Одними из самых распространённых летающих авиамоделей являются модели, сделанные своими руками.

Основные представители этого семейства-всевозможные воздушные змеи, простейшие планеры и другие несложные для изготовления из подручных материалов модели.

Начнём, пожалуй, с самой простой авиамодели-воздушного змея. Но для начала немного теории.

Воздушные змеи были изобретены многие тысячи лет назад в Китае. О них упоминается во многих легендах, мифах и сказаниях. Простейший воздушный змей представляет из себя плоскость, выполненную из лёгких материалов и направленную посредством привязи-уздечки и леера под некоторым углом атаки к воздушному потоку. Подробнее о принципах возникновения и создания подъёмной силы здесь. Воздушные змеи подразделяются на плоские, коробчатые, кайты и автожиры. Плоские воздушные змеи наиболее оптимальны для новичков.

Коробчатые воздушные змеи сложны для постройки, однако  лётные характеристики  у них намного лучше, что позволяет использовать их например для аэрофотосъёмки и транспортировки небольших грузов (рекламные материалы, листовки и тп). На заре авиации воздушные змеи использовались и для подъёма человека в воздух-  в Первую мировую войну некоторые корабли были оборудованы системами воздушного наблюдения, состоящими из поезда коробчатых змеев и гондолы, в которой размещался экипаж наблюдателей. При хорошем ветре и ходе корабля подобные системы набирали высоту (по высоте гондолы экипажа) более 800 метров.

Поезд из коробчатых воздушных змеев поднимает наблюдателя

.

Коробчатый воздушный змей конструкции Поттера

Кайты  представляют из себя управляемые воздушные змеи больших размеров, создаются для спорта-кайтинга и участия в соревнованиях . Змеи-автожиры-поднимаются в воздух за счёт несущего винта, который, вращаясь от набегающего потока воздуха создаёт подъёмную силу.Подробнее об автожирах  и авторотирующем принципе создания подъёмной силы здесь.  Материалы, из которых изготавливаются воздушные змеи -весьма разнообразны. Всё зависит от типа конструкции. Простейшие плоские воздушные змеи изготавливаются из дерева, и материала обтяжки-это может быть бумага, полиэтиленовая плёнка или ткань. При сборке используют клей, скотч или нитки, а зачастую комбинируют эти способы (для усиления некоторых элементов применяют ниточную обмотку пропитанную клеем-таким способом удаётся получить весьма крепкое соединение например двух реек).  Кайты как правило делают из легчайших  и прочных воздухонепроницаемых тканей. Змеи для удобства транспортировки делаются разборными, хотя небольшие простейшие бумажно-реечные конструкции вполне можно делать и неразборными. Подтипы воздушных змеев-это управляемые пилотажные воздушные змеи, с ними также проводятся соревнования по пилотажу.

Мир воздушных очень обширен-как уже выше упоминалось, различные воздушные змеи имеют разную конструкцию, функциональное предназначение.
Для начала ознакомимся с основами кайтинга-а именно-теории и практике создания и управления простейшими воздушными змеями.

Классический плоский воздушный змей нетрудно построить , однако его лётно-технические характеристики немного уступают коробчатым конструкциям. Наиболее распространённый вид данных змеев-плоский Русский змей.

