Самодельные самолеты - Homebuilt aircraft

Дом Rutan Long-EZ, построенный в 1984 году в Англии.

Самолетные самолеты , также известные как самолеты любительской постройки или комплекты самолетов , строятся лицами, для которых это не является профессиональной деятельностью. Эти летательные аппараты могут быть построены «с нуля», по чертежам или из сборочных комплектов.

Обзор

В Соединенных Штатах , Бразилии , Австралии , Новой Зеландии и Южной Африки , самодельный летательный аппарат может быть лицензирован Экспериментальный под FAA или аналогичными местными правилами. С некоторыми ограничениями, производитель (и) самолета должен был сделать это для собственного обучения и отдыха, а не для получения прибыли. В США основной производитель также может подать заявку на получение сертификата ремонтника для этого планера. Сертификат мастера по ремонту позволяет владельцу самостоятельно выполнять и подписывать большинство работ по техническому обслуживанию, ремонту и проверкам.

Альберто Сантос-Дюмон был первым, кто предложил бесплатные планы строительства, опубликовав чертежи своей красавки в июньском выпуске журнала Popular Mechanics 1910 года. Первым самолетом, который был выставлен на продажу в виде планов, а не законченного планера, был Baby Ace в конце 1920-х годов.

Первый самолет канадской сборки , Stitts SA-3A Playboy CF-RAD, впервые взлетевший в 1955 году, замечен в Канадском музее авиации и космонавтики .

Самодельные самолеты приобрели популярность в США в 1924 году с началом национальных воздушных гонок , проходивших в Дейтоне , штат Огайо . Для этих гонок требовались самолеты с полезной нагрузкой 150 фунтов (68 кг) и двигателями объемом 80 кубических дюймов или меньше, и, как следствие ограничений класса, большинство из них были построены любителями. Годы после трансатлантического полета Чарльза Линдберга вызвали пик интереса между 1929 и 1933 годами. В этот период многие авиаконструкторы, строители и пилоты были самоучками, и высокий уровень аварийности вызвал общественное осуждение и ужесточение регулирования любительского строительства. Получившиеся в результате федеральные стандарты на проектирование, проектирование, анализ напряжений, использование аппаратного обеспечения авиационного качества и испытания самолетов положили конец любительскому строительству, за исключением некоторых специализированных областей, таких как гонки. В 1946 году Goodyear перезапустил национальные воздушные гонки, в том числе класс для самолетов с двигателями объемом 200 кубических дюймов и меньше. Класс сверхмалых гонщиков распространился в США по всей стране, и это привело к призывам к принятию приемлемых стандартов, позволяющих использовать в развлекательных целях самолеты любительской постройки. К середине 1950-х годов и США, и Канада снова позволили самолетам любительской постройки соответствовать определенным стандартам и ограничениям.

Самодельные самолеты, как правило, представляют собой небольшие одно- или четырехместные спортивные самолеты, в которых используются простые методы конструкции. Деревянные или металлические рамы и фанера с тканевым покрытием являются обычным явлением в конструкции самолетов, но все чаще используются стекловолокно и другие композиты, а также полностью алюминиевые конструкционные технологии, методы, впервые примененные Хьюго Юнкерсом еще в конце Первой мировой войны. . Двигатели чаще всего такие же или похожие на двигатели, используемые в сертифицированных самолетах (например, Lycoming , Continental , Rotax и Jabiru ). Меньшая часть homebuilts использовать преобразованные автомобильные двигатели с Volkswagen воздушным охлаждением плоских-4 , Субару -На с жидкостным охлаждением двигателей, Mazda Ванкеля и Шевроле Corvair шесть-цилиндровых двигателей , являющихся наиболее распространенными. Использование автомобильных двигателей помогает снизить затраты, но многие производители предпочитают специальные авиационные двигатели , которые считаются более эффективными и надежными. Другие двигатели, которые использовались, включают моторы бензопилы и мотоциклов .

Сочетание затрат и судебных разбирательств , особенно в эпоху середины 1980-х годов, оттолкнуло производителей авиации общего назначения от внедрения новых конструкций и привело к тому, что домостроители в пять раз превысили продажи самолетов заводской постройки. В 2003 году количество построек домов, произведенных в США, превысило количество, произведенное каким-либо одним сертифицированным производителем.

История

История создания самолетов любительской постройки восходит к истокам авиации. Даже если братья Райт , Клеман Адер и их преемники преследовали коммерческие цели, первый самолет был построен страстными энтузиастами, целью которых было летать.

