Радиоуправля́емый самолёт
(
РУ-самолёт
,
RC-самолёт
) — модель
самолёта
, которая
управляется
с помощью
радио
или
инфракрасной
связи. Вес радиоуправляемых моделей начинается с десятков граммов
и может достигать десятков
, а в военной отрасли даже сотен килограммов
.
Классификация
Тип
В основном радиоуправляемые модели делятся на следующие типы:
Тренировочные
(или «тренеры») — простые, как правило, недорогие модели-
высокопланы
, выполненные по
нормальной аэродинамической схеме
с V-образным крылом. Реже встречаются тренеры-
низкопланы
, которые рассчитаны на продолжение обучения. Просты в управлении, умерены в маневренности и скорости. Конструкция модели прощает большинство ошибок начинающего «пилота». Для этих целей часто
планер самолёта
выполнен не в виде обтянутого силового набора, а из вспененного пластика. Редко тренировочные самолёты своим видом напоминают реально существующий прототип из настоящей авиации. Облик модели принесён в жертву простоте управления и живучести всей конструкции в целом. Встречаются «тренеры» с тянущими и толкающими винтами приводимыми в действие
ДВС
или
электродвигателями
.
Пилотажные
— модели рассчитанные на выполнение
сложного
и
высшего пилотажа
. Подходят опытным «пилотам». В массе своей это низкопланы,
среднепланы
и
бипланы
. Оснащаются ДВС, электродвигателями или реактивными двигателями. Пилотажные модели бывают как напоминающие реально-существующий прототип, так и нет. Часто маневренность и
тяговооружённость
самолёта ставится во главу угла, и модель лишь напоминает самолёт как таковой. Часто кроме классической аэродинамической схемы применяется схема
летающее крыло
.
Фан-флайеры
— модели рассчитанные на выполнение
сложного
,
высшего пилотажа
и, так называемого, 3D-пилотажа. Такие модели оснащены очень крупными управляющими поверхностями, отклоняющимися на большой градус и мощными и быстрыми исполнительными механизмами. Как правило тяговооружённость фан-флаеров сильно выше единицы. Большинство таких моделей построены по нормальной аэродинамической схеме, но не претендуют на копийность.
Копии
и
полукопии
— масштабные модели своим внешним видом, типом силовой установки и летными характеристиками максимально приближенные к реально существующим или существовавшим самолётам. Как правило, такие самолёты имеют убираемые
шасси
и
механизацию крыла
. Реже встречаются копии выполненные столь подробно, что имеют управление
аэродинамическими
и колёсными
тормозами
, открывающимся
фонарём кабины
,
тормозным парашютом
, бортовыми огнями и т. п. Оснащаются ДВС, электродвигателями или реактивными двигателями.
Военного и специального назначения
. Встречаются модели для самого разного ряда задач:
аэрофотосъемка
,
трансляция
и
ретрансляция сигнала
, ударные задачи, проведения экологических экспериментов, доставка медикаментов, продуктов и почты при оказании экстренной помощи в процессе ликвидации аварий и катастроф в труднодоступных и опасных для человека местах, а также для военной, инженерной, радиационной, химической и биологической
разведки
. Множество подобных летательных аппаратов управляются не по радио, а перемещаются по заранее заложенному в модель маршруту. В последний могут вноситься поправки по радиоканалу.
До широкого распространения
литий-полимерных аккумуляторов
это был достаточно дорогой и ограниченный вариант силовой установки. С появлением же последних, тяговые аккумуляторы моделей стали сравнительно лёгкими и мощными (большая токоотдача). Как правило, питание всей системы происходит от тягового аккумулятора емкостью приблизительно от 70 до 7000
мА·ч
и напряжением 3,7-37
Вольт
. Наряду с
LiPo
аккумуляторами все ещё используются
Ni-MH
и
NiCd
, а в последнее время на рынке начали появляться
LiFePO 4
(см. статью).
Электронный регулятор хода
(ESC) зачастую оснащен преобразователем (BEC) напряжения тягового аккумулятора к бортовому (4,8 либо 6 Вольт). Это требуется для питания сервомеханизмов, приёмника, гироскопа и прочей бортовой аппаратуры.
Двигатель в большинстве современных РУ самолётах
бесколлекторный
трёхфазный
бездатчиковый
. Обороты большинства подобных двигателей лежит в пределах 150-7000 KV(обороты на вольт), мощность — от 10 Вт до 15кВт. Вес от единиц граммов до трёх килограммов. Основное распространение получили двигатели с ротором, вращающимся вокруг статора (
так называемые
(англ.)
). Реже встречаются с ротором, вращающимся внутри статора (
так называемые
(англ.)
). Подобные двигатели в отличие от ДВС применяются как с
пропеллерами
, так и с
импеллерами
.
Коллекторные
двигатели всё ещё применяются, хотя быстро вытесняются бесколлекторными.
Модели с электродвигателями представлены, как правило, летательными аппаратами от 7-8 граммов до 10 кг. Электрическая силовая установка используется на моделях разных классов.
Преимущества:
Модель всегда чистая: не имеет следов топлива, смазки, выхлопа, характерного запаха, что удобно для хранения и обслуживания в жилом помещении.
