В первое десятилетие XX века «короли воздуха» (так называли пионеров авиации) не знали еще, как должен быть устроен хороший самолет. И очень часто на летательных аппаратах тех времен горизонтальное оперение размещали перед крылом на вынесенной вперед носовой части фюзеляжа (рис. 1). Такие самолеты стали называть «утками», так как у них вытянутая вперед носовая часть фюзеляжа в полете напоминала летящую утку с вытянутой шеей. С тех пор это название закрепилось за самолетами, у которых горизонтальное оперение располагается перед крылом. Современные авиастроители возвратились к схеме «утка», когда стали проектировать сверхзвуковые самолеты (рис. 2), чтобы устранить снижение общей подъемной силы, возникающей у самолетов обычной схемы от хвостового оперения.
Схемой «утка» давно интересуются и авиамоделисты. Дело в том, что всякую свободнолетающую модель, выполненную по этой схеме, можно лучше приспособить к парению, чем обычную. Еще в 1931 году советский авиамоделист А. Деменков из Уфы успешно запускал свою первую фюзеляжную «утку».
В последнее время авиамоделисты стали снова проявлять интерес к схеме «утка». Наш советский спортсмен В. Субботин с 1965 года проводит интересные эксперименты с хорошо летающей таймерной, построенной по схеме «утка». Американский авиамоделист Арт Бииль, неоднократно занимавший призовые места на соревнованиях по пилотажным моделям, решил изучить, насколько схема «утка» приспособлена для моделей этого класса. Им была построена пилотажная модель «УИИ-Джи-Берд» с двигателем 2,5 см3, имеющая схему «утка» (рис. 3). Горизонтальное оперение с рулем высоты прикреплено к крылу его пилотажной на двух балках. Двигатель с тянущим винтом размещен в носовой части короткого фюзеляжа. Непосредственно за двигателем укреплена стойка носового колеса.
Стойки основного шасси размещены в точках крепления балок. На хвостовой кромке крыла расположены два киля, отклоненные, как показано на чертеже, несимметрично.
Кропотливая работа по подбору положения центра тяжести себя оправдала и привела к успеху на соревнованиях. Во время испытаний модели выявилось еще одно существенное преимущество схемы «утка». При внезапной остановке двигателя во время выполнения фигур высшего пилотажа, потеряв управление, она входила в пикирование, а затем сама, без вмешательства моделиста, выходила из него и совершала благополучную посадку. Объясняется это тем, что при пикировании без управления весовой момент руля высоты вокруг оси его шарнирной подвески вызывает отклонение руля задней кромкой книзу. В результате возникает момент, вызывающий выход «утки» из пикирования, а затем — плавную посадку.
На рисунке 4 показана другая кордовая модель схемы «утка», построенная и успешно испытанная японскими авиамоделистами.
При проектировании любой модели типа «утка» для обеспечения устойчивого полета ее очень важно правильно выбрать центр тяжести относительно носка хорды крыла. Расстояние от носка хорды крыла до центра тяжести модели, необходимое для устойчивого полета, определяется по формуле:
где:
Sго — площадь горизонтального оперения в квадратных дециметрах,
Sкр — площадь крыла в квадратных дециметрах,
Lго — плечо горизонтального оперения, то есть расстояние от носка хорды стабилизатора до носка хорды крыла, в дециметрах,
в — хорда крыла в мм.
Формула эта приведена для случая, когда на модели применен толкающий винт. Например, для модели, построенной В. Субботиным, у которой Sго = 10,5 дм2; Lго = 6,3 дм; Sкp = = 31,9 дм2; X = 126 мм. Если же на модели, выполненной по схеме «утка», применен тянущий винт, размещенный перед крылом, то X находят по еще более простой формуле:
Расположение центра тяжести модели относительно носка крыла можно определять не только по приведенным выше формулам, но и по графику (рис. 5).
И. КОНСТАНТИНОВ