Ранние годы

Авиация сделала рывок вперед с индустриализацией, сопровождавшей Первую мировую войну . В послевоенный период производителям нужно было найти новые рынки сбыта и представить модели, предназначенные для туризма. Однако эти машины были доступны только очень богатым.

Многие американские самолеты, спроектированные и зарегистрированные в 1920-х годах, были признаны (тогда) CAA «экспериментальными» - той же регистрацией, под которой современные постройки домов получают специальные сертификаты летной годности . Многие из них были прототипами, но такие конструкции, как первый проект Бернара Пиетенполя 1923 года, были одними из первых самодельных самолетов. В 1928 году Анри Минье опубликовал планы своего HM-8 Pou-du-Ciel , как и Пиетенполь для своего Air Camper . Позже Pietenpol построил завод, а в 1933 году начал создавать и продавать частично построенные комплекты самолетов.

В 1936 году во Франции была создана ассоциация любителей авиации. Многие виды любительских самолетов стали делать вид, и в 1938 году законодательство были внесены изменения , чтобы обеспечить для Certificat де navigabilité restreint d'aéronef ( CNRA , « ограниченный сертификат эксплуатанта воздушных судов »). 1946 год ознаменовался рождением Ассоциации сверхлегких самолетов, которая в 1952 году стала Народной ассоциацией летчиков в Соединенном Королевстве , за которой в 1953 году последовали Ассоциация экспериментальных самолетов (EAA) в Соединенных Штатах и Ассоциация спортивных самолетов в Австралии .

Термин «домостроение» стал популярен в середине 1950-х годов, когда основатель EAA Пол Поберезны написал серию статей для журнала Mechanix Illustrated, в которых объяснил, как человек может купить набор чертежей и построить свой собственный самолет дома. В 1955 году Поберезный вместе с Робертом Д. Блэкером основал первую молодежную программу ЕАА Project Schoolflight , которая привнесла « домашнее строительство» в уроки промышленного искусства в средних школах США. Статьи Поберезного в журнале «Mechanix Illustrated» получили всемирное признание, и концепция жилищного строительства самолетов стала популярной.

Технологии и инновации

Questair Venture устанавливает новые стандарты для скорости в комплекте встроенного авиастроения

До конца 1950-х годов строители в основном придерживались конструкции из дерева и ткани и стальных труб и ткани. Без нормативных ограничений, с которыми сталкиваются производители серийных самолетов, строители внедряли инновационные конструкции и методы строительства. Берт Рутан представил конструкцию утки миростроительству и первым применил композитную конструкцию. Металлическая конструкция китпланов была поднята на новый уровень Ричардом ВанГрунсвеном в его серии RV . По мере совершенствования комплектов стали обычным явлением такие компоненты, как автопилоты и более совершенные навигационные инструменты .

Судебные разбирательства в 1970-х и 1980-х годах вызвали стагнацию на рынке малых самолетов, вынудив выжившие компании сохранить старые, проверенные конструкции. В последние годы менее строгие правила для жилищного строительства позволили ряду производителей разрабатывать новые и инновационные конструкции; многие из них могут превосходить сертифицированные серийные самолеты в своем классе.

Примером высококачественной домашней конструкции является компания Lancair , которая разработала ряд высокопроизводительных комплектов. Самым мощным из них является Lancair Propjet , четырехместный комплект с системой наддува кабины и турбовинтовым двигателем , развивающий крейсерскую скорость 24 000 футов (7300 м) и скорость 370 узлов (425 миль / ч, 685 км / ч). Хотя такие самолеты считаются «самодельными» по юридическим причинам, они обычно строятся на заводе с помощью покупателя. Это позволяет компании, которая продает комплекты, избежать длительного и дорогостоящего процесса сертификации, поскольку они остаются созданными собственниками в соответствии с правилами. Один из терминов, применяемых к этой концепции, обычно называется «Правило 51%», которое требует, чтобы строители выполняли большую часть изготовления и сборки, для получения сертификата летной годности самолета любительской постройки.

Небольшое количество реактивных китпланов было построено с 1970-х годов, в том числе крошечный самолет Bede Aircraft BD-5J .

