Кіріспе
Еркін ұшу – ұшырылғаннан кейін сыртқы активті басқарусыз ұшатын модельдік авиацияның бір бөлігі. Еркін ұшу – әуе модельдеудің бастапқы түрі, мұнда жарыс мақсаты – әртүрлі сынып параметрлерінде бірнеше жарыс кезеңінде ең ұзақ уақытқа ұшатын, өзін-өзі басқаратын ұшақты жасау және ұшыру болып табылады.
Сипаттама
Еркін ұшудың мәні – ұшақтың сыртқы басқаруға, мысалы, радио арқылы мұқтаж болмауында. Осы типтегі ұшақтар екі ғасырдан астам бері ұшып келеді. Олар ұшу кезінде табиғи түрде тұрақты болу үшін жасалған; желдің күркіреуі немесе жылу ағыны бұзған жағдайда, олар автоматты түрде тұрақты ұшуға оралады. Олардың тұрақтылығы конструкция мен теңдестірудің үйлесімі арқасында қамтамасыз етіледі, яғни ауырлық центрі, қанат және горизонтальды құйрықша бұрышы, сондай-ақ рульдің орнатылуы арасындағы қатынас. "Модельді ұшақ" дегенде көптеген адамдар ең алдымен ойға келтіретін қозғалтқышты, радиомен басқарылатын ұшақтарға қарағанда, еркін ұшу ұшақтарының қанат жүктемесі әлдеқайда төмен. Олардың көпшілігі сағат жүрісінен аспайтын жылдамдықпен сырғанап ұшады және сирек жағдайда 500 грамнан асады. Әдетте, еркін ұшу бәсекелерінің жалғыз мақсаты – ұшу ұзақтығы, ал осы спорттың тартымдылығы мен қиындығы – ең төменгі салмақ, қанаттың ең үлкен ауданы және итеру күші сияқты параметрлер бойынша белгіленген шектеулерде ең тиімді ұшақты жобалау болып табылады.
Планерлер
Планерлердің бортында қозғалтқыш күші болмайды. Энергия көзі – ұшыру кезіндегі бастапқы импульс пен ұшу барысында кездесетін көтеріңкі ауа ағындары ғана. Ұшыру кезінде көптеген планерлер 60G немесе одан да жоғары жүктемеге (экипажды ұшақтардағы күштен әлдеқайда артық) төтеп береді және кейде 140 км/сағ жылдамдыққа жетеді, мұндағы энергия биіктікке айналады. Мұндай мүмкіндік көміртек (графит), шыны талшық және кевлар сияқты композиттік материалдардың пайда болуымен ғана мүмкін болды, олар планерлердің көптеген құрылымдық элементтерінде кеңінен қолданылады. FAI планер класы – F1A, сондай-ақ A/2 немесе «Солтүстік» планері деп те аталады. Модельдің жобаланған ауданы (қанат және тұрақтандырғыш) 32-34 дм² аралығында, ал ең төменгі салмағы – 410 г болуы керек. Ұшыру 50 метрлік сүйреу арқаны қолдана отырып, қолмен жасалады, бұл желкенді сүйреуге ұқсас. Сүйреу кезеңінде планерді тығыз айналымдар жасау арқылы және желге қарсы сүйреу арқылы басқаруға болады. Модельді ұшыру туралы шешім қабылданғаннан кейін, спортшы модельдің жылдамдығын арттыру үшін жүгіреді. Модель ең жоғары жылдамдыққа жеткенде, сүйреу арқаны босатылады және механизм арқанды модельден ажыратады, содан кейін жылдамдықты биіктікке айналдыру үшін алдын ала бағдарламаланған схема іске қосылады. Қазіргі заманғы F1A планерлері кейде 80 метрге дейін қосымша биіктікке көтеріле алады. Мини планер класы – A/1 (F1H). A/1 планерлерінің жалпы ауданы 18 дм²-ден кем болуы керек, ал салмағы кемінде 220 г болуы тиіс. Ашық планер жарыстары сирек өткізіледі, ал мұндай жарыстарға қатысушылардың көпшілігі F1A планерлерін пайдаланады. Басқа планер кластарына магниттік басқарылатын (F1E) планерлер – негізінен еркін ұшудың еңіс беткейінде сырғанау класы, және қолмен ұшырылатын планер (әдетте HLG деп қысқартылады, сонымен қатар «құбыршақ планер» деп те белгілі) кіреді. HLG – бұл жай жерден күшпен лақтырылатын шағын модельдер. Бұл еркін ұшудың ең белсенді түрлерінің бірі.
