Содержание

Как cделать орнитоптер своими руками

Привет народ!

Эта инструкция - история о том, как я сделал прототип орнитоптера.

Для тех, кто не знает, орнитоптер - это механизм, который летает за счет взмахов крыльями, как настоящая птица. Идея состояла в том, чтобы создать орнитоптер с нуля, управлять им дистанционно и, конечно, заставить его летать.

Пожалуйста, не судите строго я не профессионал авиамоделирования. Так что не все работает так, как мне бы хотелось, но все же работает.

Реальный результат можно увидеть в многосерийном видео на нашем канале Youtube. Если вам понравится это руководство, пожалуйста подпишитесь на канал.

Инструкция со временем будет исправляться и улучшаться новыми материалами, как и Орнитоптер.

Видеообзор

1. Выбор начальных параметров размаха крыльев, веса и частоты взмахов.

С какой частотой птицы обычно машут крыльями?

Это зависит от площади крыла самой птицы. Например, для аиста достаточно махать крыльями с частотой 2 взмаха в секунду, воробей должен делать 13 взмахов в секунду, а колибри - до 80. Я хотел сделать большой орнитоптер, поэтому площадь крыла тоже будет большой. Для расчета площади крыла нужно знать размах крыльев. Итак, размах крыльев стал первым выбранным параметром. Я решил сделать орнитоптер с размахом крыльев в диапазоне 1200-1400 мм.

Я искал в интернете существующие конструкции орнитоптеров и анализировал их размеры. Большинство орнитоптеров сделаны в строке определенного размера. Орнитоптеры Hobbie могут быть отсортированы по размаху крыльев (от 660 до 3000 мм) и весу в полете. Мой орнитоптер с размахом крыльев 1200-1400 мм будет где-то посередине этой шкалы, не большой, но и не маленький.

Я искал информацию о конструкции на форумах авиамоделирования, в спецификациях об орнитоптерах и во множестве видео на Youtube. Я выяснил, что орнитоптеры с таким размахом крыльев должны выполнять от 5 до 7 взмахов в секунду и иметь полетный вес в диапазоне от 300 до 500 г. Я выбрал среднее значение веса полета - 400 г. Поскольку у меня нет опыта в создании самолетов и махалетов, я выбрал все значения эмпирически и в основном надеялся на удачу.

Зная приблизительную частоту взмахов (от 5 до 7 Гц), я могу разработать механизм взмахов.

В итоге для орнитоптера мною были выбранны следующие параметры:

  • Размах крыльев ≈ 1200 - 1400 мм;
  • Частота взмахов ≈ 5 - 7 Гц;
  • Вес в полете ≈ 400 г.

2. Выбор Махательного Механизма

Махательный Механизм является наиболее важной частью орнитоптера. Он преобразует электроэнергию от батареи в махательное движение крыльев. Разработать и собрать такой механизм достаточно сложная задача,так как он должен выдерживать огромные усилия, которые меняют направление несколько раз в секунду, и в то же время быть чрезвычайно легким и долговечным.

Существует большое количество махательных механизмов. Вот самые используемые.

Кривошип (Staggered Crank)

Конструкция кривошипа является самой базовой среди махательных механизмов. Части ступенчатого вала находятся на необходимиом растоянии и под необходимым углом для достижения симметричного взмаха. Это часто используемая конструкция среди любителей, которые собирают орнитоптеров из подручных материалаов.

Кривошип с одной передачей (Single Gear Crank)

Несмотря на то что конструкция кривошипа с одной передачей выглядит простой, она сложнее, чем кажется. Центральная точка, где соединительный стержень и шарниры крыльев соединены друг с другом, должна расширяться и сжиматься при закрывании механизма. Сжатие и расширение с очень высокой частотой может привести к износу компонента.

