Двигатель для автожира своими руками

Автожир своими руками: чертежи, описание. Самодельные автожиры

Для того чтобы начать собирать что-либо своими руками, необходимо разобраться с основами. Что представляет собой автожир? Это летательный аппарат, который отличается сверхлегкостью. Он является винтокрылой воздушной моделью, которая при полете опирается на несущую поверхность, свободно вращающегося в режиме авторотации несущего винта.

Автожир: характеристики

Данное изобретение принадлежит испанскому инженеру Хуану де ла Сиерва. Сконструирован этот летательный аппарат был в 1919 году. Стоит сказать, что в то время все инженеры пытались построить вертолет, но вышло именно это. Конечно, конструктор не решил избавиться от своего проекта, а в 1923 году выпустил первый в мире автожир, который мог летать за счет эффекта авторотации. Инженер даже создал собственную фирму, которая занималась производством этих аппаратов. Так продолжалось до тех пор, пока не были изобретены современные вертолеты. В этот момент автожиры утратили свою актуальность практически полностью.

Автожир своими руками

Будучи когда-то основным летательным аппаратом, сегодня автожир превратился в пережиток истории, который можно собрать своими руками у себя дома. Стоит сказать, что это очень даже неплохой вариант для тех людей, кто очень хочет «научиться летать».

Чтобы сконструировать этот летательный аппарат, нет необходимости покупать дорогостоящие детали. К тому же, для его сборки не понадобится специальное оборудование, большое помещение и т. д. Собрать его можно даже в квартире, если в комнате достаточно места и соседи не против. Хотя небольшое число элементов автожира все же будет нуждаться в обработке на токарном станке.

В остальном же, сборка автожира своими руками — это довольно простой процесс.

Рекомендации

Несмотря на то, что аппарат довольно прост, существует несколько видов этой конструкции. Однако, для тех, кто решился создавать его самостоятельно и впервые, рекомендуется начать с такой модели как автожир-планер.

Недостатком этой модели станет то, что для его подъема в воздух понадобится машина и трос, длиной около 50 метров или больше, который можно будет закрепить на автомобиле. Тут необходимо понимать, что высота полета на автожире будет ограничена длиной этого элемента. После того, как такой планер будет поднят в воздух, у пилота должна будет быть возможность сбросить трос.

После отсоединения от автомобиля летательный аппарат начнет медленно планировать вниз под углом примерно в 15 градусов. Это необходимый процесс, так как он позволит пилоту выработать все необходимые навыки пилотирования, прежде чем отправиться в настоящий, свободный полет.

Основные геометрические параметры автожира, имеющего шасси с носовым колесом

Для того, чтобы перейти к настоящему полету, к автожиру своими руками необходимо добавить еще одну деталь — двигатель с толкающим винтом. Максимальная скорость аппарата с таким типом двигателя составит около 150 км/ч, а максимальная высота увеличится до нескольких километров.

Основа летательного аппарата

Итак, изготовление автожира своими руками необходимо начинать с основы. Ключевыми деталями этого устройства будут три дюралюминиевых силовых элемента. Первые две детали — это килевая и осевая балки, а третий — это мачта.

К килевой балке спереди необходимо будет добавить управляемое носовое колесо. Для этих целей можно использовать колесо от спортивного микроавтомобиля. Важно отметить, что эта деталь должна быть оснащена тормозным устройством.

К концам осевой балки с обеих сторон также нужно прикрепить колеса. Для этого вполне подойдут небольшие колеса от мотороллера. Вместо колес можно монтировать поплавки, если планируется использовать автожир как средство для полета на буксире за катером.

Кроме этого, к концу килевой балки нужно добавить еще один элемент — ферму. Фермой называют треугольную конструкцию, которая складывается из дюралюминиевых уголков, а после усиливается прямоугольными листовыми накладками.

Можно добавить, что цена автожира довольно высока, а его изготовление своими руками не только реально, но и помогает хорошо сэкономить.

Элементы килевой балки

Предназначение крепления фермы на килевую балку — это соединение аппарата и автомобиля посредством троса. То есть он надевается именно на эту деталь, которая должна быть обустроена так, чтобы пилот, когда дернет за нее, мог сразу же освободиться от сцепления с тросом. Кроме этого, эта деталь служит платформой для размещения на ней простейших летательных приборов — индикатора воздушной скорости, а также индикатора бокового сноса.

Под этим элементом располагается педальный узел с тросовой проводкой к рулю управления средством.