Резеңкеден жасалған
Резеңкемен жұмыс істейтін модельдер бұралған серіппелі материалдың сақталған энергиясымен қоздырылады. Бұл көптеген ойыншық дүкендерінде сатылатын қарапайым резеңке ленталы ойыншықтардан бастап, ашық резеңке класына дейін жетеді, олардың мысалдары көбінесе "моторларында" 200 г резеңке пайдаланады. Резеңке тұрақты қуат шығармайды; толық бұралғанда резеңке мотор ең жоғары моментін береді, бірақ бастапқыда ол тез төмендейді, содан кейін "тұрақтанады", соңында тағы да төмендейді, ал винт тоқтайды. Бұл бастапқы күшті тиімді пайдалану өте маңызды, сондықтан автоматты өзгермелі қанатты бұрандалар көмектеседі, сондай-ақ қанат пен құйрық қондырғысының және рульдің орналасуын уақыт бойынша өзгертуге болады. Қуат беру аяқталғанда, қанаттар фюзеляжға жапсырылып, сырғу кезінде кедергіні азайтады. FAI резеңке класы F1B, сондай-ақ Уэйкфилд деп те аталады. Чарльз Денис Рашинг Уэйкфилд кубогының тарихы туралы жазған. F1B модельдерінде ең көп дегенде 30 г резеңке мотор болуы мүмкін, ал ұшақ корпусының бос салмағы кемінде 200 г болуы керек. Модельдің ең көп жалпы ауданы 19 дм²-ден аспауы тиіс. Мини резеңке класы – Coupe d'Hiver (F1G деп те аталады). "Купе" модельдерінің ауданына шектеулер жоқ. Резеңке салмағының лимиті 10 г, ал ұшақ корпусының ең аз бос салмағы 70 г. Ашық резеңке класы танымал шара, онда үлкен модельдерге көп мөлшерде резеңке салынады. Ашық модельдердің ұшу салмағының 50% резеңкеден тұрады. F1D (төмендегі #Ішкі кеңістікке қараңыз) – бұл ұзынға созылған (30 минуттан астам) ұшуға арналған, жеңіл, баяу қозғалатын, резеңкемен жұмыс істейтін ұшақ, оны үлкен жабық кеңістікте ұшуға арналған. P 30 – жаңадан бастаушылар үшін танымал жарыс. P 30 үшін модификацияланбаған, саудада қолжетімді пластикалық бұранда қолданылуы керек. P 30 қанатының ең көп аралығы және жалпы ұзындығы 30 дюйм (76,2 см), ал резеңке салмағы 10 г-нан аспауы тиіс. Бос ұшақ корпусының салмағы кемінде 40 г болуы керек. Ғылым олимпиадасындағы Wright Stuff жарысы да өте танымал. Ережелер мен өлшемдер шектеулері жыл сайын өзгереді, бірақ көптеген белгілі ұшқыштар, мысалы, Бретт Санборн ғылым олимпиадасынан бастаған. Бұл жарысқа арналған ұшақтар әдетте милармен қапталған қанаты бар және саудада қолжетімді тұрақты бұрандасы бар балса ағашынан жасалған қаңқадан тұрады. Резеңке мотор әдетте 15:1 қатынаста оралады. Ең танымал жаңадан бастаушыларға арналған резеңкемен жұмыс істейтін модельдер – AMA Cub (АҚШ-та "AMA Delta Dart" деп те аталады), Denny Dart, Canarsie Canarie және Squirrel. Олар семинарларда немесе жаңадан бастаушыларға құрастыру және ұшу туралы білу үшін қолданылады. Дарси Уайт жобалаған "Squirrel" құрастыруға ең оңайы. "Squirrel" үшін тегін жоспарларды жүктеуге болады. Ең кішкентай резеңкемен жұмыс істейтін ұшақ 1931 жылы Филадельфиядағы орта мектеп оқушысы жасаған, "Flying Flea" деп аталған, ұзындығы бір жарым дюйм болатын және шамамен бір минут бойы ауада тұра алған.
The Wright Stuff competition in Science OIympiad is also very popular. The rules and dimension restrictions vary every year, but many notable fliers such as Brett Sanborn started in Science Olympiad. Planes for this competition usually consist of a balsa frame with a mylar covered wing and a commercially available fixed pitch propeller. The rubber motor is typically wound with a 15:1 winder. The most well known beginner rubber powered models are the AMA Cub (also known in the USA as the "AMA Delta Dart"), Denny Dart, Canarsie Canarie and Squirrel. They are commonly used in workshops or for beginners to learn about construction and flying. The Squirrel, designed by Darcy Whyte is the easiest to build. Free plans are available for download for a Squirrel. The smallest rubber powered model aircraft was built in 1931 by a Philadelphia high school student, called the Flying Flea and was one and a quarter inches long and could remain airborne for approximately one minute.
