Как сделать самолетик из бумаги? Исследовательская работа "Исследование летательных свойств различных моделей бумажных самолётов" Самолет из оригами.

Являясь отцом практически выпускницы средней школы, был втянут в смешную историю с неожиданным концом. В ней есть познавательная часть и трогательная жизненно–политическая.
Пост накануне дня космонавтики. Физика бумажного самолета.

Незадолго перед новым годом, дочь решила проконтролировать собственную успеваемость и узнала, что физичка при заполнении журнала задним числом, наставила каких–то лишних четверок и полугодовая оценка висит между "5" и "4". Тут надо понимать, что физика в 11 классе - предмет, мягко говоря, непрофильный, все заняты дрессурой для поступления и страшным ЕГЭ, но на общий балл она влияет. Скрипя сердце, из педагогических соображений мною было отказано во вмешательстве - типа разберись сама. Она подсобралась, пришла на выяснение, переписала прямо тут же какую–то самостоятельную и получила полугодовую пятерку. Все бы ничего, но учительница попросила в рамках решения вопроса зарегистрироваться на Поволжскую научную конференцию (Казанский университет) в секцию "физика" и написать какой–нибудь доклад. Участие ученика в этой шняге идет в зачет при ежегодной аттестации учителей, ну и типа "тогда уж точно год закроем". Учительницу можно понять, нормальная, в общем–то, договоренность.

Ребенок подзагрузился, пошел в оргкомитет, взял правила участия. Поскольку девочка довольно ответственная, стала размышлять и придумывать какую–нибудь тему. Естесственно, обратилась за советом ко мне - ближайшему техническому интеллегенту постсоветской эпохи. В интернете нашелся список победителей прошлых конференций (там дают дипломы трех степеней), это нас соориентировало, но не помогло. Доклады представляли собой две разновидности, одна - "нанофильтры в нефтяных инновациях", вторая - "фотографии кристаллов и электронный метроном". По мне, так вторая разновидность нормальна - дети должны резать жабу, а не втирать очки под правительственные гранты, но у нас идей особо не прибавилось. Пришлось руководствоваться правилами, что–то вроде "предпочтение отдается самостоятельным работам и экспериментам."

Решили, что будем делать какой–нибудь смешной доклад, наглядный и прикольный, без зауми и нанотехнологий - развеселим аудиторию, участия нам достаточно. Времени было месяца полтора. Копипаст был принципиально неприемлим. После некоторых размышлений, определились с темой - "Физика бумажного самолетика". Я в свое время провел детство в авиамоделизме, да и дочка любит самолеты, поэтому тема более–менее близкая. Предстояло сделать законченое практическое исследование физической направленности и, собственно, написать работу. Далее я буду постить тезисы этой работы, некоторые комментарии и иллюстрации/фото. В конце будет конец истории, что логично. Если будет интересно, отвечу на вопросы уже развернутыми фрагментами.

Оказалось, что у бумажного самолета есть хитрый срыв потока наверху крыла, который формирует изогнутую зону, похожую на полноценный аэродинамический профиль.

Для опытов взяли три разные модели.

Модель №1. Самая распространенная и общеизвестная конструкция. Как правило, большинство представляет себе именно ее, когда слышит выражение “бумажный самолет”.
Модель №2. “Стрела”, или “Копье”. Характерная модель с острым углом крыла и предполагаемой высокой скоростью.
Модель №3. Модель с крылом большого удлинения. Особенная конструкция, собирается по широкой стороне листа. Предполагается, что она обладает хорошими аэродинамическими данными из–за крыла большого удлинения.
Все самолеты собирались из одинаковых листов бумаги формата А4. Масса каждого самолета - 5 грамм.

Для определения базовых параметров был проделан простейший эксперимент - полет бумажного самолетика фиксировался видеокамерой на фоне стены с нанесенной метрической разметкой. Поскольку известен межкадровый интервал для видеосъемки (1/30 секунды), можно легко вычислить скорость планирования. По падению высоты на соответствующих кадрах находятся угол планирования и аэродинамическое качество самолета.
В среднем, скорость самолетика - 5–6 м/с, что не так у ж и мало.
Аэродинамическое качество - порядка 8.