Кривошип с дмумя передачами (Dual Gear Crank)

Эта конструкция имеет две шестерни, которые управляют петлями каждого крыла по отдельности. Существует несколько вариантов конструкции трансмиссии. Шестерня может приводить в движение обе вспомогательные передачи. Таким образом, вторичные шестерни будут вращаться в одном направлении друг с другом. В другой конструкции ведущая шестерня вращает вторичную шестерню, а эта вторичная шестерня вращает другую вторичную шестерню. Вторичные передачи будут вращаться против часовой стрелки друг к другу. Эта конструкция намного проще в реализации и уменьшает несоосность крыла.

Поперечный вал (Transverse Shaft)

Поперечная конструкция вала является еще одним вариантом кривошипно-шатунного механизма. Эта конструкция обеспечивает максимально симметричный взмах. Однако это самый тяжелый и сложный дизайн. Вращающиеся зубчатые колеса и крылья находятся не в одной плоскости, поэтому соединительный стержень должен вращаться. Стержень соединителя имеет шариковый подшипник внутри, и это добавляет вес только к самому компоненту. Количество зубчатых колес, используемых в этой конструкции, больше, чем в любой другой конструкции. Конструкция поперечного вала обычно используется для больших орнитоптеров, где вес можно преодолеть с помощью больших крыльев.

Я решил выбрать конструкцию с поперечным валом. Размер моего орнитоптера позволяет использовать дополнительную массу механизма. Кроме того, такую ​​конструкцию легко изготовить из листового материала, так как плоскости зубчатых колес параллельны плоскости корпуса.

3. Выбор компонентов. Мотор, ESC и Aккумулятор.

Выбор мотора

Мотор должен быть небольшого размера. Моторы большого размера имеют большой вес, что очень критично для конструкции. В то же время электродвигатель должен быть прочным, чтобы обеспечить достаточный крутящий момент для преодоления сопротивления воздуха.

Для увеличения крутящего момента и достижения необходимой частоты взмахов я собираюсь использовать редуктор. В этом случае я могу взять более слабый двигатель с более высоким числом оборотов в минуту (об / мин).

Принимая во внимание размеры орнитоптера, хобби электромоторы размером 300 - 400 должны идеально подходить. Хобби-моторы такого размера могут быть коллекторными или бесколлекторными. В основном вы можете найти их в средних RC катерах и вертолетах.

Я выбрал этот мотор:

Его можно заменить на:

Обратите внимание на важную деталь. Вам нужен аутраннер. Монтажные отверстия двигателя должны быть на одной стороне с выходным валом. Таким образом, корпус, который находится рядом с выходным валом, должен быть неподвижным.

Основные характеристики двигателя:

  • Диаметр выходного вала: 2,3 мм;
  • Максимальный ток: 22А / 20S;
  • Напряжение: 2 - 3 S;
  • Размер: 26 мм х 27 мм, 41 мм;
  • Вес: ≈ 39 г;

Краткое объяснение названия:

Первые, 4 цифры в описании (2627) - это размеры двигателя. Первая пара цифр показывает диаметр двигателя (26 мм), а вторая пара показывает длину (27 мм). Значение «кВ» относится к постоянной скорости двигателя. Он измеряется числом оборотов в минуту (об / мин), которое совершает двигатель, когда на него подается 1 В (один вольт) без нагрузки. Например: Этот 2627 4200 кВ бесколлекторник может быть запитан батареей 2S (7.4В) или 3S (11.1В). При значении 4200 кВ и без нагрузки этот двигатель имеет следующие скорости:

  • 4200 * 7,4 = 31080 оборотов в минуту при 7,4 В;
  • 4200 * 11,1 = 46620 оборотов в минуту, при 11,1В.

Источник питания

В моем орнитоптере батарея - это один из самых тяжелых компонентов, поэтому очень важно выбрать правильную.

Для питания двигателя я использую Li-Po аккумулятор. Коэффициент отношения емкости к массе у таких аккумуляторов достаточно высок. Кроме того, они способны выдавать высокое значение тока, которое требуется для бесколлекторных двигателей.

Существует заметная разница в весе между 2-х и 3-х ячеечными батареями одинаковой емкости. Поэтому я думаю, что лучше использовать 2-ячеечную батарею.