Русский плоский воздушный змей

Как видно из иллюстрации, конструкция змея достаточно проста для воспроизведения из подручных материалов. Она состоит из двух реек-лонжеронов, закреплённых крест накрест , и обшивки, которая натянута на эти лонжероны.  Обшивка может быть из самых разнообразных материалов-плёнки, бумаги, ткани либо сочетатия этих материалов-главное условие-обеспечить низкую массу и воздухонепроницаемость обтяжки. Крепление лонжеронов может быть выполнено скотчем (к плёнке), либо клеем (к бумаге), нитями-к ткани.  Змей может быть складным-для этого достаточно сделать колечки либо трубочки на четырёх сторонах обтяжки , в которые будут с натягом вставляться рейки-лонжероны обеспечивая необходимую жёсткость и прочность конструкции и натяг обшивки. Следует обратить внимание, что при проектировании воздушного змея необходимо обеспечить положительный V образный угол его аэродинамической поверхности-то есть, при взгляде спереди по сечению обшивки плоскость змея от набегающего потока воздуха должна принимать форму латинской буквы V , чтобы обеспечить это условие рейки-лонжероны должны располагаться сверху обшивки, в то время как уздечка будет снизу. Трещётка, обозначенная выше на картинке-опциональный элемент и необязательный к изготовлению, от неё напрямую летные качества змея не зависят. Стороны змея необходимо делать симметричными, а обтяжку -упругой, не допуская провисания материала.  Также змею необходима уздечка и стабилизирующий хвост. Уздечка необходима для обеспечения привязи, управления и угла атаки относительно набегающего потока воздуха. Хвост должен составлять в длину не менее пяти длин аэродинамической поверхности змея. То-есть, если взять пропорции с вышеприведённого чертежа, нетрудно вычислить потребную длину хвоста- 400 мм умножить на  5 = 2000мм, или 2 метра в пересчёте на метры. При длине хорды крыла воздушного змея 40 см длина хвоста должна составлять не менее 2 метров. Хвост можно изготовить из материала обшивки, либо из иного достаточно лёгкого и прочного материала. На конце хвоста следует разместить грузик, масса которого подбирается экспериментально, однако , по моим наблюдениям, для более сильных ветров следует подбирать груз большей массы, для слабых-меньшей. Также, для регулирования подъёмной силы можно изменять угол атаки воздушного змея-для этого следует регулировать длину задней стропы уздечки -укорачивая её, мы получаем меньший угол атаки, следовательно, такая компоновка будет полезна при большей скорости ветра, удлиняя  её мы получим увеличение угла атаки, это может пригодиться для слабого ветра, однако угол подъёма с большим углом атаки будет меньше, и змей не сможет выйти в зенит-максимальную высотную точку, в пределах длины леера, практически над головой пилота.

Конструкция уздечки прямоугольного  воздушного змея

На картинке выше показаны основные пропорции уздечки для Русского змея.  Стропа А должна быть равна длине стропы Б, при этом обе эти стропы пропорционально должны быть длиной до середины хорды змея (место перекрещивания реек-лонжеронов), а длина стропы С подбирается экспериментально. Снизу стропы привязаны к кольцу, за который крепят леер.

Способ крепления реек-лонжеронов на плёночной обтяжке разборного змея.

Закрепить рейки-лонжероны и обеспечить натяг обшивки воздушного змея достаточно просто-необходимо наклеить на каждый угол обтяжки полоски скотча, сложенные вдвое, затем скрутить их в хвостики, к которым привязать  колечки, и вставить в них рейки-лонжероны в «распорку» для обеспечения необходимой натяжки обшивки.

Двухслойное склеивание скотча

На изображении вверху представлен метод крепления скотчевых полосок . При монтаже необходимо оставить припуск скотча для последующего скручивания его в хвостик, к которому будут крепиться кольца.

Для изготовления неразборного змея конструктив упрощается-для этого достаточно склеить плёночную обтяжку скотчем с рейкой-лонжероном.

Метод монтажа неразъемного крепления лонжеронов змея

Если применять бумажную обшивку, то рейки следует приклеить к ней клеем ПВА или Моментом, при этом, для получения качественного соединения необходимо убедиться, что с поверхностью рейки-лонжерона сопрягается достаточная для надёжного склеивания площадь обтяжки.

Вышеприведённый чертёж лишь в общих чертах показывает конструктив воздушного змея данной конструкции, в целом, технически возможно реализовать подобный змей из подручных материалов и больших размеров, и меньших. Из своей практики скажу, что самый большой аналогичный плоский змей (ромбической формы), построенный мною, был размером 2 на 1,3 метра, выполнен из упаковочной бумаги и реек, окрашен  эмалями ПФ 115. Рассчитывался для полётов в сильный ветер (более 6 м/сек). Самый маленький змей был  размером 30 на 20 сантиметров, выполнялся также из бумаги и тонких сосновых реек, способен подниматься в воздух при ветре от 3 м /сек.