Двигатель не может заглохнуть.
Двигатель можно полностью выключать и включать неограниченное количество раз в течение полёта (крайне полезное свойство для мотопланеров), остановленный пропеллер создает заметно меньшее воздушное сопротивление, чем постоянно вращающийся на небольших оборотах.
Гораздо проще в обслуживании и предполётной подготовке. Не требует кропотливой настройки, специфических инструментов. Последнее сводится к зарядке или замене аккумуляторной батареи.
Работа электродвигателя практически не зависит от внешних условий (температура воздуха, влажность, атмосферное давление).
Звук работы двигателя обычно значительно тише.
Возможность запуска модели в жилых помещениях.
Возможность постройки модели как крупных, так и очень мелких масштабов.
Модель не меняет массы и
центровки
в течение полёта, либо модель проще проектировать, поскольку не нужно учитывать изменение массы топлива.
Аккумулятор не разряжается внезапно в отличие от выработки жидкого топлива. Сперва уменьшается тяга, что служит сигналом о скором истощении силового аккумулятора. По той же причине модель всегда будет оставаться управляемой (двигатель требует значительно больше энергии, чем сервомеханизмы).
Значительный
моторесурс
, относительная дешевизна электродвигателей и запасных частей.
Удобство центровки модели с помощью тяжёлого силового аккумулятора.
Легче подобрать геометрически подходящий двигатель для копийных моделей.
Недостатки:
LiPo
аккумуляторы требуют аккуратного к себе отношения, поскольку пожароопасны.
Тяга двигателя заметно изменяется во время полета, поскольку аккумулятор разряжается, и его напряжение падает.
Определенная сложность выбора связки аккумулятор — двигатель — регулятор хода, вызванная зависимостью параметров каждого из этих устройств от параметров другого устройства, а вместе сильно влияют на массу модели и её летные характеристики.
Отсутствие выхлопа и характерного шума работы ДВС, роднящих модель с полноценным прототипом, и создающих определенную «атмосферу».
Довольно медленная зарядка аккумуляторных батарей, жесткие требования к процессу заряда некоторых типов аккумуляторов, как следствие, необходимость использовать сложные зарядные устройства.
Аккумуляторы обычно имеют большую массу (от 15 до 60 % от массы модели), и требуют правильного расположения в отсеках модели для избежания повреждения бортовой аппаратуры тяжелым аккумулятором при ударе о землю.
Бортовое питание обеспечивается независимым от двигателя источником энергии.
Преимущества:
После заправки топливом модель снова может подниматься в воздух.
Дымовой выхлоп и характерный шум работы ДВС, роднящих модель с полноценным прототипом.
По мере выработки топлива модель становится легче (как правило, на 10-25 %).
Тяговые характеристики не меняются в течение всего полёта.
Недостатки:
Больше шума в отличие от электроверсий.
Двухтактные ДВС имеют характерный высокий звук работы, отличающийся от «больших» авиационных двигателей.
Необходимость регулярного обслуживания ДВС.
Трудности содержания модели в чистоте: следы топлива, смазки, выхлопа, характерный запах. Неприемлемо для хранения и обслуживания в жилом помещении. Кроме того, требует соответствующей обработки модели для исключения повреждения её конструкции компонентами топлива.
Требует до- и послеполётного обслуживания, специфических инструментов. Особенно с
калильными двигателями
.
Топливо сравнительно дорого. Для калильных двигателей используются смеси, основанные на метаноле и масле, касторовом либо синтетическом.
Модель, у которой «сел» аккумулятор теряет управление не выключая двигатель и не снижая его обороты. Заметить тенденцию к разрядке аккумулятора в воздухе не просто.
Зажигание
бензинового двигателя создает ощутимые помехи для бортового приёмника.
Модели с реактивными двигателями
Модели с
турбореактивными двигателями
представлены, как правило, летательными аппаратами от 3-5 до десятков кг. Первые образцы модельных турбореактивных двигателей, изобретённых Куртом Шреклингом, появились в конце 1980-х, а серийное производство модельных ТРД началось в 1995-м году
.
Преимущества:
Те же, что и у моделей с ДВС.
Большая энерговооруженность двигателя.
Высокая скорость (до 300 км/ч и выше).
Характерная для реактивных летательных аппаратов атмосфера и эстетика.
Недостатки:
Больше шума в отличие от электроверсий.
Большие размеры моделей (от 1070 мм в размахе).
Трудности содержания модели в чистоте: следы топлива, смазки, характерный запах.
Требует до- и послеполётного обслуживания, специфических инструментов.
Требует сложной бортовой аппаратуры управления двигателем.
Турбореактивный двигатель значительно медленнее изменяет свои обороты и тягу по управляющей команде, чем ДВС и электродвигатели.
Очень высокая цена относительно других типов силовой установки.
Может потребоваться дополнительная механизация крыла и убирающееся шасси ввиду большой скорости полета модели.