Самодельный автожир также должен быть оснащен оперением, располагающимся на противоположном конце килевой балки, то есть сзади. Под оперением понимают горизонтальный стабилизатор и вертикальный, который выражен через киль с рулем управления.

Последняя хвостовая деталь — это предохранительное колесо.

Рама для автожира

Как говорилось ранее, рама самодельного автожира состоит из трех элементов — килевой и осевой балки, а также из мачты. Изготавливаются эти детали из дюралюминиевой трубы, с сечением 50х50 мм, а толщина стенок должна быть 3 мм. Обычно такие трубы используются в качестве основы для окон, дверей, витрин магазинов и т.д.

Если не хочется использовать этот вариант, можно сконструировать автожир своими руками при помощи коробчатых балок из дюралюминиевых уголков, которые соединяются при помощи аргонодуговой сварки. Лучшим вариантом материала считается Д16Т.

При установке разметки для сверления отверстий необходимо следить, чтобы сверло только коснулось внутренней стенки, но не повредило ее. Если говорить о диаметре требуемого сверла, то он должен быть таким, чтобы модель болта Мб входила в отверстие как можно плотнее. Проводить все работы лучше всего электрической дрелью. Использовать ручной вариант здесь неуместно.

Сборка основы

Прежде чем приступить к сборке основания, лучше всего составить чертеж автожира. При его составлении и последующем соединении основных деталей необходимо учитывать, что мачта должна быть немного отклонена назад. Для того, чтобы добиться этого эффекта, перед установкой у нее немного подпиливается основание. Это необходимо сделать для того, чтобы лопасти несущего винта имели угол атаки в 9 градусов, когда автожир просто стоит на земле.

Этот момент очень важен, так как обеспечение нужного угла создаст необходимую подъемную силу даже при небольшой скорости буксировки аппарата.

Расположение осевой балки — поперек килевой. Крепление осуществляется также к килевой балке при помощи четырех болтов Мб, а для большей надежности они должны быть снабжены законтренными разрезными гайками. Кроме этого, для увеличения жесткости автожира балки соединяются между собой четырьмя раскосами из стального уголка.

Спинка, сиденье и шасси

Для того, чтобы прикрепить раму к основе, необходимо использовать два дюралюминиевых уголка 25х25 мм спереди, прикрепив их к килевой балке, а сзади крепить к мачте при помощи кронштейна из стального уголка 30х30 мм. Спинка привинчивается к раме сиденья и к мачте.

На эту деталь также надеваются кольца, которые вырезаются из резиновой камеры колеса. Чаще всего для этих целей используется камера колеса грузового транспорта. Сверху на эти кольца накладывается поролоновая подушка, которая привязывается тесемками и обшивается прочной тканью. На спинку лучше всего натянуть чехол, который будет выполнен из той же ткани, что и сиденье.

Если говорить о шасси, то передняя стойка должна иметь вид вилки, которая выполнена из листовой стали, а также иметь колесо от карта, поворачивающееся вокруг вертикальной оси.

Ротор автожира и цена

Очень важным требованием для стабильной работы летательного аппарата является плавная работа ротора. Это очень важно, так как сбой в работе этой детали вызовет тряску всей машины, что сильно повлияет на прочность всей конструкции, будет мешать стабильной работе самого же ротора, а также нарушать регулировку деталей. Чтобы избежать всех этих неприятностей, очень важно правильно сбалансировать этот элемент.

Первый способ балансировки заключается в том, что элемент обрабатывается целиком, как обычный винт. Для этого необходимо очень жестко закрепить лопасти на втулке.

Второй способ — это балансировка каждой лопасти по отдельности. В таком случае необходимо добиться одинакового веса от каждой лопасти, а также достичь того, чтобы центр тяжести каждого элемента находился на одинаковом расстоянии от корня.

Цена автожира, изготовленного на заводе, начинается от 400 тысяч рублей и доходит до 5 миллионов рублей.

Источник

КАК УСТАНОВИТЬ ДВИГАТЕЛЬ НА АВТОЖИР ОТ МОТОЦИКЛА «ДНЕПР-10 «

После того как автожир-планер построен и освоено его пилотирование, вполне естественным выглядит желание переоборудовать его в собственно автожир с возможностью свободного полета. Для этого необходимы двигатель и толкающий воздушный винт.

Один из вариантов такого переоборудования — с использованием 2-цилиндрового двигателя воздушного охлаждения от мотоцикла «Днепр-10», хотя возможно применение моторов и от ижевских мотоциклов. Изменения конструкции самого автожира-планера при этом весьма незначительны.