Чтобы воссоздать условия полета, нам нужен ламинарный поток со скоростью до 8 м/с и возможность измерить подъемную силу и сопротивление. Классический способ таких исследований - аэродинамическая труба. В нашем случае ситуация упрощается тем, что сам самолетик имеет небольшие габариты и скорость и может быть непосредственно помещен в трубу ограниченных размеров.Следовательно, нам не мешает ситуация, когда продуваемая модель существенно отличается по габаритам от оригинала, что, в силу различия чисел Рейнольдса, требует компенсации при измерениях.
При сечении трубы 300x200 мм и скорости потока - до 8 м/с нам понадобится вентилятор с производительностью не менее 1000 куб.м/час. Для изменения скорости потока необходим регулятор скорости двигателя, а для измерения - анемометр с соответствующей точностью. Измеритель скорости не обязательно должен быть цифровым, вполне реально обойтись отклоняемой пластиной с градуировкой по углу или жидкостным анемометром, который имеет большую точность.

Аэродинамическую труба известна достаточно давно, ее применял в исследованиях еще Можайский, а Циолковский и Жуковский уже детально разработали современную технику эксперимента, которая принципиально не изменилась.

Настольная аэродинамическая труба была реализована на основе достаточно мощного промышленного вентилятора. За вентилятором расположены взаимно перпендикулярные пластины, спрямляющие поток перед попаданием в измерительную камеру. Окна в измерительной камеры снабжены стеклами. В нижней стенке прорезано прямоугольное отверстие для держателей. Непосредственно в измерительной камере установлена крыльчатка цифрового анемометра для измерения скорости потока. Труба имеет небольшое сужение на выходе для “подпора” потока, позволяющее снизить турбулентность ценой уменьшения скорости. Частота вращения вентилятора регулируется простейшим бытовым электронным регулятором.

Характеристики трубы оказались хуже расчетных, главным образом из–за несоответствия производительности вентилятора паспортным характеристикам. Подпор потока тоже снизил скорость в зоне измерений на 0.5 м/с. В результате максимальная скорость - чуть выше 5 м/с, что, тем не менее, оказалось достаточным.

Число Рейнольдса для трубы:
Re = VLρ/η = VL/ν
V (скорость) = 5м/c
L (характеристика)= 250мм = 0,25м
ν (коэф (плотность/ вязскость)) = 0,000014 м^2/с
Re = 1,25/ 0,000014 = 89285,7143

Для измерений сил, действующих на самолет использовались элементарные аэродинамические весы с двумя степенями свободы на основе пары электронных ювелирных весов с точностью 0.01 грамм. Самолет фиксировался на двух стойках под нужным углом и устанавливался на платформу первых весов. Те, в свою очередь, размещались на подвижной площадке с рычажной передачей горизонтального усилия на вторые весы.
Измерения показали, что точность вполне достаточна для базовых режимов. Однако, было сложно фиксировать угол, поэтому лучше разработать соответствующую схему крепления с разметкой.

При продувке моделей измерялись два основных параметра - сила сопротивления и подъемная сила в зависимости от скорости потока при заданном угле. Было построено семейство характеристик с достаточно реалистичными значениями, позволяющие описать поведение каждого самолета. Результаты сведены в графики с дальнейшим нормированием масштаба относительно скорости.

Модель №1.
Золотая середина. Конструкция максимально соответствует материалу - бумаге. Прочность крыльев соответствует длине, развесовка оптимальна, поэтому правильно сложенный самолет хорошо выравнивается и плавно летит. Именно сочетание таких качеств и легкость сборки сделало эту конструкцию такой популярной. Скорость меньше, чем у второй модели, но больше, чем у третьей. На больших скоростях уже начинает мешать широкий хвост, до этого прекрасно стабилизирующий модель.
Модель №2.
Модель с наихудшими летными характеристиками. Большая стреловидность и короткие крылья призваны лучше работать на высоких скоростях, что и происходит, но подъемная сила растет недостаточно и самолет действительно летит как копье. Кроме того, он не стабилизируется в полете должным образом.
Модель №3.
Представитель “инженерной” школы - модель специально задумывалась со специальными характеристиками. Крылья большого удлинения действительно работают лучше, но сопротивление растет очень быстро - самолет летает медленно и не терпит ускорений. Для компенсации недостаточной жесткости бумаги используются многочисленные складки в носке крыла, что тоже увеличивает сопротивление. Тем не менее, модель очень показательна и летает хорошо.

Некоторые результаты по визуализации вихрей
Если внести в поток источник дыма, то можно увидеть и сфотографировать потоки, огибающие крыло. В нашем распоряжении не было специальных генераторов дыма, мы использовали палочки благовоний. Для увеличения контраста использовался фильтр для обработки фотографий. Скорость потока также уменьшалась, поскольку плотность дыма была невысока.
Формирование потока на передней кромке крыла.