Қуат
Қуат модельдері – резеңке мотор емес, өздігінен қуат көзі бар модельдер. Көбінесе бұл ішкі жану қозғалтқышы, ал қозғалтқыш жұмысының уақыты шектеулі, әдетте бес секундқа дейін. Мүмкіндігінше биікке көтерілетін, төмен көтергіштік коэффициентінде ең аз қарсылық күшіне ие, бірақ содан кейін баяу ұшатын планерге айналатын ұшақты жобалау – авиациядағы ерекше қиындық. Дегенмен, бұл санатқа қысылған газ моторлары мен электр қуаты да кіреді. FAI қуат класы – F1C. F1C модельдері 2,5 см³ дейін сыйымдылығы бар ішкі жану қозғалтқышымен жабдықталған және 1 см³ үшін кем дегенде 300 г салмақ болуы керек (яғни 2,5 см³ қозғалтқышы бар модельдің ең төменгі салмағы 750 г). Бұл қозғалтқыштар көбінесе ең жоғары қуаттылық үшін арнайы жасалады және көбінесе 30 000 айналымнан асып түседі. Көптеген F1C модельдерінде көтерілу кезеңінде аэродинамикалық қарсылықты азайту үшін бүктелетін қанаттар орнатылған. Қозғалтқышы бар еркін ұшу модельдерінің тағы бір түрі – CO2 (FAI санаты F1K). Бұл модельдер көмірқышқыл газымен жұмыс істейтін кішкентай қозғалтқышты пайдаланады. Бұл модельдер өте жеңіл. CO2 газының мөлшері 2 см³-ге дейін шектеледі, бұл шамамен 2 минуттық ұшуға жеткілікті. Тағы бір танымал еркін ұшу класы – FAI санаты F1J, ол F1C-ге ұқсас, бірақ қозғалтқыштарының сыйымдылығы 1 см³ немесе одан аз. Бұл модельдерде Profi және Ресей мен Еуропадан шығарылған басқа да арнайы қозғалтқыштар қолданылады. Спорттық еркін ұшушылар кішкентай ішкі жану қозғалтқыштарын да пайдаланады, сондай-ақ электр мотормен жұмыс істейтін еркін ұшу масштабты модельдері жиі қолданылады.
Ішкі бөлмелер
Атауынан-ақ көрініп тұрғанындай, үй ішіндегі модельдер үй ішінде ұшу үшін жасалған. Бұл модельдер әдетте өте жеңіл болады, себебі олар сыртқы ауа райының әсеріне төтеп беруі керек емес. Үй ішінде еркін ұшу модельдерінің бірнеше кластары бар. Кейбіреулері нақты көшірмелер, ал басқалары мүмкіндігінше ұзақ уақыт ұшу үшін құрастырылған. Бұл модельдердің уақыты секундомермен өлшенеді. FAI – барлық әуе спорты түрлерін, соның ішінде модельдеуді ұйымдастыратын халықаралық ұйым. FAI F1D деп аталатын ең жоғары ұзақтықтағы үй ішіндегі модельдер класы үшін Әлем және Еуропа чемпионаттарын өткізеді. F1D модельдерінің салмағы кемінде 1,4 грамм, ал қанаттарының ені 55 см болуы керек. Бұл модельдер жеңіл балса тақталары мен жолақтарынан, бор талшықтарынан, көміртек талшықтарынан және 0,5 микрометрден кем қалыңдығы бар мөлдір пластик пленкадан жасалады. Модельдер 0,4 грамм резеңкемен, шамамен 9 дюймдік бір иірімге 1500 айналымға дейін оралатын иірім арқылы қозғалады. Ұшу кезінде пропеллердің орташа айналу жиілігі 50 айналымнан кем, ал бұл модельдер адам жүру жылдамдығынан да баяу ұшады. F1D модельдеріне үлкен кеңістік қажет, мысалы, спорт залы, ұшақ немесе дирижабль ангары. АҚШ-та Вест-Баден-Спрингс қонақ үйінің әйгілі атриумы бұрын үй ішіндегі еркін ұшу жарыстарына пайдаланылған, ал Румынияда 400 фут (122 м) тереңдіктегі тұз шахтасы бірнеше рет FAI әлем чемпионатын қабылдаған. Бір ұшудың уақыты соңғы соқтығысы қырық минутқа жуық. Көптеген басқа үй ішіндегі модельді ұшақтар да резеңкемен қозғалса, сығымдалған газбен немесе электр батареяларымен жұмыс істейтін жолтайыншақтар мен ұшақтар да үй ішінде ұшырылады. Кейбір кластар адам тасымалдайтын ұшақтардың масштабты немесе жартылай масштабты көшірмелеріне назар аударады. Ал басқалары орнитоптер, тікұшақтар немесе автогиро сияқты ерекше ұшу конфигурацияларын ұсынады. Үй ішінде модельдеудің тарихына шамамен бір ғасыр толды. Үй ішіндегі модельдердің тарихын мына жерден табуға болады.