Я купил эту:

Основные характеристики батареи:

  • 2 ячейки, 7,4 В;
  • Емкость: 900 mAh;
  • Скорость разряда: 30C;
  • Вес: ≈ 56 г;

Довайте проверим, достаточно ли максимального тока батареи.

Умножив скорость разряда на емкость, можно рассчитать максимальное значение тока, которое может выдавать аккумулятор:

30C * 0,9Ah = 27 Amp.

Максимальный ток 27 А превышает значение, которое может потреблять двигатель (22 А), поэтому все в порядке. Так же очень важана емкость аккумулятора. Этот параметр влияет на продолжительность полета орнитоптера.

Однако, в моем случае, гораздо важнее выбирать батарею в зависимости от веса.

Регулятор оборотов (ESC)

Для управления и регулирования скорости бесколлекторного мотора нужен контроллер. Любой хобби ESC подходит для этого. Единственное, что нужно проверить - это длительный и пиковый ток. Чтобы уменьшить вес орнитоптера, лучше выбрать контроллер в мини-форме.

Вот тот, который использую я:

Так же подойтут вот такие:

Основные показатели:

  • Lipo: 2-3 клетки;
  • Непрерывный ток: 20А;
  • Пиковый ток: 25А;
  • Функция BEC: Да / Нет;
  • Вес: ≈ 19 г;

BEC (Battery Elimination Circuit) - это регулятор напряжения, который преобразует основное напряжение аккумулятора в более низкое (5 В). BEC обычно встроен в ESC, и это устраняет необходимость в дополнительной батарее для питания пятивольтовых электронных устройств. Мой контроллер имеет регулятор напряжения BEC 5V 2A. Нет ничего страшного, если у вашего ESC нет такой функции. Но если вы можете найти контроллер с BEC, то лучше берите его.

Подготовка. Электронные компоненты

Большинство электронных компонентов, я купил в местном магазине, но я уверен, что вы сможете найти возможную замену в вашем регионе.

Контроллер полета

Для управления орнитоптером, я использовал два Arduino микроконтроллера. Можно было купить уже готовый контроллер полета для радиоуправляемых моделей, но я решил сделать его сам. В этом случае Arduino – лучший выбор.

Нам потребуется несколько плат. Первая – бортовой контроллер, он будет установлен на фюзеляже орнитоптера. Вторая плата будет установлена в пульте дистанционного управления.

Бортовой контроллер должен быть легким и компактным. Я выбрал форм-фактор Arduino Nano:

А именно я использовал аналог:

Чтобы уменьшить размер еще больше, я срезал ножки пинов с платы.

Для пульта управления, размер контроллера – не самое главное, я выбрал оригинальную плату Arduino Uno:

Вычислительной мощности обоих контроллеров более, чем достаточно для задачи управления орнитоптером.

Модуль Беспроводного Управления

Для того, чтобы создать связь между пультом управления и орнитоптером, мне понадобится приемник и передатчик. Обе эти функции могут быть реализованы с помощью данной платы:

Я использовал две платы. Первая – это передатчик на пульте дистанционного управления. Вторая – приемник на орнитоптере. Это радио-передатчики, работающие на частоте 863-873 МГц, и они могут передавать сигнал на расстояние до 15 км. С модулем контроллера обмен данными будет производиться через интерфейс UART.

Сервоприводы

В орнитоптере, мотор используется для взмаха крыльев, а для управления орнитоптером потребуется два сервопривода, расположенных в хвосте. Один сервопривод для набора и сброса высоты (Pitch). Друой – для поворотов (Roll). Эти сервоприводы должны быть легкими и сильными. Вот – те, что я выбрал:

Это мощные и быстрые сервоприводы в миниатюрном форм-факторе с металической коробкой передач. Единственный недостаток – очень редкий формат качалки – Micro 23

В данной инструкции я использовал качалки M23-L и M23-X с болтами M2 и M1,6 . Эти аксессуары идут в комплекте с сервоприводом. Тем не менее, если качалка сломается, вам придется найти замену или напечатать на 3D-принтере. Качалки M23-L и M23-X Hitec – для 5мм вала с 23 зубчиками. Размеры качалки указаны в pdf приложении.