Надо только подготовить места (в основном это сводится к сверлению отверстий) на мачте для крепления моторной рамы и топливного бака, а на килевой балке— для установки стандартного мотоциклетного аккумулятора напряжением 12 В.

Кроме того, для обеспечения центровки необходимо поставить две новые дюралюминиевые пластины (с уменьшенным плечом) кронштейна головки ротора несущего винта. Последнее связано с тем, что двигатель дополнительно нагружает хвостовую часть и из-за смещения центра тяжести летательного аппарата ухудшается его управляемость. Именно поэтому аккумулятор располагается в передней части автожира, что в какой-то мере компенсирует утяжеление двигателем хвостовой части.

КОМПОНОВКА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ АВТОЖИРА Практически все компоненты силовой установки автожира, кроме аккумулятора, расположены за спиной пилота— за мачтой. В качестве топливного бака использован мопедный бензобак с мотоциклетным топливным краном, прикрепленный к мачте так, что бензин подается к карбюраторам самотеком.

Предусмотрена дополнительная фиксация крышки бензобака для предотвращения ее самопроизвольного отвинчивания и попадания под несущий или толкающий воздушные винты. Двигатель мотоцикла «Днепр-10» размещен на моторной раме. Для правильного направления вектора тяги толкающего воздушного винта выдержано расстояние 500 мм от оси нижних консолей моторамы до килевой балки автожира. Ось вращения винта совпадает с плоскостью киля.

Воздух к карбюраторам поступает через обращенные вперед— в сторону набегающего потока— изогнутые трубы. Воздушные фильтры не используются, так как атмосфера на высоте обычно достаточно чиста. Отсутствует также глушители, что позволило наиболее полно использовать мощность силовой установки.

ОСНОВНЫЕ УЗЛЫ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ МОТОРНАЯ РАМА довольно проста. Основной материал всех элементов ее сварной конструкции (за исключением дюралюминиевых подкосов сечением 30x30x3 мм, соединяющих мотораму с килевой балкой) — сталь: уголок сечением 35x35x4 мм, труба диаметром 35 мм и полоса размерами 40×4 мм.

К мотораме двигатель прикреплен своими штатными шпильками через отверстия, просверленные по месту в трех ее опорах— верхнем кронштейне и нижних консолях. Наиболее сложные для изготовления детали — толкающий воздушный винт и переходник его крепления к двигателю (коробка передач отсоединена и не используется).

ТОЛКАЮЩИЙ ВОЗДУШНЫЙ ВИНТ АВТОЖИРА вырезан из заготовки размерами 1100x100x72 мм, склеенной «эпоксидкой» из четырех буковых (можно сосновых) досок толщиной 18 мм. Доски подбирались без сучков и даже мелких дефектов и хорошо сушились. Заготовка из них клеилась на ровном жестком столе-стапеле, застеленном полиэтиленовой пленкой (иначе доски пристали бы к столешнице), и выдерживалась под массивным гнетом в течение двух суток.

Толкающий воздушный винт спрофилирован при помощи шаблонов сечений, вырезанных из дюралюминиевого листа. Геометрия шаблонов задана табличными параметрами, которые приведены отдельно для нижней и верхней поверхности профиля (см. таблицу). После профилировки участков винта, соответствующих заданным сечениям, излишки дерева между этими участками были аккуратно удалены, поверхность винта выровнена, отполирована и покрыта несколькими слоями лака. Статический дисбаланс винта не должен превышать 1 гм.

При большем дисбалансе появляется сильная вибрация во время работы двигателя, что чревато поломкой отдельных элементов конструкции автожира или даже его разрушением. Геометрические параметры винта рассчитаны на получение максимальной тяги на взлете за счет снижения до 100 км/ч максимальной скорости полета. В принципе, можно использовать воздушный винт и от паркового аттракциона с вращающимся самолетиком. Но при этом тяговые характеристики силовой установки автожира ухудшатся.

ПЕРЕХОДНИК. К картеру двигателя воздушный винт присоединен посредством специального переходника, который состоит из нескольких самодельных деталей, полученных токарной обработкой (полого вала, шпильки, фланца, корпуса подшипника, крышки и трех втулок — упорной, винтовой и посадочной), и нескольких стандартных изделий (подшипника 36207, двух пружинных упорных колец, двух резиновых армированных манжет и двух гаек).

Вращающий момент от двигателя к винту передается полым валом с двумя шпонками: сегментной (на переднем его конце) и призматической (на заднем). На хвостовик коленвала двигателя полый вал насажен своей конусной частью и притянут гайками шпильки. Для более надежного крепления самой шпильки в хвостовике применен дополнительный фиксатор— стальной закаленный цилиндрический штифт диаметром 4 мм.

