Итак, мы плавно подходим к заключительной статье длинного цикла (или к первой статье нового цикла — кто знает). Арлекин IV - это очень технологичная модель, выполненная в рамках новой технологии. Сама модель из карбонового каркаса к которым крепятся объемные части модели, вырезанные из ЕРР. В отличии от популярных ЕРР моделей с карбоновым усилением, роль карбона здесь выше — фактически вся силовая схема использует карбоновые детали. Часть деталей вырезано станком ЧПУ из карбоновых листов 0.5 — 1.5 мм толщиной, а длинномерными деталями являются стандартные карбоновые трубки и планки. Да, модель такой сложности практически невозможно изготовить без станка ЧПУ - но в последнее время доступность этой технологии растет и, я думаю, изгтоновить резанные карбоновые детали уже не является нерешаемой проблемой.

Основные характеристики модели

Размах крыльев:  90 см
Вес (без батареи) 220 г.

Напомню, какие предыдущие статьи относились к теме, Все эти технологии использованы при изготовлении Arlequin IV:

- Домашний ЧПУ станок резки карбоновых пластин.
- Основы изготовления фалов для ЧПУ в программе FreeCAD.
- Формовка деталей из прозрачного пластика.
- Изготовление печатной платы для смесителя сигналов.
- Термонож с Алиэкспресса.
- чертежи предыдущей версии - Арлекина III.

Почему ЕPP и ЧПУ-резанный карбон?

Такая модель очень легкая, прочная и выдерживает десятки падений. Конечно, можно думать о пленочных покрытиях и изготовлении суперлегкой модели наподобие бальсовой, однако использование комбинации ЕРР и карбона делает модель устойчивой к падениями и легко ремонтируемой. Сломанные карбоновые детали можно заменить или отремонтировать - на длиномерных деталях можно прикрепить «шины», трещины на ЕРР легко заклеиваются, а в случае, если повреждение большое, часть ЕРР детали можно заменить с помощью «заплатки». Все мои модели сделанные по этой технологии, отлетали более тысячи полетов,  выдержали сотни падений и провели в воздухе суммарно десятки часов. Прочность и легкость позволили использовать Арлекин IV в городе — даже в Москве можно найти лужайку в парке диаметром 15 — 30 метров, где вполне комфотно можно проводить тренеровочные полети, и при этом, в отличии от бальсовых моделей, летать можно низко, используя деревья как защиту от ветра. Низкоскоростные падения на газон или удары о ветви деревьев, как правило, не несут Арлекину IV серьезных разрушений.

Еще одно отличие новой модели

 Так как технология, в некотором роде, пионерская, то первая модель должна стать обучающей. Я не планирую изготавливать такие модели на заказ и решил выложить в открытый доступ параметризованный файл модели, созданный в программе FreeCAD. Вообще-то я не очень надеюсь, что толпы людей начнут делать копии этой модели, но если кто-то изучит технологию и сделает даже что-то совсем другое на ее основе — уже будет большая польза. Ну а если какой нибудь герой сделает такую модель для себя или даже начнет изготавливать Арлекины на заказ — то для меня это будет лучшей наградой :).

Почему FreeCAD?

  Это далеко не лучшая среда для изготовления параметрических моделей, она обладает запутнным интерфейсом, слабой документацией, кроме того, иногда выдает нежиданные ошибки или ломается. Я думаю, платных SolidWorks или КОМПАС куда удобнее. Но программа бесплатная, формат данных открытый, разрабатывается и поддерживается большим количеством энтузиастов по всему миру, которые не скупятся на обучающие ролики на Ютубе. Программа лежит в открытом доступе - каждый модет за несколько минут установить ее на свой компьютер.

Почему так нужен параметризованный файл ?

  Дело в том, что очень сложно изготовить 100% копию модели, какие-то компоненты всегда отличаются. Например, размеры сервоприводов, размеры пропеллеров, толщина карбоновых трубок или пластин и т. д. Но ценность программы FreeCAD в том и состоит, что она позволяет создавать параметризованный модели! Вы находите нужный параметр в таблице и изменяете его и вся модель пересчитывается в соответствии с измененным параметром!