Возможные замены:

hitecservohorns2011.pdf

Модуль питания

На плате орнитоптера, вся электроника питается Li-Po батареей через преобразователь напряжения BEC 5В 2А встроенный в ESC.

Но, для пульта дистанционного управления, нам понадобится другой источник энергии. Я использовал внешний аккумулятор - 5В 2000мА. Этого достаточно для относительно долгого использования пульта:

Модули ввода

Это модули, которые установлены на консоли пульта управления, и регулируются руками. Я использовал ползунковый потенциометр для изменения скорости мотора и частоты фзмахов. Чтобы управлять параметрами Roll и Pitch я использовал джойстик. Приблизительно то же, что и на реальных радиоуправляемых девайсах.

Подготовка. Детали для фрезерной резки

Я решил сделать части фюзеляжа орнитоптера из листового материала толщиной 2 мм. Эти части фюзеляжа должны иметь очень твердую структуру и малый вес.

На стадии разработки, я пытался изготовить части из различных материалов, таких, как плексиглас, стекловолокно, углеродное волокно. Для нарезки тестовых частей, сделанных из плексигласа я использовал лазерный станок с ЧПУ и фрезерный станок с ЧПУ для деталей из стекловолокна. Компоненты, сделанный из углеволокна были самыми прочными. Углеродное волокно действительно прочный материал. Но, тем не менее, эти части оказались слишком тяжелыми. В дополнение к этому, углеволокно довольно дорогое.

Как по мне, стекловолокно – лучший вариант, поэтому я бы порекомендовал именно его. Части из стекловолокна имеют лучшее отношение прочности к весу. Листы стекловолокна используются для моделей самолетов, так что вы сможете найти этот материал в магазинах радиоуправляемых товаров. Также, стекловолокно – основа производства печатных плат.

Одного листа 1 на 1 метр более чем достаточно.

Файл для изготовления деталий:

cnc_parts.dxf

Подготовка. Детали для 3D печати

Некоторые части для орнитоптеров имеют сложную схему и должны быть очень точными. Например, большие шестеренки с множеством зубов.

В дополнение к сложным формам, некоторые части должны выдерживать серьезные нагрузки. Например, шарниры крыла должны быть крепкими для того, чтобы удерживать крыло и сопротивляться потокам ветра. Специальные шестеренки в коробке передач орнитоптера имеют значительную скорость вращения, поэтому они должны выдерживать высокие нагрузки трения.

Самый простой путь создать их – это печать на 3D принтере. Для того, чтобы достичь требуемую точность и прочность, я сделал эти части из нейлона (полиамида), используя технологию селективного лазерного спекания. Эта технология 3D-печати довольно дорогая, но результат этого стоит.

Далее идет список 3D-напечатанных деталей, которые вам потребуется сделать, чтобы собрать орнитоптер, согласно указанной инструкции. Список содержит названия частей и их минимально необходимое качество.

  • base - 2 pieces;
  • gear_72_t - 1 piece;
  • gear_84_t_left - 1 piece;
  • gear_84_t_right - 1 piece;
  • tail_joint - 1 piece;
  • wing_joint - 2 pieces;

partsforprinting.rar

Часть tail_joint не требует точности и может быть изготовлена из ABS -пластика с использованием обычной техники печати FDM.

Подготовка. Винты, Подшипники и прочее

Вы, вероятно, скажете: «Что? Еще компоненты? Это слишком много =)».

Однако конструкция очень сложная. И чтобы создать орнитоптер по моей инструкции, нужно кое-что еще.

Рулевые тяги

Вам нужны рулевые тяги, которые используются в радиоуправляемых автомобилях в масштабе 1:10. Длина звена должна быть регулируемой. Расстояние между шарнирами должно быть 43 мм.

