Турбина для авиамодели: как подобрать тягу под массу модели

Короткий ответ: турбину для авиамодели подбирают по тяговооружённости — отношению тяги двигателя к полной взлётной массе модели. Разделите тягу турбины на нужную тяговооружённость и получите максимальную массу модели вместе с топливом. Например, турбина тягой 30 кг при тяговооружённости 0,7 подойдёт для модели массой до 43 кг. Брать двигатель лучше с запасом: в фюзеляже с воздуховодами, в жару и на высоте реальная тяга ниже стендовой.

Ниже — как посчитать тягу, почему массу модели нужно считать с топливом, что проверить по габаритам, питанию и обслуживанию и какие турбины есть в каталоге НЕЛМАР. Как устроен сам двигатель, мы разобрали в статье «Турбореактивный двигатель: как устроен и как работает».

Что такое турбина для авиамодели

Турбина для авиамодели — это малый турбореактивный двигатель: компрессор, камера сгорания, турбина и сопло в корпусе диаметром 13–15 см и длиной около 30–35 см (у SW300Pro и SW400Pro-K). Она работает на авиационном керосине с добавлением масла, а запуском, подачей топлива и температурой управляет электронный блок ECU. Пилоту достаточно нажать кнопку — двигатель раскручивается, воспламеняется и выходит на холостой ход автоматически.

Главное отличие от электромоторов и поршневых ДВС — большая тяга при малой массе двигателя и характерный звук и скорость полёта настоящего реактивного самолёта. Цена этого — расход топлива, нагрев и необходимость регулярного обслуживания.

Как рассчитать тягу турбины под массу модели

Формула простая:

Тяговооружённость = тяга турбины ÷ полная взлётная масса модели

Отсюда максимальная масса модели = тяга ÷ нужная тяговооружённость. Пример для турбины SW400Pro-K с тягой 40 кг:

• при тяговооружённости 0,5 — модель до 80 кг;
• при 0,7 — до 57 кг;
• при 1,0 — до 40 кг.

Какая тяговооружённость нужна, зависит от типа модели и задаёт её конструктор или производитель набора. Чем выше тяговооружённость, тем короче разбег, энергичнее набор высоты и больше возможностей для пилотажа. Чем ниже — тем спокойнее и тяжелее модель. Например, правила американской Академии моделизма (AMA) для моделей с турбинами ограничивают соотношение 0,9 — больше разрешено только с ограничителем скорости. Если вы строите модель по чужому проекту или из набора, ориентируйтесь на рекомендации его автора.

Почему тягу берут с запасом

Тяга в характеристиках турбины — это тяга на стенде в стандартных условиях. В модели она будет ниже:

• Воздуховоды и удлинитель сопла. Когда турбина стоит внутри фюзеляжа, воздух идёт к ней по каналу, а газ выходит через удлинительную трубу. Часть тяги теряется на сопротивлении.
• Температура и высота. В жару и на высоте плотность воздуха ниже, через двигатель проходит меньше воздуха — и тяга падает. Производитель прямо указывает, что реальные характеристики зависят от высоты, температуры, давления, топлива и режима работы.
• Масса растёт по ходу проекта. Камуфляж, шасси, тормоза, дополнительные аккумуляторы — готовая модель почти всегда тяжелее расчётной.

Поэтому разумно выбирать турбину так, чтобы нужная тяговооружённость сохранялась даже при потерях тяги и прибавке массы.

Считайте массу модели вместе с топливом

Турбина расходует много топлива, и керосин в баках — заметная часть взлётной массы. Расход на максимальном режиме по карточкам: у SW300Pro — до 800 г/мин, у SW400Pro-K — до 1000 г/мин.

Простой пример: 2 кг топлива турбина SW300Pro на полном газу израсходует примерно за 2,5 минуты. В полёте двигатель работает на разных режимах, поэтому реальное время дольше, но объём баков, а значит и их масса, напрямую зависят от расхода. Закладывайте топливо в расчёт тяговооружённости и оставляйте резерв на посадку.