Он запрессован в отверстие, просверленное сбоку в хвостовике и шпильке в сборе— после их соединения. Такая комбинация нескольких фиксирующих элементов обеспечивает всей конструкции необходимую жесткость. Вторая опора полого вала — подшипник, корпус которого прикреплен четырьмя болтами М6 к самодельному фланцу на картере двигателя (все головки болтов вкруговую законтрены одним отрезком мягкой проволоки).

В корпус вставлены манжеты, защищающие подшипник от контакта с внешней средой, и набита смазка, пополняемая время от времени через специальное отверстие с резьбовой пробкой. На задний конец полого вала надета посадочная втулка с восемью болтами М8 крепления толкающего воздушного винта.

Фланец переходника присоединен к двигателю с помощью штатных шпилек, оставшихся на картере после отсоединения коробки передач (отверстия в венце фланца просверлены по этим шпилькам по месту). Прорезные гайки крепления фланца также законтрены вкруговую мягкой проволокой.

ДОВОДКА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ Для запуска двигателя применена электронная система зажигания—опыт показал, что она более надежна. Частота вращения толкающего воздушного винта изменяется с помощью рукоятки, расположенной слева от сиденья пилота. Использование мотоциклетной рукоятки «газа» нецелесообразно, так как в большинстве своем режим работы двигателя в полете стационарен.

На ручке управления положением автожира в воздухе предусмотрена кнопка аварийного выключения двигателя, чтобы предотвратить возможность какого-нибудь несчастного случая при аварийной посадке. Кнопка разрывает цепь питания системы зажигания. Двигатель запускается рывком руки за одну из лопастей толкающего воздушного винта.

Для этого, стоя слева от автожира, необходимо перевести лопасти в горизонтальное положение (при этом поршни в цилиндрах двигателя немного не доходят до верхней мертвой точки), включить зажигание и резко толкнуть ближнюю лопасть вниз. Важно помнить о том, что при вращении воздушный винт невидим и что по неосторожности можно попасть под его лопасти с самыми трагическими последствиями.

Не случайно в эру поршневых самолетов при запуске обязательно подавалась громкая команда «От винта!». Не следует пренебрегать этим и сейчас. И еще при запуске необходимо, чтобы кто-нибудь находился на рабочем месте пилота и притормаживал автожир, иначе он может уехать и без пилота. Поскольку мощность двигателя мотоцикла «Днепр-10» невысока, то перед использованием на автожире его необходимо форсировать.

Подробности форсирования можно выяснить, обратившись к специальной технической литературе или проконсультировавшись в местном мотоклубе. В качестве одной из первых мер можно рекомендовать повышение степени сжатия или, иными словами, уменьшение объема камер сгорания путем стачивания головок цилиндров. При форсировании и регулировке двигателя необходимо контролировать развиваемую воздушным винтом тягу.

Ее желательная величина— примерно 80 кг. Для контроля целесообразно пользоваться динамометром с пределами измерения не менее 100 кг. Применимы и обычные хозяйственные пружинные весы. Схематичная конструкция динамометрического приспособления представлена на рисунке. Следует также проверить центровку автожира с пилотом, подвесив летательный аппарат за ось несущего винта.

Мачта при этом должна быть наклонена вперед на четыре градуса. Если угол наклона другой (больше или меньше), то надо изменить местоположение какого-нибудь груза, например, аккумулятора, сиденья пилота и т.п. Или, как в нашем случае, изменить конфигурацию пластин кронштейна головки ротора, передвинув тем самым положение оси ротора. После доводки двигателя и проверки центровки автожира можно приступать к рулению на земле и к пробным полетам.

РЕКОМЕНДАЦИЯ: выработка навыков управления автожиром на земле и в воздухе Запустите двигатель и прогрейте его. Левой рукой раскрутите лопасти несущего воздушного винта и, увеличивая ручкой «газа» частоту вращения толкающего винта, начинайте пробежку.

На малой скорости выдерживайте направление движения с помощью переднего управляемого колеса, а когда оно оторвется от земли — с помощью воздушного руля направления. Регулируя положение оси несущего воздушного винта ручкой управления автожиром, добейтесь такого состояния равновесия в движении, когда ни переднее, ни хвостовое колеса не касаются грунта. Все повороты осуществляйте плавно и с большим радиусом.