Вот пример:

Эта может применяться разными способами. Например, передавать силу под углом. В орнитоптере я использую четыре таких.

Две такие тяги будут переводить вращательное движение от шестерен редуктора в поступательному движению крыльев орнитоптера.

Две другие находятся в хвостовой части орнитоптера и связывают фюзеляж с поперечными стержнями, которые установлены в крыльях.

Сверлильный патрон

Также вам понадобятся два небольших cверлильных патрона для 3-миллиметрового вала. Обычно такие детали используются в установках для сверления отверстий на печатных платах.

Вот пример:

Я использовал это как решение, для закрепления поперечных стержней (лонжеронов) крыльев через рулевую тягу. Позже я попытался вкрутить 3-миллиметровый стержень из углеродного волокна непосредственно в гнездо птарона, но такое крепление разваливалось. Кажется, что в моей конструкции это место подверженно большому давлению.

Металические шестеренки

Эти части нужны для сборки редуктора. Их достаточно сложно достать, так что можете использовать любую замену, какую найдете. Но помните - эти части необходимы!

Шестерня 1 - 8 зубчиков, 2,3 мм отверстие под вал, 0,5м (шаг 48 - 50)

Вам нужна 1 шт. Я использовал этот с длиной 12 мм:

Шестерня 2 - 9 зубчиков, 2 мм отверстие под вал, 0,5м (шаг 48 - 50)

Вам нужно 3 шт. Я использовал эти:

Подшипники и валы

Для сборки понадобяться следующие подшипники:

Один вал из нержавеющей стали диаметром 2 мм и длиной 45 мм. Его можно нарезать из более длинной спицы:

Детали для скручивания

Винты:

  • М2 (DIN 912 / ISO 4762) длина 10 мм - 9 шт;
  • M2,5 (DIN 912 / ISO 4762) длина 10 мм - 1 шт;
  • М3 (ISO 2342 / ISO 4026) длина 4 мм - 4 шт;
  • М3 (ISO 7045 / ISO 1207) длина 6 мм - 6 шт;
  • М3 (ISO 7045 / ISO 1207) длина 10 мм - 7 шт;
  • М3 (DIN 912 / ISO 4762) длиной 20 мм - 2 шт;
  • М3 (DIN 912 / ISO 4762) длина 25 мм - 4 шт;
  • М4 (DIN 912 / ISO 4762) длина 16 мм - 1 шт;
  • М4 (DIN 912 / ISO 4762) длина 25 мм - 2 шт;
  • М4 (DIN 912 / ISO 4762) длиной 45 мм - 1 шт;
  • Нейлоновый винт M3 (ISO 7045 / ISO 1207) длина 8 мм - 13 шт;

Гайки:

  • Шестигранная гайка М2 (DIN 934 / DIN 985) - 9 шт;
  • Шестигранная гайка M2.5 (DIN 934 / ISO 4032) - 1 шт;
  • Шестигранная гайка М3 (DIN 934 / DIN 985) - 19 шт;
  • Шестигранная гайка М4 (DIN 934 / DIN 985) - 4 шт;
  • Нейлоновый шестигранный орех M3 - 5 шт;

Шайбы и стойки:

  • Шайба М2 (ISO 7089 / DIN 127) - 9 шт;
  • Нейлоновые стойки (проставка) М3х10мм - 16 шт; или М3х20мм - 8 шт;

Конструкция. Редуктор

Как сделать редуктор?

В этой главе я расскажу только про конструктивные особенности. Сборка редуктора показана главой ниже. Посмотрите на эскиз, чтобы выяснить как он устроен.

Я сделал редуктор с двумя передачами. Поскольку я использую конструкцию с поперечным валом, мне нужны 2 D-шестеренки, которые будут перемещать крылья вверх и вниз. Частота взмахов крыльев моего орнитоптера составляет 5-7 ударов в секунду. Это скорость, с которой эти шестерни должны вращаться.