Ескілер
Америка Құрама Штаттарындағы Антик модельдер қоғамымен және бүкіл әлем бойынша "SAM" ұйымдарының өсіп келе жатқан бөлімшелерімен (сондай-ақ кейбір елдердегі ұлттық клубтармен) санкцияланған, "Олд Таймер" деп аталатын еркін ұшу модельді ұшақтар – бұл планерлер, резеңкемен немесе қозғалтқышпен жұмыс істейтін модельдер болуы мүмкін. Олар әдетте әлемнің кез келген жерінен шыққан, 1941-42 жылдары АҚШ-тың Екінші дүниежүзілік соғысқа қатысуы басталғанға дейінгі кез келген уақытта жасалған еркін ұшу модельдік ұшақтардың ұшатын көшірмелері болып табылады. "SAM" жарысындағы көптеген іс-шаралар үшін осы үлгілердің өлшемін өзгертуге (үлкейту немесе кішірейтуге) рұқсат етіледі, бірақ түпнұсқа өлшемде жасалған көшірме модельдер үшін арнайы санаттар да бар. Ұлыбританияда 1951 жылдың қаңтарына дейін жарияланған жоспарлар немесе жиынтықтар бойынша жасалған модельдер винтажды, ал кейіннен, бірақ 1960 жылға дейін жасалғандары классикалық деп саналады. Джим Арнотт Урлан Ванноп жасаған классикалық резеңке модельді – "Winding Boy" ұстап тұр. Бұл модельдерге арналған төмен қысымды, қызықты жарыстар көбінесе қазіргі заманғы жарыс форматтарын ұстанады, сонымен қатар Екінші дүниежүзілік соғысқа дейін өткізілген модельдік авиация іс-шараларын қайта жасайтын арнайы санаттар бар. Тіпті "Олд Таймер" қозғалысы да бастапқыда екі тактілі бензинді қозғалтқыштар үшін жасалған үлгілердің электрмен жұмыс істейтін нұсқаларын қабылдауға көшті. Кейбір қозғалтқышпен жабдықталған үлгілерде Екінші дүниежүзілік соғысқа дейінгі бензинмен жұмыс істейтін модельдік қозғалтқыштар немесе олардың нақты көшірмелері қолданылады. "SAM" ұйымында "RC Assist" деп аталатын олд таймерлік еркін ұшу модельдеріне үлкен қызығушылық бар, ол сол дәуірдің қозғалтқышпен жабдықталған үлгілерін алып, оларды заманауи екі және төрт тактілі жарық қозғалтқыштарымен немесе щеткасыз электр қозғалтқыштарымен жабдайды, сондай-ақ радиобақылау пультінен рульді, лифтті және қозғалтқышты басқару мүмкіндігін қосады – дәл сияқты, қалыпты RC хоббиінде жасалатындай. Old Timer еркін ұшу ұшақтарының техникалық сипаттамалары, жарыс ережелері және нұсқаулары "SAM" ұйымының онлайн сайтында қолжетімді.
Қалшықты каучук
Резеңке модельдер толық көлемдегі ұшақтардың көшірмелері болып табылады. Модельдің толық масштабтағы ұшаққа сәйкестігі мен дәлдігін тексеру үшін жарыстарда масштабтық құжаттама қолданылады. Көптеген резеңке модельдердің қанат ұзындығы 20-30 дюймді құрайды. Ерекшеліктер "Жеміс қабығы" класындағы модельдер үшін – ең көп дегенде 13 дюйм қанат ұзындығы, ал "Жұмбақ" класындағы модельдер үшін – 36 дюйм немесе одан да үлкен қанат ұзындығы. Модельдер модельдің салмағына, ұсырғыштың диаметрі мен қадамына сәйкес резеңке орамалармен қуаттандырылады. Орамалардың ұзындығы көбінесе модельдің фюзеляжының ұзындығынан екі есе асып түседі. Көптеген жіптері бар осындай ұзын резеңке орамасында жасалатын орамалардың саны арқасында масштабтық модельдің ұшу ұзақтығы едәуір ұзарады. Механикалық орау құрылғысы қолданылады және резеңкенің бастапқы ұзындығынан бес есеге дейін созу арқылы қозғалтқышта максималды орама жинақталады. Ұшу кезінде бұл модельдер нағыз ұшақтарға ұқсайды. Тек бастапқы ұшақтың қозғалтқышының шуы ғана жетіспейді. Сарапшылар Райт ағайындарының алғашқы ұшағы, Блерионың каналдан өткен ұшағы сияқты ерекше конструкциялардан, сондай-ақ депрессия кезеңіндегі үй жасаған және қазіргі заманғы тәжірибелік ұшақтардан керемет ұшуларға қол жеткізе алады.