ИЗГОТОВЛЕНИЕ КОРЫЛЬЕВ ДЛЯ КОРДОВЫХ МОДЕЛЕЙ САМОЛЕТОВ ПЕННО-СТЕКЛЯННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Эту технологию по изготовлению крыла можно применить для этой кордовой пилотажной модели самолета. В свое время рост доступности бальзы, а также уход из авиамодельного спорта людей, экспериментировавших со стеклопластиковыми обшивками, привел к снижению популярности этой технологии и к утере отработанных навыков. Попытки же неподготовленных моделистов реанимировать старый метод дали неожиданный результат... - полное неприятие этой технологии.

Постепенно образовалось устойчивое мнение, что пенопластовое крыло со стеклопластиковой обшивкой намного тяжелее бальзового, и проигрывает ему по всем параметрам. На самом же деле у «пенно-стеклянного» крыла и сегодня есть ряд достоинств - относительно невысокая сложность изготовления, а также простой ремонт. Да и аварийные ситуации подобные крылья переносят довольно устойчиво. В целом можно считать, что данная технология лучше всего подходит для учебных и учебно-тренировочных моделей.

Применяемые пенопласты для изготовления крыла самолета

Заготовку «ядра» крыла вырезают термолобзиком из строительного пенопласта. Его плотность должна находиться в пределах 0,01-0,015 г/см3 (в крайнем случае 0,02-0,025 г/см3). Пенопласт при покупке нужно тщательно отбирать. Главное условие - полное отсутствие полостей между шариками на месте излома при минимальной плотности. Также не должно быть посторонних включений, которые позже помешают резке. В солидной торговой фирме плотность можно узнать перед покупкой, или... придется ее замерять уже дома, после взвешивания. Изредка и на рынке дают познакомиться с сопроводительными документами, где можно найти характеристики пенопластов.

Применяемые связующие

Из эпоксидных смол можно порекомендовать «ДА, К-153, ЭД-20 или ЭД-22 (последние три довольно густые). Любую смолу нужно предварительно проверить, сделав контрольный замес и дождавшись отверждения (около двух суток). Оценив механические свойства смолы (интересует только жесткость и хрупкость), принимают решение о необходимости дополнительной ее подготовки, которая заключается в снижении вязкости в жидком состоянии и в увеличении эластичности отвержденной смолы. Для пластифицирования обычно используется дибутилфталат. Его добавляют в количестве 8-15 массовых частей на 100 частей смолы. Уменьшить вязкость связующего (особенно если это ЭД-22) удастся, если воспользоваться активными разбавителями ДЭГ-1, ТЭГ-1, Э-181.

Их добавляют в количестве 10-20%. В целом вязкость определяет возможность нанесения смолы кистью. Более доступные методы модифицирования смолы подразумевают использование «народных средств». Так, можно рискнуть, и использовать вместо дибутилфталата... касторовое масло, предварительно прокипятив его пять минут на медленном огне для удаления влаги (это старый моделистский рецепт). Вместо фирменного разбавителя можно применить этиловый или метиловый спирт. Считается, что это ухудшает характеристики смолы. Возможно, это и так. Но для обтяжки крыла стеклотканью разбавленная спиртом смола все равно удовлетворяет всем требованиям. Важно помнить, что спирт добавляют не ранее, чем через 10-15 минут после введения отвердителя. Второй метод укладки стеклоткани подразумевает использование двухкомпонентного паркетного лака.Его специально не подготавливают (разве что старый перед употреблением слегка разводят спиртом).

Проба

После покупки всех компонентов обязательно проводят контрольную оклейку кусочка пенопласта. Это позволит выяснить время полимеризации и эластичность связующего. Кроме того, так удастся получить первые навыки работы сданными конкретными материалами. Получив хороший результат, для наращивания опыта можно изготовить, например, стабилизатор.