Турбулентный “хвост”.

Также потоки можно исследовать с помощью коротких нитей, приклеиваемых на крыло, либо тонким щупом с ниткой на конце.

Понятно, что бумажный самолетик - это в первую очередь просто источник радости и прекрасная иллюстрация для первого шага в небо. Сходный принцип парения на практике используют только белки–летяги, не имеющие большого народно–хозяйственного значения, по крайней мере, в нашей полосе.

Более практичным подобием бумажному самолету является “Wing suite” - костюм–крыло для парашютистов, позволяющий осуществлять горизонтальный полет. Кстати, аэродинамическое качество такого костюма меньше, чем у бумажного самолета - не больше 3–х.

Я придумал тему, план - на 70 процентов, редактирование теории, железяки, общее редактирование, план выступления.
Она - всю теорию собрала, вплоть до перевода статей, измерения (весьма трудоемкие, кстати), рисунки/графики, текст, литературу, презентацию, доклад (было много вопросов).

Я пропускаю раздел, где в общем виде рассматриваются задачи анализа и синтеза, позволяющие построить обратную последовательность - конструирование самолетика по заданным характеристикам.

С учетом проведенной работы мы можем нанести на mind map раскраску, индицирующую выполнение поставленных задач. Зелёным цветом здесь обозначены пункты, которые находятся на удовлетворительном уровне, светло–зеленым - вопросы, которые имеют некоторые ограничения, желтым - области затронутые, но не разработанные в должной мере, красным - перспективные, нуждающиеся в дополнительном исследовании (финансирование приветствуется).

Месяц пролетел незаметно - дочь копала интернет, гоняла трубу на столе. Весы косячили, самолетики сдувало мимо теории. На выходе получилось страниц 30 приличного текста с фотографиями и графиками. Работа была отправлена на заочный тур (всего несколько тысяч работ во всех секциях). Еще через месяц, о ужас, вывесили список очных докладов, где наш соседствовал с остальными нанокрокодилами. Ребенок горестно вздохнул и принялся лепить презентацию на 10 минут. Сразу исключили зачитывание - выступать, так живо и осмысленно. Перед мероприятием устроили прогон с хронометражом и протестами. Утром невыспавшаяся докладчица с правильным ощущением "ничего не помню и не знаю" попилила в КГУ.

К концу дня я начал волноваться, ни ответа - ни привета. Появилось такое шаткое состояние, когда не понимаешь - рискованная шутка удалась или нет. Не хотелось, чтобы подростку как–то вышла боком это история. Оказалось, что все затянулось и ее доклад пришелся аж на 4 вечера. Ребенок прислал смс - "все рассказала, жюри смеется". Ну, думаю, ладно, спасибо хоть не ругают. И еще через час примерно - "диплом первой степени". Вот это было совершенно неожиданно.

Мы думали о чем угодно, но на фоне совершенно дикого прессинга лоббированных тем и участников получить первый приз за хорошую, но неформатную работу - это что–то из совсем забытого времени. После уже она рассказала, что жюри (достаточно авторитетное, кстати, не меньше кфмн) молниеносно прибивало зомбированных нанотехнологов. Видать, все так наелись в научных кругах, что безоговорочно выставили негласный заслон мракобесию. Доходило до смешного - бедный ребенок зачитывал какие–то дикие научизмы, но не мог ответить в чем измерялся угол при его экспериментах. Влиятельные научные руководители слегка бледнели (но быстро восстанавливались), для меня загадка - зачем им было устраивать такое позорище, да еще и за счет детей. В итоге, все призовые места раздали славным ребятам с нормальными живыми глазами и хорошими темами. Второй диплом, например, получила девочка с моделью двигателя Стирлинга, которая бойко его запускала на кафедре, шустро меняла режимы и осмысленно комментировала всякие ситуации. Еще один диплом дали парню, который сидел на университетском телескопе и что–то там высматривал под руководством профессора, который однозначно не допускал никаких посторонних "помощей". В меня же эта история вселила некоторую надежду. В то, что есть воля обычных, нормальных людей к нормальному порядку вещей. Не привычка к предрешенной несправедливости, а готовность к усилиям по ее восстановлению.