Если почувствуете, что автожир начинает отрываться от земли, немедленно сбросьте «газ». Поупражняйтесь так в течение получаса. Только тогда у вас появятся автоматические навыки управления. После этого можно переходить к пробным полетам. Увеличьте частоту вращения коленчатого вала двигателя и, набрав скорость, оторвите автожир от взлетно-посадочной полосы. Но тут же сбросьте «газ» и посадите машину.

Проследите, чтобы первым коснулось земли хвостовое колесо! Все это нужно делать только против ветра. Снова увеличьте тягу толкающего воздушного винта и повторите все свои предыдущие действия. Отметьте про себя скорость, при которой происходят взлет и посадка—в дальнейшем это понадобится.

Освоив такие «подскоки», приступайте к настоящим полетам. На первых порах, выбрав подходящее место, полетайте прямолинейно, а затем начинайте осваивать и виражи. Имейте в виду, что руль направления на высоте неэффективен. Поэтому в воздухе поворачивайте, отклоняя ось несущего винта в необходимую сторону.

Для поддержания неизменной высоты при виражах увеличивайте тягу толкающего винта. Может оказаться, что тяги недостаточно, особенно для взлета. В этом случае попробуйте оторваться от земли на буксире за автомобилем. После набора необходимой высоты отцепите буксирный трос и продолжайте полет самостоятельно.

Конечно, позже придется продолжить работу по форсированию двигателя, поскольку наибольшая его мощность требуется как раз для взлета. И еще несколько важных советов. Перед полетом обязательно обойдите автожир и убедитесь в надежности крепления всех его частей.

Проверьте наличие топлива в баке и фиксацию крышки заливного отверстия. Не забудьте надеть мотоциклетный шлем и защитные очки. И наконец, никогда не летайте над населенными пунктами. А в воздухе всегда осматривайте и анализируйте местность на случай вынужденной посадки. Удачных вам полетов и максимума удовольствия от них!

(Автор: Р.МЕРКУЛОВ, полковник ВВС в отставке, профессор)

Автожир с силовой установкой на основе двигателя мотоцикла «Днепр-10»: 1 —аккумулятор (от мотоцикла); 2—топливный бак (от мопеда); 3 — пластина кронштейна головки ротора; 4—моторная рама; 5 — двигатель (без коробки передач); 6,10 — воздухозаборная и выхлопная трубы левого цилиндра двигателя; 7 — переходник; 8 — толкающий воздушный винт; 9 — нижние подкосы моторамы

Моторная рама: 1 — верхний кронштейн (сталь, полоса 40×4); 2— верхняя консоль (сталь, уголок 35x35x4, 2 шт.); 3—поперечина (сталь, уголок 35x35x4, 2 шт.); 4—балка (сталь, уголок 35x35x4,2 шт.); 5 — верхний подкос (сталь, уголок 35x35x4, 2 шт.); 6 — нижняя консоль (сталь, труба 35×4, 2 шт.); 7 — нижний подкос (Д16Т, уголок 30x30x3, 2 шт.); 8 —мачта; 9 — килевая балка; 10 — болт М6 (8 шт.)

Конструкция толкающего воздушною винта

Геометрические параметры поперечных сечений толкающего воздушного винта

Переходник: 1 —хвостовик коленчатого вала двигателя; 2—сегментная шпонка; 3 — полый вал (З0ХГСА); 4 — картер двигателя; 5 — фланец (Д16Т); 6 — корпус подшипника (Д16Т); 7 — шпилька (З0ХГСА); 8 — подшипник 36207 (46207 или 207); 9 — винтовая втулка (сталь 30); 10 — посадочная втулка (З0ХГСА, З0ХГА или сталь 40); 11 — толкающий воздушный винт; 12 — призматическая шпонка; 13 — болт М8 (6 шт.); 14 — крышка (сталь 30); 15 — гайки М16х1,5; 16 — упорная втулка (сталь 30); 17,21 —пружинные упорные кольца; 18—манжета 1-40×60; 19 — резьбовая пробка М8 (по месту); 20 —манжета 1-42×62; 22 — болт М8 (4 шт.): 23 — винт М8 (4 шт.); 24 — штифт диаметром 4

Пластина кронштейна головки ротора несущего винта (Д16Т, 2 шт.; крепежные отверстия не показаны — сверлятся по месту)

Приспособление для измерения силы тяги толкающего воздушного винта на земле: 1 — опора (стена дома, столб, дерево); 2 — кронштейн; 3 — динамометр (пружинные весы); 4 — рычаг; 5 — трос диаметром 5: а,Ь — плечи рычага (соотношение их длин подбирается в зависимости от пределов измерения динамометра)

Источник