Очень большой расход топлива двигателем (около 450мл/мин) из-за чего на модели этого типа ставят топливные баки большой ёмкости
Размеры
Распространена классификация радиоуправляемых авиамоделей по объёму двухтактного калильного двигателя выражаемой в сотых долях кубического дюйма. Модель при этом может быть оснащена 4-тактным или электродвигателем. Такая эквивалентная классификация используется лишь для удобства сравнения.
Несколько распространённых примеров:
15 класс
(2,5 см³)
21 — 25 класс
(3,5 — 4 см³).
30 — 35 класс
(4,9 — 5,8 см³)
40 — 46 класс
(6,5 — 7,5 см³). Как правило, самолёты с размахом крыла 1,4 — 1,8 м и весом 2-4 кг.
50 — 61 класс
(8,5 — 10 см³). Как правило, самолёты с размахом крыла 1,5 — 2 м и весом 3-5 кг.
90 — 91 класс
(≈15 см³). Как правило, самолёты с размахом крыла 1,8 — 2,3 м и весом 5-6 кг.
108 класс
(≈18 см³).
120 класс
(≈20 см³).
140 класс
(≈23 см³).
160 класс
(≈26 см³).
180 класс
(≈30 см³).
Управление
В большинстве своём устройство моделей самолётов схоже с полноразмерными самолётами. Рынок, однако, предлагает широкое разнообразие упрощённых вариантов. Модели могут различаться по количеству каналов управления:
2-канальные
. Управляется посредством изменения оборотов
пропеллера
/пропеллеров и
рулём направления
. Альтернативные варианты: управление разнотягом двух электромоторов или управление по
крену
и
тангажу
.
3-канальные
. В отличие от большинства двухканальных моделей, здесь есть возможность управления газом,
рулями высоты
и направления
. Альтернативные вариант применяется, как правило, в моделях с аэродинамической схемой «
бесхвостка
»:
элевоны
(по
крену
и
тангажу
) и газ.
4-канальные
. Наиболее массовые модели. Управление осуществляется по каналам: газа,
крена
,
тангажа
и
курса
.
5 и более каналов
. Дополнительные каналы задействуют, как правило, для управления
закрылками или щитками
. Иногда, для обеспечения стабильности полёта, добавляются отдельные каналы для управления электронным пьезо-
гироскопом
/ами по каналам крена, тангажа и направления.
Независимо от перечисленного РУ-самолёты могут иметь каналы управления дополнительными, не относящиеся непосредственно к управлению полётом, функциями: уборка/выпуск
шасси
, аэродинамические тормоза, колёсные тормоза, фары, огни, камеры,
дымогенераторы
и прочее. Эти каналы, как правило, дискретные.
Нередко встречается микшированное управление. Например, авиамодели оснащенные
флаперонами
,
элевонами
или
V-образным оперением
.
Микшеры
чаще электронные, реже механические. Электронные могут быть реализованы как посредством пульта управления, так и отдельными блоками внутри авиамодели. Некоторые аэродинамические схемы, по сути, не могут быть реализованы без применения микшеров. К примеру, «
бесхвостка
» и «
летающее крыло
» (
элевоны
).
Комплект поставки
KIT
— набор заготовок (готовые элементы) для самостоятельной постройки самолёта дополненные иногда материалом для обтяжки. Подобные наборы требуют достаточно много времени на сборку и опыта. К положительным моментам можно отнести широкие возможности по модернизации и переделке подобной модели под свои нужды.
ARF
— (
англ.
Almost Ready to Flight) В целом готовый к полёту. Как правило, это собранные элементы конструкции (стабилизатор, киль, крыло, фюзеляж), которые необходимо собрать в единое целое. Требуют от десятков минут до десятков часов на сборку. Изредка подобные комплекты оснащаются двигателем, однако все равно требуется приобретение
сервомашинок
, аппаратуры управления и т п. Основное преимущество подобного комплекта поставки — возможность гибкого подбора двигателя и электроники.
RTF
— (
англ.
Ready to fly) Готовый к полёту. Самодостаточные наборы, которые могут потребовать лишь топлива или элементов питания. Рассчитаны подобные комплекты на новичков, а электроника и двигатели в них, как правило, экономкласса.
Радиус действия
Как правило, управление РУ моделями происходит в таких пределах видимости управляющего, когда он гарантировано видит положение и направление движения модели. В основном, на это влияют размеры и окрас модели. Часто применяется специальная, яркая и контрастная окраска, упрощающая определение положения модели в пространстве и её заметность. Дальность действия аппаратуры управления, традиционно, сильно превышает это расстояние. В любительской среде иногда встречаются модели управляемые с помощью транслируемых моделью
телеметрии
и видеосигнала с бортовой камеры
. Существуют методы управления с помощью
бинокля
. Специализированные и военные модели чаще управляются заданием маршрута по координатным точкам. Также в среде авиамоделистов-любителей все больше становятся популярными так называемые полеты на дальнее расстояние при помощи специальной видеоаппаратуры
FPV
. Управление моделью ведется непосредственно через модельную аппаратуру без визуального контакта. Слежение за моделью ведется при помощи установленных на ней видеопередатчика и небольшой камеры. Изображение транслируется либо на экран компьютера, или же на специальное устройство, подключенное к видеоприемнику.