Изготовление крыла

Вырезка «ядра». Шаблоны профиля изготавливают из алюминия толщиной 1-1,5 мм. Их закрепляют на заготовке двумя-тремя длинными шурупами, тщательно контролируя отсутствие круток. Резку производится с помощью «термолобзика». Удобнее работать вдвоем, плавно передвигая терморезак пропорционально хордам шаблонов. Не следует превышать скорость резки. Она зависит как от толщины пенопласта, так и от температуры режущей нити. Поверхность вырезанных консолей аккуратно зашкуривают.

Подготовка

После монтажа всех узлов и деревянных деталей оценивают качество поверхности готового собранного крыла. Если есть явные недостатки, шпаклевку не применяют - она слишком тяжела. Вместо этого поверхность выравнивают, оклеивая крыло тонкой писчей бумагой (для вторых экземпляров при машинописи). Здесь подойдет также бумага для самописцев, тонкая импортная бумага (продается рулонами и по метру), бумага для копирования, похожая на кальку, или модельная папиросная. Эмульсию ПВА разводят до консистенции жирного молока. Тонким слоем раствор наносят на пенопласт. Бумагу полностью окунают в раствор и сразу прикладывают к консоли. Аккуратными движениями мягкой тряпки удаляют пузырьки воздуха от середины к краям листа. Так оклеивают все крыло.

Бумажную обшивку сушат в естественных условиях, подвесив крыло за одну из законцовок. Использовать фен для ускорения сушки недопустимо. После сушки, прикладывая длинную линейку, определяют на просвет дефектные места и при необходимости шпаклюют их. Для этой цели лучше всего подходят мягкие сорта шпатлевки, так как их удельный вес меньше и обрабатываются они легче. Например, однокомпонентная шпатлевка для дерева TESSAROL (приобретается в магазинах «Лаки-краски»).

Затем крыло прошкуривают, сглаживая шероховатости и стыки листов. Если удалось избежать необходимости в бумажном «подслое», а также планируется использовать паркетный лак, проверяют реакцию на него пенопласта. Скорее всего, поверхность будет немного подтравливаться. Поэтому придется нанести слой «грунта» в виде разведенной эмульсии ПВА. Кстати - в случае использования эпоксидной смолы подобный слой «грунта» предотвратит пропитку пор пенопласта.

Подготовка стеклоткани

Для обтяжки применяется стеклоткань толщиной 0,03 мм (вполне допустима ткань толщиной 0,05 мм, но тогда раскладка слоев и их количество на крыле будут иными). Перед раскраиванием ее отжигают для удаления парафиновой пропитки. Нельзя допускать появления темных пятен - признаков перекаливания стеклоткани! Далее производят раскрой таким образом, что бы первый слой перекрывал 1/3 консоли, второй - 2/3, а последний - все крыло.

Обтяжка крыла

Верхнюю и нижнюю стороны крыла обтягивают по очереди. При использовании паркетного лака, выкройку накладывают на крыло, и прямо на ткань наносят лак с помощью кисти средней жесткости, разгоняя его от середины к краям. Каждый слой просушивают и аккуратно шлифуют, особенно в местах переходов. Здесь нужно быть максимально внимательным, так как на нижних слоях придется работать на границе стеклопластика с пенопластом. Однако такая работа нужна, иначе на готовой поверхности крыла будут заметны места, где заканчивается нижележащая ткань. При использовании жидкой смолы технология оклейки весьма схожа, за исключением того, что все слои накладываются одновременно. Но в целом эта работа сложнее и требует еще большей аккуратности.

Еще приходится иметь в виду следующее. Если вместо специальных разбавителей использовался спирт, то через 20-30 с после нанесения смолы на поверхность он испарится, и смола приобретет первоначальную вязкость. Поэтому не нужно стараться набирать на кисть много связующего. Лучше «меньше, но чаще». Несоблюдение этого требования - одна из основных причин перетяжеления обшивки. Есть и другая сложность. Стеклоткань имеет свойство «всплывать» на поверхность смолы, или, говоря другими словами, избыток смолы проникает под ткань и создает «линзу». Это еще одна потенциальная причина значительного роста веса обшивки при неизменной ее прочности. Закончив нанесение смолы, на обшивку накладывается толстая лавсановая или полиэтиленовая пленка.