Для достижения желаемой скорости вращения я использую 2 пары шестеренок (шестерня A + шестерня B и шестерня C + шестерня D). Для первой пары передач (шестеренка A + шестеренка B) передаточное число составляет - 8:72. Для второго (шестерня C + шестерня D) - 9:84.

Выбора такого количества зубчиков определяется шестернями (шестерня A, шестерня C), которые мне удалось найти в магазинах. Шестерни B и D сделаны с использованием 3D-печати, поэтому для них я мог выбрать любое количество зубчиков. Все шестерни имеют модуль 0,5.

Ведомая шестерня А установлена ​​на валу двигателя. Шестерня B левая, а правая шестерня C жестко установлена ​​на валу. Таким образом, они имеют одинаковую скорость вращения.

Давайте посчитаем общий коэффициент редукции.

(72/8) * (84/9) = 9 * 9,333 = 84. Это означает, что общее соотношение составляет 1:84.

Если электродвигатель питается от 7,4 В, ведомая шестерня А вращается со скоростью 31080 оборотов в минуту или 31080/60 = 518 оборотов в секунду. С помощью общего передаточного числа я могу определить скорость последних D-шестеренок.

518/84 = 6,16 оборотов в секунду.

Это значение равно числу взмахов в секунду при напряжении питания 7,4 В и без нагрузки. Он находится в диапазоне 5 - 7, который мне нужен. Если взмахов будет слишком много, я уменьшу скорость двигателя. Если окажется недостаточным, я попытаюсь поднять напряжение с помощью батареи 3S (11,1 В).

Сборка Редуктора

Список материалов

Вот список деталей, которые вам нужны для сборки коробки передач.

Мотор:

  • 1. 2627 4200KV brushless outrunner motor - 1 шт.

Металические шестеренки:

  • 2. 8 зубчиков, м0.5 - 1 шт. (Шестерня А)
  • 3. 9 зубчиков, м0.5 - 3 шт. (Шестерня C)

3D Напечатанные Детали:

  • 4. 72 зубчика, м0.5 - 1 шт. (Шестерня В)
  • 5. 84 зубчика, м0.5 - 2 шт. (Шестерня D)
  • 6. База - 2 шт. (файл «Base»)

Нарезанные Детали:

  • 7. «Body»- 1 шт.
  • 8. «Side panel»- 2 шт.

Подшипники:

  • 9. 4мм х 9мм х 4мм F684ZZ - 3 шт.
  • 10. 2мм x 5мм x 2.3мм FMR52ZZ - 3 шт.

Вал:

  • 11. Диаметр 2мм, длина 45мм - 1 шт.

Винты:

  • 12. M3 (ISO 2342 / ISO 4026) 4мм - 4 шт.
  • 13. M2 (DIN 912 / ISO 4762) 10мм - 3 шт.
  • 14. M3 (ISO 7045 / ISO 1207) 6мм - 6 шт.
  • 15. M4 (DIN 912 / ISO 4762) 45мм - 1 шт.
  • 16. M3 (DIN 912 / ISO 4762) 25мм - 2 шт.

Гайки:

  • 17. M4 (DIN 934 / DIN 985) - 1 шт.
  • 18. M2 (DIN 934 / DIN 985) - 3 шт.
  • 19. M3 (DIN 934 / DIN 985) - 6 шт.

Шайбы и стойки:

  • 20. Шайба М2 (ISO 7089 / DIN 127) - 9 шт.
  • 21. Нейлоновые стойки М3х10мм - 16 шт .; или М3х20мм - 8 шт.

Порядок сборки

Посмотрите картинки. Они помогут вам со сборкой.

Шаг 1. Прикрепите металлическую шестерню (поз. 2) к двигателю (1). Закрепите его на валу винтом (13)

Шаг 2. Возьмите часть «Body» (8) и вставьте подшипник (10). Прикрепите две части «Base» (7) к части «Body» и закрепите их винтами (14), шайбами ​​(21) и гайками (19). Присоедините двигатель по первой схеме к части «Body». Закрепите его винтами (15).