Будущие тенденции

Президенту Ассоциации производителей самолетов и авиационных комплектов (AKIA) Дику ВанГрунсвену задали вопрос о будущем индустрии комплектов самолетов в широком интервью журналу KitPlanes в декабре 2012 года:

цитата | Я не ожидаю увидеть кардинальных изменений в отрасли в ближайшие пять лет. Десять лет; кто знает - это слишком зависит от цен на топливо, политики FAA и т. д. В целом, я думаю, что наша отрасль будет продолжать развиваться, особенно потому, что AKIA успешно растет и оказывает положительное влияние на профессионализм участников отрасли и строителей. пилоты своей продукции. Из-за опасений по поводу цен на топливо мы можем увидеть тенденцию к использованию самолетов с меньшей мощностью, предназначенных больше для чисто спортивных полетов, чем тенденцию к использованию самолетов повышенной проходимости, что было нормой на протяжении последних 30 лет. Я ожидал, что к концу этого периода, возможно, появятся некоторые проекты по созданию самолетов с электрическим приводом, но только в том случае, если технология аккумуляторов значительно улучшится. Возможно, мы увидим больше жилищного строительства типа моторных планеров, связанное как с высокими ценами на топливо, так и с появлением новых технологий производства электродвигателей.

То, что мы делаем в Van's, может отражать некоторые из вышеперечисленных мыслей. К сожалению, я не вижу потенциала роста, который был в 1980-х и 1990-х годах. Похоже, есть сокращающаяся экспериментальная база, из которой можно привлечь людей для создания комплектов. Кроме того, с демографическими изменениями, возможно, уменьшается интерес к авиастроению как времяпрепровождению или способность к нему. Надеюсь, инициативы EAA и AOPA, направленные на то, чтобы заинтересовать большее количество людей в обучении полетам, помогут создать больший рынок для наших самолетов.

Развивающиеся рынки, такие как Китай и Индия, также могут повысить спрос на нашу продукцию, но необходимо будет сформировать целую инфраструктуру, прежде чем небольшие игроки, подобные нам, смогут получить выгоду. }}

Строительные материалы

Самолетный самолет может быть построен из любого легкого и достаточно прочного материала для полета. Ниже подробно описаны несколько распространенных методов строительства.

Дерево и ткань

Bowers Fly Baby - типичная конструкция из дерева и ткани, построенная любителями .
Pietenpol воздух кемперы в стадии строительства, показывая деревянную структуру кадра , которые будут покрыты самолетами ткани .

Это самая старая конструкция из первых самолетов и, следовательно, самая известная. Поэтому в самолетостроительных объединениях любительской постройки будет больше специалистов по этому типу судов, чем по другим видам.

Чаще всего используются древесина ситкинской ели и пихты Дугласа , которые обладают отличным соотношением прочности к весу. Деревянные элементы конструкции соединяются с помощью клея, обычно эпоксидной смолы . В отличие от методов деревянного строительства, используемых в других областях, практически все деревянные соединения в самолетах представляют собой простые стыковые соединения с фанерными косынками . Суставы созданы, чтобы быть сильнее, чем члены. После завершения конструкции самолет покрывается авиационной тканью (обычно авиационным полиэстером ). Преимущество такого типа конструкции в том, что для нее не требуются сложные инструменты и оборудование, а нужны обычные предметы, такие как пила, строгальный станок, напильник, наждачная бумага и зажимы.

Примеры самодельных деревянных и тканевых конструкций включают:

Древесно-композитная смесь

В последнее время наблюдается тенденция к созданию самолетов из древесных композитов. Основным несущим материалом остается древесина, но она сочетается с пеной (например, для увеличения сопротивления короблению несущих обшивок фанеры) и другими синтетическими материалами, такими как стекловолокно и углеродное волокно (для локального увеличения модуля упругости несущих конструкций, таких как лонжерон). колпачки и т. д.).

Примеры древесно-композитных конструкций включают:

  • Проект экспериментального самолета Ibis , разработанный Роджером Джункуа
  • Серия домов KR, спроектированная Кеном Рэндом
  • ПИК-26 разработки Кая Меллена
Нетипичная деревянная конструкция, построенная любителями, IBIS RJ03 .

Металл

Самолеты-фургоны, подобные этому RV-4, - самый распространенный самодельный металлический тип.
Внутри конуса хвостового оперения строящегося лося Мерфи , демонстрирующего цельнометаллическую конструкцию полумонокока.

Самолеты, построенные из металла, используют те же методы, что и более традиционные самолеты заводской постройки. Их может быть сложнее построить, требуя резки металла, обработки металла и клепки, если строить по чертежам. Доступны наборы для быстрой сборки, в которых в основном выполняются резка, формовка и сверление отверстий, требуя только отделки и сборки. Такие комплекты доступны и для других типов авиастроения, особенно композитных.