Габариты, нагрев и установка в фюзеляж

• Диаметр и длина. SW300Pro — 136 × 305 мм, SW400Pro-K — 148 × 341 мм. К ним добавьте место на крепление, топливные трубки и воздушный зазор вокруг корпуса.
• Температура газов. Номинальная EGT — около 700–750 °C, максимальная — до 1000 °C. Рядом с соплом нужна термозащита, а горючие материалы и проводка должны стоять подальше.
• Нагрузки на планер. Реактивная модель летает быстрее винтовой, и нагрузки на конструкцию растут вместе со скоростью. Планер должен быть рассчитан на тягу и скорость именно реактивного двигателя.

Питание, запуск и обслуживание

• Питание ECU. У SW300Pro и SW400Pro-K блок управления питается от аккумулятора 6S LiPo. Отказ питания в полёте почти неминуемо означает потерю модели, поэтому бортовое питание стоит дублировать.
• Запуск. Электронный, одной кнопкой, полностью автоматический — не дольше 30 секунд.
• Топливо. Авиационный керосин с 3–5% масла — масло смазывает подшипники турбины.
• Условия работы. От −40 до +50 °C.
• Обслуживание. Каждые 25 часов работы. Ведите учёт наработки, чтобы не пропустить сервис.

Турбины для авиамоделей в каталоге НЕЛМАР

Мы поставляем турбины для крупных реактивных авиамоделей, модельного спорта, показательных выступлений и экспериментальных проектов. Характеристики — с карточек товаров:

Для более тяжёлых проектов и испытательных стендов в каталоге есть турбины JT-800N на 80 даН и JT-1500N на 150 даН — смотрите раздел «Авиационные двигатели».

Чек-лист: как выбрать турбину для авиамодели

1. Оцените полную взлётную массу — планер, оборудование, аккумуляторы и топливо.
2. Узнайте нужную тяговооружённость — из проекта или рекомендаций производителя набора.
3. Посчитайте тягу: масса × тяговооружённость — и добавьте запас на потери в воздуховодах и прибавку массы.
4. Проверьте габариты — диаметр и длина турбины, место под баки и трубки.
5. Посчитайте топливо — по расходу на максимальном режиме и времени полёта.
6. Продумайте питание и термозащиту — аккумулятор ECU, дублирование, защиту от нагрева.
7. Учтите обслуживание — интервал, запчасти, документацию на русском языке.

Частые вопросы

Как рассчитать тягу турбины для авиамодели?

Умножьте полную взлётную массу модели вместе с топливом на нужную тяговооружённость и добавьте запас на потери тяги. Например, для модели массой 40 кг при тяговооружённости 0,7 нужна тяга около 28 кг, поэтому разумно смотреть на турбину тягой 30–40 кг.

Какая тяговооружённость нужна реактивной авиамодели?

Её задаёт конструктор модели или производитель набора. Чем выше тяговооружённость, тем короче разбег и энергичнее полёт. Например, правила американской Академии моделизма (AMA) ограничивают соотношение для моделей с турбинами 0,9 — больше разрешено только с ограничителем скорости.

Сколько топлива расходует турбина для авиамодели?

По карточкам товаров на максимальном режиме SW300Pro расходует до 800 г/мин, SW400Pro-K — до 1000 г/мин. В полёте режим меняется, поэтому средний расход ниже.

На каком топливе работает турбина для авиамодели?

На авиационном керосине с добавлением 3–5% масла. Масло смазывает подшипники турбины.

Как часто обслуживать турбину?

У SW300Pro и SW400Pro-K производитель указывает обслуживание каждые 25 часов работы.

Можно ли поставить турбину мощнее, чем рекомендовано для модели?

Не стоит без согласования с конструктором. Более мощная турбина тяжелее, расходует больше топлива и повышает скорость, а значит и нагрузки на планер.