Плоский Русский змей в полёте, изготовлен из подручных материалов по вышеописанной технологии

.

.

Плоские воздушные змеи бывают и иных форм и размеров. Конструкция таких змеев также легковыполнима из подручных материалов. Следующей конструкцией рассмотренной нами будет плоский змей ромбической формы.
Этот змей сложнее в изготовлении по сравнению с Русским плоским змеем однако его летные характеристики одинаковы, за тем лишь исключением что ромбический змей лучше работает при сильном ветре. Обусловлено это тем что такой змей имеет меньшее индуктивное сопротивление в потоке воздуха по сравнению с классической прямоугольной формой.
Воздушный змей состоит из двух перпендикулярно скрещивающихся реек-лонжеронов, составляющих каркас, имеет уздечку из четырех строп и обшивку. Каркас змея проектируется с пропорциями 1.5 к 2, то – есть, соотношение ширины и длины должно соответствовать этой пропорции. Меньшая величина это размах змея, большая – длина (хорда) крыла змея. Расположение поперечного лонжерона относительно хорды описывается пропорциональным соотношением как 1 к 4 , причем меньшая часть располагается относительно передней стороны. Обшивка змея также может быть абсолютно любой, главное- обеспечить достаточную легкость и прочность конструкции одновременно с воздухонепроницаемостью . Обшивка должна быть натянута плотно без дряхлых трепещущих участков.  Система строп уздечки у этого змея должна состоять из 4 элементов- передней стропы, задней, левой и правой. Регулировка угла атаки при такой компоновке затруднительна и производится посредством равномерного изменения длин всех строп уздечки, в основном наивыгоднейший угол атаки выбирается экспериментальным путем, единственное что актуально для всех конструкций змеев- больший угол атаки -большая подъемная сила и меньшая высота полета,меньший угол атаки -меньшая подъемная сила и большая высота подъема. Углы атаки следует варьировать в зависимости от условий полета- больший угол при слабом ветре и меньший при сильном.
Соотношение длины хвоста такое же как и у плоского Русского змея-примерно 1 к 5 по отношению к максимальной хорде (длине) воздушного змея.

 Геометрические размеры и пропорции для ромбовидного змея.

Змей ромбической формы в полёте. Материал обтяжки -бумага, силовые элементы выполнены из дерева

.

.

Воздушный змей дельтавидной формы

Данная конструкция сложнее всех вышеперечисленных в изготовлении, при этом она имеет схожие летно технические данные, а по некоторым показателям превосходит их. Форму аэродинамической поверхности таких змеев также принято называть крыло Рогалло – по имени изобретателя такой конфигурации.  Дедьтавидное крыло достаточно распространено в современной авиации, подобную форму имеют поверхности некоторых сверхзвуковых истребителей- как например этих самолетов: (фот.
Основные преимущества такой формы для воздушного змея заключаются в достаточно большой подъемной силе реализуемой крылом Рогало, небольшое аэродинамическое сопротивление, а также привлекательность дизайна такого крыла.
Пропорциональности для такого крыла существуют, и в основном касаются величин стреловидности по передней кромке. Для изготовления простого дельтавидного змея следует использовать чертежи. Конструкция подобных змеев уже вовсю освоена промышленностью, и различные вариации можно встретить на прилавках магазинов. В основном , углы передней кромки выбираются исходя из простого правила- чем больше угол стреловидности- тем выше потребная скорость для взлета змея, чем ниже стреловидность- тем ниже скорость.  Ниже приведены чертежи змея с дельтавидным крылом.

Дельтавидный  плоский воздушный змей

В скором времени мы предоставим небольшой видеообзор плоских воздушных змеев различной конструкции, в том числе и наши собственные, а также техническое руководство по постройке различных змеев из подручных материалов.

Продолжение следует.