На следующий день, на награждении, к призерам подошел председатель приемной коммисии и сказал, что все они досрочно зачислены на физфак КГУ. Если они захотят поступить, то просто должны принести документы вне конкурса. Эта льгота, кстати, реально существовала когда–то, но сейчас она официально отменена, также как отменены дополнительные преференции медалистам и олимпиадчикам (кроме, кажется, победителей российских олимпиад). То есть - это была чистая инициатива ученого совета. Понятно, что сейчас кризис абитуриентов и на физику не рвутся, с другой стороны - это один из самых нормальных факультетов с хорошим еще уровнем. Так, исправляя четверку, ребенок оказался в первой строке зачисленных. Уж как она этим распорядится - не представляю, узнаю - отпишу.

А потянула бы дочь такую работу одна?

Она тоже спрашивала - типа пап, я ведь не сама все сделала.
Моя версия такая. Ты все сделала сама, понимаешь что написано на каждой странице и ответишь на любой вопрос - да. Знаешь об области больше присутствующих тут и знакомых - да. Поняла общую технологию научного эксперимента от зарождения идеи до результата + побочные исследования - да. Проделала значительную работу - несомненно. Выдвинула эту работу на общих основаниях без протекции - да. Защитила - ок. Жюри квалифицированное - без сомнения. Тогда это твоя награда за конференцию школьников.

Я - инженер–акустик, небольшая инженерная компания, системотехнику в авиационном заканчивал, еще учился потом.

Транскрипт

1 Научно-исследовательская работа Тема работы Идеальный бумажный самолетик Выполнил: Прохоров Виталий Андреевич учащийся 8 класса МОУ Смеловской СОШ Руководитель: Прохорова Татьяна Васильевна учитель истории и обществознания МОУ Смеловская СОШ 2016г.

2 Содержание Введение Идеальный самолетик Слагаемые успеха Второй закон Ньютона при запуске самолетика Силы, действующие на самолет в полете Про крыло Запуск самолетика Испытания самолетиков Модели самолетиков Испытание на дальность полета и время планирования Модель идеального самолетика Подведем итоги: теоретическая модель Своя модель и ее испытание Выводы Список литературы Приложение 1. Схема воздействия сил на самолетик в полете Приложение 2. Лобовое сопротивление Приложение 3. Удлинение крыла Приложение 4. Стреловидность крыла Приложение 5. Средней аэродинамической хордой крыла (САХ) Приложение 6. Форма крыла Приложение 7. Циркуляция воздуха вокруг крыла Приложение 8. Угол запуска самолетика Приложение 9. Модели самолетиков для эксперимента

3 Введение Бумажный самолёт (самолётик) игрушечный самолёт, сделанный из бумаги. Вероятно, он является наиболее распространённой формой аэрогами, одной из ветвей оригами (японского искусства складывания бумаги). Пояпонски такой самолёт называется 紙飛行機 (ками хикоки; ками=бумага, хикоки=самолёт). Несмотря на кажущуюся несерьезность этого занятия, оказалось, что пускание самолетиков - целая наука. Родилась она в 1930 году, когда Джек Нортроп, основатель компании Lockheed Corporation, использовал бумажные самолётики для тестирования новых идей при конструкции реальных самолётов. А спортивные состязания по запусканию самолетиков из бумаги Red Bull Paper Wings проходят на мировом уровне. Придумал их британец Энди Чиплинг. Многие годы он с друзьями занимался созданием бумажных моделей, в 1989 году основал Ассоциацию Бумажного Авиастроения. Именно он написал свод правил по запуску бумажных самолетов, которые используют специалисты книги рекордов Гиннеса и которые стали официальными установками мирового первенства. Оригами, а затем именно аэрогами стало уже давно моим увлечением. Я собирал различные модели самолетиков из бумаги, но некоторые из них отлично летали, а другие сразу падали. Почему же это происходит, как сделать модель идеального самолетика (длительно и далеко летающего)? Соединив свое увлечение со знаниями по физике, я приступил к своему исследованию. Цель исследования: применив законы физики, создать модель идеального самолетика. Задачи: 1. Изучить основные законы физики, влияющие на полет самолетика. 2. Вывести правила создания идеального самолетика. 3