Придавливая ее к поверхности, аккуратными движениями от центра крыла к кромкам выдавливают пузырьки воздуха и, если еще возможно, избыток смолы. Для этой цели очень удобно использовать прикаточный ролик. Полезно заранее из такой же полиэтиленовой пленки сварить большой пакет. Поместив туда крыло и создав разряжение пылесосом, можно без особого труда удалить воздух из-под ткани. Применение вакуумных насосов здесь не только нежелательно, но просто недопустимо (из-за малой жесткости пенопласта). После полимеризации смолы оклеивают другую сторону крыла. Если возникнет необходимость зачистить поверхность, то эту операцию удобнее проводить водостойкой шкуркой. Для ликвидации пор и неровностей используется та же мебельная шпаклевка или автомобильная полиэфирная (например, BODY).

Развесовка деталей

Рассмотрим в качестве примера крыло кордовой учебной модели, показанной на страницах 14-17 текущего номера нашего журнала. Расчет начнем с пенопластового «ядра». Площади корневых и концевых сечений крыла равняются примерно 90 и 60 см2 (с небольшим запасом). Отсюда объем заготовки окажется равен примерно 10 000 см3. Напомним, что мы выбрали пенопласта плотностью 0,01-0,015 г/см3 (среднее значение 0,012 г/см3). Теперь несложно вычислить вес «ядра» -120 г. Заметьте, что использование пенопласта плотностью 0,03 г/см3, популярного раньше для стеклопластиковых крыльев, увеличило бы вес «ядра» более чем в два с половиной раза.

Теперь рассчитаем вес обшивки (возьмем крыло с не слишком высоким качеством резки пенопласта, которое пришлось оклеивать бумагой). Согласно чертежу, полная внешняя площадь поверхности крыла равна примерно 57 дм2 без закрылков и элеронов. Для оклейки берем бумагу удельной плотностью 0,7 г/дм2. Тогда вес бумаги и клея не превысит 50 г. Использование более тонкой бумаги позволит снизить вес примерно до 35 г. При ручной выкладке стеклоткани плотность непрессованного стеклопластика составляет 1,6 г/см3. Отсюда расчетная масса оболочки, состоящей в среднем из двух слоев стеклоткани толщиной 0,03 мм, будет равна всего 55 г. Правда, в эту величину лучше ввести поправки, учитывающие отступления от идеальной технологии.

Реально вес стеклопластика окажется равен приблизительно 66 г. В итоге суммарный вес обшивки не превысит 116 г. Осталось уточнить вес оставшихся деталей. Задняя кромка 15 г, передняя 13 г, лонжерон около 40 г, законцовки не более 20 г. Полностью собранное крыло без системы управления и окраски будет весить примерно 340-350 г (добавлен неучтенный ранее вес клея для сборки). Здесь непременно нужно отметить, что приведенные веса обшивки могут быть получены лишь при наличии определенного опыта работы. Отсутствие навыков по работе со стеклопластиками на столь развитых по площади поверхностях может привести к очень ощутимому приросту веса. Так, например, применение избыточного количества смолы при приклеивании стеклоткани запросто увеличит вес обшивки чуть ли не в два раза.