Существует три основных типа металлических конструкций: листовой алюминий , алюминиевая труба и сварная стальная труба. Трубчатые конструкции покрыты авиационной тканью , как деревянные самолеты.

Примеры любительских самолетов на металлической основе включают:

Композитный

Стекловолокно / пена Quickie Q2 .
Композитная конструкция Cirrus VK-30 , один из крупнейших отечественных самолетов своего времени.

Конструкции из композитных материалов изготавливаются из ткани с высокой прочностью на разрыв (обычно стекловолокно или углеродное волокно , иногда кевлар ) в сочетании со структурным пластиком (обычно эпоксидной смолой , хотя в некоторых самолетах используется винилэфир ). Ткань пропитана конструкционным пластиком в жидком виде; когда пластик затвердеет и затвердеет, деталь будет сохранять форму, сохраняя при этом прочностные характеристики ткани.

Двумя основными типами композитных самолетов являются формованные композитные, в которых основные конструкции, такие как обшивка крыла и половины фюзеляжа, подготавливаются и отверждаются в формах, и бесталесные, когда формы вырезаются из пены, а затем покрываются стекловолокном или углеродным волокном.

Преимущества этого типа конструкции включают гладкие поверхности (без сопротивления заклепок), способность делать сложные кривые и возможность размещать стекловолокно или углеродное волокно в оптимальных положениях, ориентациях и количествах. К недостаткам можно отнести необходимость работы с химическими продуктами, а также невысокую прочность в направлениях, перпендикулярных волокну. Композиты обеспечивают превосходную прочность при их весе. Жесткость материала, зависящая от направления (в отличие от одинаковой во всех направлениях, как у металлов), позволяет выполнять расширенную «эластичную подгонку» композитных деталей.

Примеры любительских поделок из композитных материалов:

Безопасность

Показатели безопасности жилищного строительства не так хороши, как у сертифицированных самолетов авиации общего назначения . В США в 2003 году с самолетами любительской постройки приходилось 21,6 авиационных происшествий на 100 000 летных часов; общий коэффициент авиационных происшествий в этом году составил 6,75 на 100 000 летных часов.

Уровень аварийности самодельных самолетов в США уже давно вызывает озабоченность Федерального управления гражданской авиации . На Sun 'n Fun 2010, администратор FAA Рэнди Бэббитт сказал, что жилищные застройки «составляют 10 процентов парка авиалайнеров, но 27 процентов несчастных случаев. Это не строители (попадающие в аварии), а вторые владельцы. Нам нужно более качественное обучение переходу. . " В США обучение полету , включая начальную подготовку к полетам, можно получить на собственном самолете владельца от любого инструктора, желающего провести такое обучение.

В исследовании, опубликованном в 2012 году Национальным советом по безопасности на транспорте США, сделан вывод о том, что частота авиационных происшествий самодельных самолетов в США в 3–4 раза выше, чем у остальной части парка авиации общего назначения . Почти 10% происшествий с самодельными автомобилями произошло во время первого полета, а 9% происшествий произошли с самолетами, которые были проданы, на первом рейсе нового владельца. Исследование также показало, что отказы силовой установки и происшествия с потерей управления во время полета были намного выше, чем аналогичные показатели для сертифицированных самолетов.

Авиационные правила большинства стран требуют, чтобы самолеты любительской постройки были физически обозначены как таковые (например, в Великобритании должно отображаться сообщение «Предупреждение о пассажирах - этот самолет ... построен любителями»), а перед пассажирами обычно требуются дополнительные летные испытания. (которые сами не являются пилотами ) можно нести.

Культура

Самым крупным авиашоу в мире является ежегодное авиашоу EAA AirVenture Oshkosh, проводимое Ассоциацией экспериментальных самолетов в Ошкоше, штат Висконсин , которое проходит в конце июля - начале августа. Другие ежегодные мероприятия - это Sun N 'Fun Fly-In, который проводится ранней весной в Лейкленде, Флорида , и Northwest EAA Fly-In в Арлингтоне, штат Вашингтон . Эти мероприятия называются прилетом, так как многие люди летают на своих строительных и других самолетах в аэропорт, где проводится шоу, часто останавливаясь там на время. Оба мероприятия длятся неделю. Взлеты и посадки на этих шоу исчисляются тысячами.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки