Любой вертолет классической схемы состоит из следующих компонент, при этом некоторые из них могут быть объединены в одном устройстве:

• Голова;
• Вал ОР;
• Канопи (обьекатель);
• Рама;
• Хвостовая балка;
• Хвостовой ротор;
• Сервоприводы автомата перекоса;
• Сервопривод угла поворота лопастей ХР;
• Двигатель;
• Регулятор двигателя (если электрическая модель);
• Основная шестерня;
• Вал ХР или ремень ХР;
• Топливный бак или силовая батарея;
• Регулятор бортового питания;
• Аккомулятор бортового питания;
• Приемник;
• Гироскоп.

Теперь распишем каждый компонент поподробнее.

Голова

Голова — одна из важнейших частей вертолета, от её качества сборки их настройки на прямую зависят летные характеристики модели.

В голове современного вертолета используются как пластиковые, так и металлические части. При этом — далеко не всегда действует правило, что чем больше металла — тем лучше :) Тут дело в том — что производитель моделей разрабатывает их таким образом, что бы в случае аварии выходила из строя не вся голова, а только определенные части, которые относительно не дорого стоят и легко заменяются. Поэтому конечно металлическая голова хорошо и красиво — но далеко не всегда на много лучше пластиковой. Хотя тенденция последнего времени — поголовный переход на металл, сейчас практически не встретить серьезные вертолеты с пластиковыми головами.

Вал ОР

Передает вращающее усилие на голову. По большому счету — расходный материал, так как выходит из строя (гнется) практически при любом самом незначительном инциденте. Материал вала и его размеры специально так сделаны. Уж лучше погнется вал — чем другие, более дорогие детали.

Обтекатель (канопи)

Канопи — это защитный колпак, надеваемый на переднюю часть вертолета. Служит для защиты аккумулятора и электроники при неудачной встрече с землей, улучшает аэродинамику и внешний вид модели. Изготавливается из стекловолокна, иногда из пластика (на дешевых моделях). Поставляются в 3 вариантах:

Окрашенные;

Белые под покраску;

Белые в комплекте с наклейками.

Существует ряд небольших компаний, которые специализируются на эксклюзивных канопи под заказ, и стоят они очень даже не дешево :)

Рама

Рама — основной элемент вертолета,то, благодаря чему все компоненты вертолета соединяются вместе :) Основные задачи рамы:

• Соединить все компоненты вертолета;
• Защитить дорогую и хрупкую электронику в случае краша (от английского Crash — авария вертолета);
• Обеспечить удобное и грамотное размещение компонентов внутри рамы;
• Обеспечить грамотную и правильную разводку проводов;
• Обеспечить удобный и быстрый доступ к компонентам для настройки и обслуживания.

Рамы можно разделить по следующим признакам:

Материал изготовления

Карбон. Лучший материал на данный момент, дающий максимальную крепкость и минимальный вес. Из недостатков — если сломалась — то уже сломалась, выкидываем и покупаем новую, ну и конечно — высокая цена.

Карбон снаружи, внутри стеклотекстолит. Этим последнее время грешат многие производители, особенно часто встречается на недорогих клонах (Клон — подделка вертолета известного бренда, естественно, более низкой цены. Качество сильно варьируется, есть практически не отличимые от оригинала, есть и откровенный хлам). Такие рамы хоть и менее крепкие по сравнению с настоящими карбоновыми, но при этом зачастую гораздо дешевле их. На вид практически не отличимы от карбновых.

Алюминиевые рамы. Последнее время встречаются всё реже, вытесняемые карбоновыми и пластиковыми рамами.

Алюминий приятен тем – что в случае серьёзного краша он не ломается – а гнётся – есть шанс выправить и продолжить летать. Но по остальным параметрам он проигрывает карбновым рамам.Так же часто встречается на очень дешёвых китайских клонах. При покупке такого нужно учитывать, что первое, на чём начинают экономить китайцы – на материале. Алюминий в таких рамах очень плохого качества, мягкий и гнётся пальцами. Такая рама не защищает ни от чего.

Пластиковые рамы. Встречаются как на дешёвых китайских поделках, так и на серьёзных брендовых моделях.

Естественно, качество пластика там и там отличается в разы. Большой плюс пластика в том – что можно делать рамы практически любой формы, при этом не сильно себя ограничивая. Ещё неоспоримым преимуществом пластика является то – что он в отличии от карбона — одинаково крепок во всех плоскостях, а карбон – только в плоскостях волокон.

Конструкция рамы

Рама собирается из двух половинок.

Рама состоит из четырёх частей.

Такие рамы менее крепкие, чем цельные.

Хвостовая балка

Несущий элемент конструкции вертолета.

Для того, что бы получить быструю, четкую и мощную отработку хвоста — то есть управление вращением вертолета вокруг оси — хвостовой ротор выносят на определенное расстояние от центра масс вертолета. Внутри балки проходит привод вращения ХР (если модель использует для вращения ХР мощность основного двигателя) или провода питания (на небольших электрических моделях, которые для вращения ХР используют отдельный небольшой двигатель на хвосте).

В качестве привода на вертолетах используют ремень или вал. Каждая конструкция имеет как плюсы, так и минусы. Подробнее обсудим их позже :) Балки ХР изготавливаются из алюминия, хотя последнее время появляются карбоновые апгрейды.

Хвостовая балка является расходным материалом, при краше вероятность её повредить — максимальна.

Хвостовой ротор

Так же, как и голова, может быть полностью алюминиевым или пластиковым, или частично и тем и тем. Конструктивно похож на верхнюю часть головы, только без автомата перекоса.

Сервоприводы автомата перекоса

Основные управляющие элементы. С помощью них управляется автомат перекоса.

Используется три штуки. Побираются так, что бы они имели одинаковые характеристики, и очень желательно — одного производителя, ибо, кто их китайцев знает, напишут одно, положить другое, в результате легко можно получит не линейность работы головы — одна из серв будет обгонять другие или отклонятся на больший угол.

Сервоприводы разделяют:

По типу управления:

• Цифровые;
• Аналоговые.

Цифровые имеют ряд преимуществ, таких как:

• Большая точность
• Большая скорость
• Большее усилие

Так же они имеют один недостаток — большее энергопотребление, но достоинства цифровых сервомашинок с лихвой перевешивают этот небольшой недостаток.

По типу применяемых двигателей:

• Обычные;
• Безколлекторные.

Безколлекторные сервомашинки позволяют развить большее усилие, более надёжны и при этом потребляют меньше энергии. Но это пока новинка, стоят дорого :)

По материал применяемых в редукторе шестеренок:

• Полностью металлические редукторы;
• Полностью пластиковые редукторы;
• Карбоновые редукторы;
• Титановые редукторы;
• Редукторы, использующие разные материалы (например, половина шестреней пластик, другая половина — металл).

Металлические редукторы более надёжны и крепки, в случае краша меньше вероятность выходая сервы из строя. Но при этом — иногда проще перебрать машинку и поменять шестерни. При этом цена металлических машинок выше. В общем — вечный спор, каждый выбирает по своему вкусу и кошельку.

Сервопривод угла поворота лопастей ХР

Это дополнительный сервопривод. Обычно отличается от сервоприводов автомата перекоса. Подбирается более быстрая серва и с большим усилием, так как при выполнении фигур высшего пилотажа — на данную серву приходятся очень большие нагрузки. Если сервы автомата перкоса можно встретить как аналоговые, так и цифровые, то сервы управления хвостом сейчас ставят в основном цифровые.

Хвостовые сервы ставят как внутри рамы вертолёта

так и на хвостовую балку

Стоит подчеркнуть, что серва, убранная в раму — более предпочтительный вариант — так как в случае краша — меньше вероятность того, что эта серва будет повреждена (проводку сервы и саму серву защищает рама).

Двигатель

Главный элемент, без которого вертолёт не летает :)

Соответсвенно, двигатели бывают электрические, ДВС и турбины. Более подробную классификацию я давал в статье о классификации вертолётов. Все современные вертолёты используют бесколлекторные двигатели.

Регулятор двигателя

В радиоуправляемом вертолёте используются достаточно мощные двигатели, которые потребляют большие токи и требуют серьёзных напряжений. Как пример, вертолёты 600-го класса сейчас поголовно переходят на так называемое HV-питание (HighVolt) — это означает, что двигатель питается от 2-х LiPo батарей, общим напряжением в 44 вольта и при этом токи достигают 80 ампер. Вот и посчитайте, какая там мощность. Естественно, что бы регулировать такие токи, приходится использовать отдельный высокомощный контроллер питания, который так же ещё называют ESC (Electronic Speed Control).