Неаккуратно выполненные пазы под полки лонжерона и попытки в последующем «для надежности» пролить швы избыточным количеством клея также принесет непредсказуемый прирост веса. Не исключено также, что и применение других материалов негативно отзовется на результатах. Поэтому при их замене обязательно проводите новую «калькуляцию». Еще очень полезно взвешивать крыло на всех стадиях изготовления. Это позволит вам в будущем четко понять, где вы потеряли или выиграли. Тогда одновременно удастся составить перечень поправочных коэффициентов конкретно для вашей работы. Заранее предсказать, сколько будет весить новое крыло, можно будет с максимальной точностью. Еще нужно отметить, что несмотря на выбор в качестве примера конкретной кордовой модели, на самом деле предлагаемая технология весьма универсальна, и позволяет создавать крылья и для радиоуправляемых моделей.

(Автор: Д. Чернов, источник: журнал Моделизм спорт и хобби)

Примечание от редакции

Обратите внимание на то, что предлагаемая автором методика изготовления крыльев имеет принципиальное отличие от использовавшихся прежде. Раньше стеклопластиковая обшивка несла выраженные силовые функции. В нашем же примере она стала чисто «отделочной». Это изменило подход не только к выбору толщины стеклоткани и смол, но и к пенопласту. Прежде минимально допустимой плотностью пенопласта считалась величина около 0,03 г/см3. Это было оправдано. Более легкие (соответственно, и более податливые, эластичные) сорта не могли надежно поддержать нагруженную тонкостенную силовую оболочку от потери устойчивости. Теперь же пенопласт вместе с обшивкой по сути выполняет лишь роль «обтекателя» лонжерона.

Поэтому появилась возможность использовать очень легкие пенопласты и тонкие стеклопластиковые обшивки. Поэтому можно не удивляться, что такие крылья ненамного тяжелее бальзовых. Правда, принимаясь за изготовление предлагаемого крыла, нужно быть готовым к специфике обращения с ним как готовым изделием. Тонкий стеклопластик, отформованный на эластичной смоле, да еще имеющий внутреннюю «поддержку» из очень податливого пенопласта, может произвести странное впечатление. Да, при грубом обращении на поверхности подобного крыла будут образовываться неэстетичные вмятины. Но на летные свойства учебно-тренировочных моделей они особого влияния не оказывают. Кроме того, привычка бережно брать такое крыло руками придет очень скоро.

Зато потом вы сможете понять, что подобная обшивка может простить, например, посадку на стерню, или довольно грубые приземления модели. Заметим еще, что «отделочная» роль обшивки изменила принцип выбора смол. Для несущих выклеек нужна специальная (высокопрочная и твердая) смола. В нашем же примере подойдет практически любая! Лишь бы смола была удобна в работе и обеспечивала высокую эластичность (что непривычно!) стеклопластика. Еще смена функций обшивки позволяет спокойно применять такие приемы, как наложение стеклопластика на бумагу, ранее уже пропитанную ПВА.

Несмотря на то, что при некоторых операциях ПВА используется в качестве сепаратора(разделительного слоя), в нашем примере резко сниженные адгезионные свойства смолы к ПВА вполне приемлемы. Именно здесь нужно помнить, - в зависимости от прошкуривания бумажного подслоя можно получить заметно отличающиеся результаты не только по адгезии стеклопластика с бумагой, но и по весу. Дело вот в чем. Технология полного погружения бумажных листов в жидкий раствор ПВА обеспечивает после просушки наличие тончайший слой клея на поверхности обшивки. В связи с особенностями эмульсионного клея внутрь бумаги он практически не входит (чего не скажешь про жидкую смолу!). Поэтому ликвидация верхней пленки из ПВА даст двоякий результат.

Во-первых, это улучшит сцепление стеклопластиковой обшивки с бумагой.

Во-вторых, заставит использовать увеличенное количество смолы, которая теперь пойдет еще и на пропитку бумаги. А ведь толщина даже тонкой бумаги, идущей для вторых экземпляров при машинописи, равна 0,07 мм, что превышает среднюю толщину стеклопластиковой обшивки. Поэтому лучше постараться как следует, и вырезать пенопластовые консоли с высоким качеством поверхности. Тогда в применении бумажного «подслоя» нужды вообще не возникнет.