Шаг 3. Вставьте вал диаметром 2 мм (12) в металлическую шестерню (3). Шестерня должна находиться на расстоянии около 24 мм от края вала. Закрепите шестерню с помощью винта (13). Поместите шестерню B (4) на шестерню. Я сделал что-то вроде шлицевого соединения.

Шаг 4. Возьмите деталь «Body» из Шага 2 и вставить подшипник (11). Возьмите сборку шага 3 и вставьте ее в подшипник (11). Установите две шестерни (3) на вал и закрепите их винтами (13). Эти шестерни должны быть одинаково ориентированы и приблизительно находиться на одинаковом расстоянии от части «Body».

Шаг 5. Возьмите нейлоновые шестерни (5) и (6) и вдавите в них подшипники (10). Вставьте винты (17) в шестерни (5) и (6) и закрепите их гайками (20).

Шаг 6. Возьмите часть «Body» из шага 4. Установите левую и правую нейлоновые шестерни в сборе сшага 5, используя винт (16) и гайку (18). Эти нейлоновые шестерни должны быть симметрично ориентированы. Не затягивайте гайку (18) слишком сильно. Шестерни должны вращаться свободно.

Шаг 7. впресуйте оба подшипника (11) к двум частям «Side panel» (9). Закрепите 4 стойки (22) с каждой стороны «Body». Установите обе части «Side panel» в стойки с помощью винтов (15) и гаек (15). Подшипники (11) должны соответствовать валу, который уже установлен в «Body».

Постарайтесь хорошо собрать редутор, чтоб ничего не выпадало и не болталось.Если вы собираетесь использовать некоторые детали или компоненты, которые отличаются от моих, то вам следует самостоятельно рассчитать все размеры сборки. Обратите внимание при вращать мотор вручную, все механизмы должны вращаться плавно, без рывков и заторов.

Крылья и Хвост. Выбор компонентов

Конструкция

Крылья орнитоптеров могут быть гибкими или жесткими.

Гибкие крылья - это эластичная ткань, которая образует мембрану из легкого и прочного материала. Кроме такой материал не должен пропускать воздух.

Жесткая конструкция крыла намного сложнее. Каждое поперечное сечение жесткого крыла имеет настоящий авиационный профиль крыла. Такие крылья имеет рамную конструкцию с точной геометрии. К тому же орнитоптер с жестким крылом крупнее и тяжелее, чем я планировал сделать. Поэтому крылья моего орнитоптера гибкие.

Ткань

Для гибкого крыла лучшим решением является использование нейлоновой ткани. Нейлоновая ткань также называется «Ripstop». Специальная техника армирования делает ее устойчивой к разрывам. Нейлоновую ткань обычно используются в парусах, воздушных змеях, парашютах и судах на воздушной подушке с дистанционным управлением.

Сначала я нарисовал тестовый эскиз, чтобы выяснить, какими должны быть размеры крыльев и хвоста.

В интернете я нашел кусок нейлоновой ткани синего цвета. Он 1,5 метра в ширину и 5 метров в длину.

Вот такая ткань:

Нейлоновой ткани такого размера достаточно, чтобы изготовить более одной пары крыльев. Я уверен, что вы можете найти такую ткань в ваших местных магазинах.

Стержни

Идея состоит в том, чтобы использовать нейлоновую ткань в качестве основного материала и укрепить ее с помощью стержней, чтобы создания натяжения. Эти стержни образуют своего рода скелет крыла.

Я использую стержни из углеродного волокна. Такие стержни легкие, жесткие и очень популярны среди разработчиков авиамоделистов. Я использую стержни с внешним диаметром 4 мм, 3 мм и 1,5 мм. Лучше купить многие из них. 10 х 1-метровых кусков каждого размера достаточно.