Вообще, основная задача регулятора — получить управляющий сигнал с приёмника — и выдать на двигатель ровно столько мощности, сколько соответствует сигналу. Эта задача хоть и кажется не такой сложной на первый взгляд, на самом деле очень сложна. Ибо на двигатель в полёте постоянно действует переменная нагрузка, при этом во время работы аккумулятор просаживается, плюс надо учитывать, что под конец полёта аккумуляторы выдают меньшую мощность, чем в начале, а этот странный пилот не хочет ничего слышать и требует лишь того — что бы у него всегда обороты ротора были стабильны и строго соответствовали значению, которое он задал. А если учесть то, что на производителей регуляторов накладываются ещё и ограничения по масса-габаритным характеристикам — то вы сможете представить — на сколько это сложное и тонкое устройство. Так же при выборе регулятора необходимо учитывать и то, что часто некачественные регуляторы становятся причиной пожаров, и сэкономив на данном элементе вы можете получить прекрасный костёр, в котором сгорит много более дорогой электроники.

 

 

Основная шестерня с обгонным подшипником

Основная шестерня и пиньон двигателя (небольшая шестерня, одеваемая непосредственно на вал двигателя) — образуют своеобразный редуктор, который позволяет уменьшить скорость вращения ОР до разумных приделов и увеличить мощность вращающего момента.

Так же внутри этого блока смонтирован обгонный подшипник. Его задача — в случае отключения двигателя — позволить лопастям вращаться по инерции. Шестерни делают пластиковыми. Чаще всего зубцы на шестерни и пиньоне — прямые.

Последнее время появилась тенденция использовать косые зубцы. По заверению производителей они позволяют увеличить площадь зацепа зубьев и заодно уменьшить шум.

Вал ХР или ремень ХР

Для передачи вращающего момента на ХР в вертолётах используется 2 типа передачи:

• Передача с помощью вала;
• Ременная передача.

Каждая из этих передач имеет свои достоинства и недостатки.

Ременная передача

Плюсы:

• Простота;
• Дешевизна;
• Стойкость к крашам.

Минусы:

• Необходимо постоянно поддерживать натяжение ремня;
• Возможно возникновение статического напряжения из за трения о стенки балки ХР;
• Высокая вибрация.

Передача с помощью вала

Плюсы:

• Низкая вибрация (при использовании нормальных подшипников и отбалансированного вала);
• Отсутсвие статического напряжения;
• Нет необходимости натягивать и подтягивать, как ремень.

Минусы:

• Достаточно небольшого зацепа задними лопостями о землю — и выходят из строя шестерни.

Топливный бачок

Вмещает объем топлива, достаточный для полёта в течении 5-10 минут, в зависимости от модели. Конструкция бачка выполнена таким образом, что бы обеспечить непрерывное поступление топлива в двигатель вертолёта.

Аккумуляторные батареи

Существующие электрические модели вертолётов требуют очень мощных батарей для питания силовой установки и электронного оборудования (сервоприводов, гироскопов, приёмников и т.д.), установленных на вертолёт.

Сейчас используют два типа аккумуляторов:

• LiPo — литий-полимерные;
• LiFePo — литий-железо-фосфатные.

Самые распространённые — LiPo.

Плюсы:

• Большая энергоёмкость;
• Неплохая токоотдача;
• Низкий саморозряд;
• Незначительный перепад напряжения по мере разряда.

Минусы:

• Пожароопасность при заряде/разряде;
• Плохо работают при отрицательных температурах;
• Небольшое количество циклов заряда-разряда (качественные выдерживают 200-300 циклов);
• Очень чувствительные к переразряду.

Напряжение на одной банке -3.7В. Часто объединяют несколько банок в один пак. Соответственно, напряжение увеличивается (напряжение пака = количество банок умноженное на 3,7В). При этом при заряде пака из нескольких банок необходимо балансировать их. То есть зарядить паки таким образом — что бы их напряжение было одинаково. Расбалансировка приводит к тому — что одна из банок разряжается быстрее — и в результате может произойти переразряд — что скорее всего приведёт к смерти всего пака.

