и после непродолжительного полета (несколько секунд) начинает вновь ставить ручку управления на «вилку». Как только пилоту удается «успокоить» модель в ровном горизонтальном полете «на вилке» тренер командует: «База». Процесс повторяется до выработки топлива в баке. Практика показывает, что в течение одного полета пилоту удается более 10 раз поставить ручку управления на «вилку». При этом с каждым разом повышается уверенность в действиях пилота. Полет можно повторить, если, по мнению тренера, у пилота нет «автоматизма» в действиях на данной угловой скорости. Если же действия пилота уверенные и спокойные, а после установки на «вилку» он также быстро «успокаивает» модель и уверенно пилотирует ее на «вилке» то можно приступать к укорачиванию корд.

Корды укорачиваются на 2 метра. Полет повторяется аналогично предыдущему. Тренер измеряет время прохождения  моделью 9 кругов. При этом положение ручки управления – на «вилке» или нет, значения не имеет. С помощью секундомера тренер оценивает, какую скорость спортивной модели они в настоящий момент имитируют. Если действия пилота в этом полете уверенные, то можно еще укоротить корды на 2 метра, либо повторить полет.

В таблице 2 приведены для примера время прохождения базы (9 кругов) тренировочной моделью летящей с линейной скоростью 100 км/час, «скорость спортивной скоростной модели», полет которой имитируется в зависимости от длины корд.

Таблица 2.

Изменение времени прохождения базы моделью, летящей со скоростью 100 км/час, от длины корд и соответствующая этому времени скорость модели класса F-2-A.

Длина корд [м]	Время прохождения  Базы [с]	Скорость модели F-2-A [км/час]
15,92	36	100
14	28,5	126
12	24,4	147
10	20,4	176
9	18,3	196
8	16,3	220

Предлагаемая методика позволяет в течение шести полетов пройти путь от скорости 100 км/час до 220 км/час, при этом более 60 раз поставить ручку управления моделью на «вилку».

 Для сокращения времени на подготовительные операции не требуется точно измерять длину корд при очередном укорачивании, это можно выполнять приблизительно, «на глаз». Контролем требуемой на данном этапе длины корд является время прохождения базы и уверенность в действиях пилота.

При проведении тренировки пилоты могут совершать ошибки, приводящие к падению и поломкам модели. Не следует прекращать тренировку с целью качественного, с точки зрения аэродинамики, ремонта в условиях лаборатории. Достаточно отремонтировать модель в полевых условиях с соблюдением только норм прочности, а ухудшение аэродинамики модели скомпенсировать укорачиванием корд. На рис. 6 приведена фотография тренировочной модели, отремонтированной в полевых условиях.

При таком подходе тренировка продолжается до выработки у пилота «автоматических» навыков в постановке ручки управления на «вилку» и в пилотировании модели на «большой скорости».

Рис.6. Тренировочная модель, отремонтированная в «полевых» условиях.

3.4. Запуски спортивной модели класса F-2-A.

Завершающим компонентом методики обучения юных авиамоделистов приемам пилотирования скоростных моделей класса F-2-A, имеющим большое психологическое значение, является запуск их моделей в полном соответствии с требованиями правил FAI.

В этом полете требуется, чтобы пилот, установив ручку управления на «вилку», провел модель всю зачетную дистанцию  на высоте от 1м до 3м, не теряя контакта ручки управления и «вилки». При этом, с чем  большей скоростью пролетит модель базу, тем большее удовлетворение получает авиамоделист. Наш опыт показывает, что после интенсивных тренировок с простыми моделями, случаев поломок спортивных моделей не бывает.

4. Выводы и рекомендации.

Применение для отработки приемов пилотирования спортивных скоростных моделей простых тренировочных моделей имеет своей целью значительно сократить время на выработку у пилотов необходимых навыков и существенно снизить вероятность возможных аварий сложной и дорогой техники. При этом уменьшается вероятность получения авиамоделистом сильного психологического стресса, связанного с уничтожением в результате аварии изготовленной в течение длительного времени и с большим трудом своей модели.

При кажущейся очевидности данной методики ее, по-видимому, не применяют, о чем свидетельствует низкая массовость и уровень результатов выступления авиамоделистов-старших школьников на чемпионатах Нижегородской области и Всероссийских соревнованиях авиамоделистов. Напротив, в авиамодельном объединении СЮТ г. Сарова эта методика применяется в течение многих лет и во всех случаях, независимо от уровня летной и физической подготовки авиамоделистов, а так же особенностей их характера давала стабильно положительный результат. Иллюстрацией этого факта могут служить результаты выступлений авиамоделистов СЮТ г. Сарова на чемпионатах Нижегородской области и Всероссийских соревнованиях. Как правило, они становились чемпионами этих соревнований в классе моделей F-2-A.

Приложение 1.

Правила проведения соревнований в классе моделей F-2-A.

Приложение 2.

Описание и чертеж спортивной скоростной модели самолета класса F-2-A чемпиона мира Александра Калмыкова.

Приложение 3.

Описание и чертеж тренировочной, скоростной модели самолета.

Приложение 4.

Описание стартовой тележки.

Краткое описание документа:

Соревнования по скоростным моделям самолетов среди младших школьников являются самыми массовыми из всех классов кордовых моделей на областных соревнованиях Нижегородской области. Это объясняется сравнительной простотой самих моделей и несложной программой полета. Для получения зачета пилоту требуется провести свою модель на высоте от 1 до 3 метров в течение 12 кругов, из которых 10 являются зачетными при измерении скорости, а первые два круга после сигнала (поднятием руки) для компенсации возможного предварительного подгона модели пилотом. С такой программой полета справляются, как правило, все участники соревнований.

Однако, соревнования по скоростным моделям самолетов среди юношей (старших школьников) проводятся по всем правилам FAI к данному классу моделей F-2-A. Одним из основных требований к проведению соревнований в этом классе моделей является необходимость постановки ручки управления моделью на специальный пилон, устанавливаемый в центре кордодрома. Этот пилон (авиамоделисты называют его «вилкой») необходим для исключения подгона пилотом своей модели во время прохождения мерной базы. Правила проведения соревнований в классе F-2-A приведены в Приложении 1.

Скоростные модели самолетов класса F-2-A даже с серийными двигателями ЦСТКМ-2,5КР летают с высокими скоростями более 200 км/час, поэтому постановка на «вилку» летящей с такой скоростью модели и управление ею становится сложным испытанием для начинающих выступать в этом классе авиамоделистов. При ошибках в пилотировании, связанных, как правило, с переносом внимания с модели на ручку управления и «вилку», происходит падение летящей с высокой скоростью модели на землю, приводящее к полному разрушению сложной и дорогой модели.