Вот примеры:

Двухсторонняя клейкая лента

Чтобы закрепить карбоновые стержни, я приклею их к крыльям с помощью нейлоновых полосок и тонкой клейкой ленты. Я использую двухстороннюю полипропиленовую (ПВХ) прозрачную клейкую ленту шириной 19 мм.

Обратите внимание, что для выполнения этой инструкции вам нужно найти ленту шириной ровно 19 мм или 20 мм, так как все рисунки крыльев нарисованы именно под нее. Также лучше использовать тонкую ленту толщиной около 0,2 мм. Длины 50-100 метров будет достаточно.

Вот пример такой ленты:

Шитье

После склеивания всех стержней и полос, для большей надежности их нужно будет прошить нитками. Поэтому, вам будут нужны нитки, иголка или швейная машинка.

Крылья и Хвост. Шаблон раскройки

Чтобы сделать крылья и хвост, нужно разрезать нейлоновую ткань на несколько частей определенной формы. Основная поверхность левого и правого крыла представляет собой цельный кусок нейлоновой ткани.

Посмотрите на шаблон, чтобы выяснить, какие участки ткани нужно разрезать.

Шаблоны в масштабе 1: 1 с реальными размерами находятся в файлах PDF и DWF во вложении этой главы.

Наиболее значимый рисунок (один для обоих крыльев) разбит на два листа А1. Вы можете распечатать эти листы А1 отдельно, а затем объединить.

Лист A0 содержит рисунок хвоста и лент.

Далее приведен список всех патчей, которые нужно вырезать.

Крылья:

  • Wings - 1 шт.
  • Wing spar strip A (19 x 352 мм) - 2 шт.
  • Wing spar strip B (19 x 312 мм) - 2 шт.
  • Wing spar strip C (19 x 330 мм) - 2 шт.
  • Wing spar strip D (51.5 x 613 мм) - 2 шт.
  • Wing spar strip E (38 x 100 мм) - 2 шт.
  • Spine strip A (19 x 266 мм) - 2 шт.
  • Spine strip B (19 x 97 мм) - 2 шт.
  • Spine strip C (19 x 45 мм) - 2 шт.

Хвост:

  • Tail - 1 шт.
  • Tail spmm strip A (19 x 280 мм) - 2 шт.
  • Tail spar strip B (19 x 300 мм) - 2 шт.

Сборка Крылья

Список материалов

Вот список деталей, которые вам нужны для сборки крыльев.

Нарезанная ткань:

  • 1. Wings patch - 1 шт;
  • 2. Wing spar strip A (19 x 352 мм) - 2 шт.
  • 3. Wing spar strip B (19 x 312 мм) - 2 шт.
  • 4. Wing spar strip C (19 x 330 мм) - 2 шт.
  • 5. Wing spar strip D (51.5 x 613 мм) - 2 шт.
  • 6. Wing spar strip E (38 x 100 мм) - 2 шт.
  • 7. Spine strip A (19 x 266 мм) - 2 шт.
  • 8. Spine strip B (19 x 97 мм) - 2 шт.
  • 9. Spine strip C (19 x 45 мм) - 2 шт.

Стержни:

  • 10. Диаметр 1.5 мм, длинна 352 мм - 2 шт.
  • 11. Диаметр 1.5 мм, длинна 312 мм - 2 шт.
  • 12. Диаметр 1.5 мм, длинна 330 мм - 2 шт.

Другое:

  • 13. Прозрачная клейкая лента шириной 19 мм;
  • 14. Швейные инструменты;

Порядок сборки

Посмотрите картинки. Они помогут вам со сборкой.

Шаблоны содержат все необходимые линии и контуры для точного размещения.

Сборка 1. Шаг 1. Возьмите большой шаблон с прикрепленным куском вырезанных крыльев. Отрежьте два кусочка клейкой ленты длиной 665 мм. Удалите первый защитный слой этой ленты и приклейте их к краям крыльяев, как показано на рисунке. Шаг 2. Удалите второй защитный слой с наклеенных лент. Сложите и приклейте края, как показано на схеме.

Учимся летать