LiFePo появились позже.

Обладают рядом преимуществ по сравнению с LiPo, но пока не получили широкого распространения в среде вертолётчиков.

Преимуещества:

• Меньший саморазряд;
• Большее количество циклов;
• Устойчивость к температурам;
• Устойчивость к переразряду/перезаряду;
• Больший ток разряда (порядка 30С постоянный, 100C импульсом);
• Больший ток заряда (можно зарядить за несколько минут).

Но есть и недостатки:

• Сами банки всегда имеют круглую форму (ограничение на толщину пака).

Регулятор бортового питания

Всё бортовое оборудование (окромя силовой части) — требует питающего напряжения в пределах от 4,5В до 7В. А напряжение, выдаваемое силовыми аккумуляторами — может составлять и 44В. Соответственно, что бы запитать бортовое оборудование — необходимо поставить специальный преобразователь, который будет выдавать требуемое напряжение.

Этот регулятор называется BEC (Battery Elimination Circuit). Часто BEC интегрируют сразу в ESC — регулятор двигателя. Но так же встречаются варианты с отдельным BEC, например, на вертолётах с ДВС, которые для бортового питания используют отдельную батарею, или на мощных вертолётах, в ESC которых BEC просто не предусмотрен.

Аккумулятор бортового питания

Встречаются конфигурации вертолётов, когда для питания аппаратуры используется помимо отдельного BEC ещё и отдельный аккумулятор.

Все эти ухищрения преследуют только одну цель — уменьшить вероятность краша. В полёте возможна ситуация, когда из строя выйдет ESC, или ещё какие проблемы с силовыми аккумуляторами — и что бы иметь шанс управлять вертолётом и всё же спасти его — ставят дополнительный небольшой аккумулятор, от которого через BEC и запитывают бортовое оборудование (приёмник, сервоприводы, гироскоп).

Приёмник

Основной управляющий элемент вертолёта. К приёмнику подключаются сервы, гироскоп, ESC. По сути — приёмник, это устройство, которое принимает команды по радиоканалу, расшифровывает их и передаёт в исполняющие устройства.

Вообще, современные радиомодели используют следующие диапазоны частот:

• 26МГц;
• 27МГц;
• 35МГц;
• 40МГц;
• 41МГц;
• 50МГц;
• 72МГц;
• 75МГц;
• 2,4ГГц.

Тенденция последнего времени — отказ от низких частот и переход на частоты диапазона 2,4ГГц. Это связанно с тем — что данный диапазон более помехозащищён, требует меньших по размеру передающей и приёмной части и т.д. В общем — 2,4 — лучше всего для вертолётов.

Понять, какой диапазон использует модель — довольно просто. Во первых — производитель обязан указывать, какой диапазон использует аппаратура, которую он продаёт, а во вторых — достаточно взглянуть на передатчик или приёмник. Если передатчик использует длинную выдвижную антенну на подобе удочки — а приёмник имеет длинную антенну в виде провода — то значит диапазон мегагерцовый.

Если антенна передатчика небольшая и напоминает антенну роутера, а приёмник имеет короткие усики — значит аппаратура 2,4ГГц.

Гироскоп

Последний по списку, но далеко не последний по важности и цене компонент вертолёта.

Задача гироскопа — удержать хвост вертолёта в том положении, в котором мы его оставили. Во время полёта хвост всё время стремится “уплыть”. Например, мы увеличили обороты двигателя, соответственно, и ХР начал вращаться быстрее и создавать большую силу при существующем угле положения лопастей ХР. Значит — хвост начнёт уходить в ту или иную сторону. Задача гироскопа — вовремя почувствовать этот эффект и скорректировать положение хвоста — уменьшив угол лопастей ХР. Гироскоп позволяет пилоту не подруливать всё время, пытаясь удержать хвост в нужном положении.

Уфф. Честно говоря — я сам не ожидал, что эта статья получится столь большой. Поэтому — принцип полёта модели вертолёта мы всё же рассмотрим в следующей статье :)

Автор: Антон Баташов

 

Хотите еще? Много интересного о вертолетах, теория и практика, обучение пилотажу и многое другое на...