Базовые свойства представления 3D модели во FreeCAD

- Файл FreeCAD хорошо организован. Вся модель состоит из множество объектов, которые организованы в «дерево модели»
- Большую часть «дерева модели» занимают разнообразные 3-х мерные тела. Они построены в результате разнообразных математических операций — вытягиваний, пересечений, объединений и т. д. В основе каждого 3-мерного тела, как правило, лежит 2-мерный чертеж-набросок (“sketch”). Этот чертеж можно нарисовать с помощью линий и окружностей и установить определенные зависимости размеров.
- Внутри файла в дереве модели можно найти таблицу параметров — Parameters. В модели эти параметры использованы в набросках, а так же
в качестве внешних параметров (толщина, координаты) 3-х мерных тел.
- Размеры набросков да и сами параметры могут содержать математические формулы и зависеть от других параметров.
- В дереве модели есть разделы где хранится информация для станка ЧПУ (path). Название этих разделов начинаются Jobs_. Эти разделы используются для генерирации GBRL файлов - командных последовательностей для станка с ЧПУ.
- Наконец, в дереве модели есть раздел Page, в котором хранится чертеж-выкройка для ЕРР деталей. Эту выкройку можно перевести в формат PDF и распечатать на листе формата А1.

Какие параметры модели можно изменить?

  Внизу список параметров, которые, вероятно, может быть прийдется изменить. Конечно, устанавливать произвольные значения нельзя - могут нарушиться правила построения геометричеаских объектов и FreeCAD покажет, что геометрия модели имеет ошибки. Но небольшие разумные изменения скорее всего приведут к нормальному пересчету размеров всей модели.
 

Как открыть файл модели ?

  Установка программы на Windows очень простая и занимает несколько минут. После установки вы запускаете программу FreeCAD и открываете файл модели. Чтобы открыть параметрический файл, вы должны скачать себе FreeCAD 0.17. Хотя  эта версия FreeCAD-а уже устарела и была выпущена в 2018 году, но файл модели создан с помощью этой версии. (Конечно, можно попробовать открыть модели и последней версией FreeCAD, Но она при открытии она будет пытаться обновить файл, а это процедура достаточно сложная, и в автоматичеаском режиме скорее всего приведет к ошибке).
 

Как вырезаются карбоновые детали.

  Я вырезаю детали на домашнем станке ЧПУ используя GBRL файлы.  Можно конечно отдавать детали на заказ, но как показывает практика, ЧПУ станок очень полезно иметь под рукой - часто необходима доработка деталей или импровизация. Так как мой станок имее отсос, пыли при резки не бывает вообще, а при использовании фрезы 0.5 - 1.5 мм шум от станка ЧПУ не привышает шум работающего пылесоса. Обычно цикл изготовления новой детали занимает 30 - 40 минут. В этом состоит большое преимущество "домашней" резки. Для работы станка используется программа Candle.

 

  Для фрезерования карбон толщиной 0.5 - 1.5 мм я обычно использую твердосплавную фрезу «кукурузу» диаметром 1 мм. Для закрепления карбоновых пластин на станке применяю толстые (3-5 мм) пластины из плексигласа, к которым карбон приклеивается резиновым клеем (Uhupor-ом).

Как разметить и вырезать детали из ЕРР?

  Я использую такой метод. В ателье печати распечатываю выкройку из файла на листе бумаги формата А1. Далее помещаю ее на лист ЕРР 8 мм и переношу на него контуры модели, протыкая выкройку тонким фломастером через каждые 1-5 см контура. Потом беру линейку и соединяю точки на поверхности ЕРР линиями. Для вырезания контура модели очень удобно использовать термонож. Но если вырезы маленькие или предназначены для нанесения клея их лучше делать обычным канцелярским ножом.Пазы для трубок и планок в ЕПП делаются тем же термоножом с фигурными насадками.

Электрика и электроника модели.

  Электроника Арлекина IV не сильно отличается от электроники Арлекина III. Единственное отличие - более совершенный смеситель сигналов, который уже изготовлен на печатной плате (так как приемник FrSky SX8 не расчитан на работу с 2-х двигательной моделью ему нужен смеситель, который смешает сигналы руля и тяги и выдаст 2 сигнала тяги для двигателей)

Приемник FrSky S8R
Двигатели - DYS BX1306/3100KV
Контроллеры двигателей EMAX Mini ESC Dshot BLBullet 6A
Сервоприводы -  DM-S0090D (aналог HTX900)
Литеевые аккумуляторы - Gaoneng GNB 7.4V 550mAh 2S 80/160C
Пропеллеры - 5030 5х3

 Ну вот коротко и все описание модели. Так как тема очень сложная, я создал в форуме специальную ветвь для ее обсуждения, где постараюсь ответить подробно на заданные вопросы.

Всем удачных полетов! 

Дополнение

  Статья о 2-х моторном FPV крыле, сделанном по этой же технологии.