4 3. Исследовать уже созданные модели самолетиков на близость к теоретической модели идеального самолетика. 4. Создать свою модель самолетика, близкого к теоретической модели идеального самолетика. 1.Идеальный самолетик 1.1. Слагаемые успеха Сначала разберемся с вопросом о том, как сделать хороший бумажный самолет. Видь главная функция самолетика это способность летать. Как изготовить самолет, обладающий наилучшими характеристиками. Для этого сначала обратимся к наблюдениям: 1. Самолетик летит тем быстрее и дольше, чем сильнее будет бросок, за исключением случаев, когда что-то (чаще всего трепещущий клочок бумаги в носовой части или болтающиеся опущенные крылья) создает сопротивление и замедляет продвижение самолетика вперед. 2. Как бы мы не старались швырнуть лист бумаги у нас не получится зашвырнуть его так же далеко, как маленький камушек, имеющий такой же вес. 3. Для бумажного самолетика длинные крылья бесполезны, короткие крылья эффективнее. Тяжелые по весу самолетики не летят далеко 4. Еще один ключевой фактор, который следует принять во внимание, угол, под которым самолет движется вперед. Обратившись к законам физики, мы находим причины наблюдаемых явлений: 1. Полеты бумажных самолетов подчиняются второму закону Ньютона: сила (в данном случае подъемная) равна скорости изменения количества движения. 2. Все дело в сопротивлении, сочетании сопротивления воздуха и турбулентности. Сопротивление воздуха, вызванное его вязкостью, пропорционально площади поперечного сечения лобовой части самолета, 4

5 иначе говоря, зависит от того, насколько велик нос самолета, если смотреть на него спереди. Турбулентность результат действия вихревых воздушных потоков, образующихся вокруг самолета. Она пропорциональна площади поверхности самолета, обтекаемая форма значительно снижает ее. 3. Большие крылья бумажного самолетика обвисают и не могут сопротивляться сгибающему воздействию подъемной силы, утяжеляют самолетик и увеличивают сопротивление. Лишний вес мешает самолету лететь далеко, и этот вес, как правило, создают крылья, а наибольшая подъемная сила возникает в области крыла, ближайшей к осевой линии самолета. Следовательно, крылья должны быть очень короткими. 4. При запуске воздух должен ударяться о нижнюю поверхность крыльев и отклоняться вниз, обеспечивая действие соответствующей подъемной силы на самолет. Если самолет расположен не под углом к направлению движения и его нос не приподнят вверх, подъемная сила не возникает. Ниже мы рассмотрим основные физические законы, воздействующие на самолетик, более подробно Второй закон Ньютона при запуске самолетика Мы знаем, что скорость тела изменяется под действием приложенной к нему силы. Если на тело действуют несколько сил, то находят равнодействующую этих сил, то есть некую общую суммарную силу, обладающую определенным направлением и числовым значением. Фактически, все случаи приложения различных сил в конкретный момент времени можно свести к действию одной равнодействующей силы. Поэтому, чтобы найти, как изменилась скорость тела, нам надо знать, какая сила действует на тело. В зависимости от величины и направления силы тело получит то или иное ускорение. Это четко видно при запуске самолетика. Когда мы подействовали на самолетик с небольшой силой, он ускорился не очень сильно. Когда же сила 5

6 воздействия увеличилась, то самолетик приобрел гораздо большее ускорение. То есть, ускорение связано с приложенной силой прямо пропорционально. Чем больше сила воздействия, тем большее ускорение приобретает тело. Масса тела напрямую также связана с ускорением, приобретаемым телом в результате воздействия силы. При этом, масса тела обратно пропорциональна полученному ускорению. Чем больше масса, тем меньше будет величина ускорения. Исходя из всего вышесказанного, приходим к тому, что при запуске самолетик подчиняется второму закону Ньютона, который выражается формулой: a =F / m, где a - ускорение, F - сила воздействия, m - масса тела. Определение второго закона звучит так: ускорение, приобретаемое телом в результате воздействия на него, прямо пропорционально силе или равнодействующей сил этого воздействия и обратно пропорционально массе тела . Таким образом, первоначально самолетик подчиняется второму закону Ньютона и дальность полета также зависит от заданной первоначальной силы и массы самолетика. Поэтому первые правила для создания идеального самолётика вытекают из него: самолетик должен быть легким, первоначально придать самолетику большую силу Силы, действующие на самолет в полете. Когда самолетик летит на него влияет множество сил, обусловленных наличием воздуха, но все их можно представить в виде четырех главных сил: силы тяжести, подъемной силы, силы заданной при запуске и силы сопротивления воздуха (лобовое сопротивление) (см. приложение 1). Сила тяжести остается всегда постоянной. Подъемная сила противодействует весу самолета и может быть больше или меньше веса, в зависимости от количества энергии, затрачиваемой на движение вперед. Силе, заданной при запуске, противодействует сила сопротивления воздуха (иначе лобовое сопротивление). 6

7 При прямолинейном и горизонтальном полете эти силы взаимно уравновешиваются: сила, заданная при запуске, равна силе сопротивления воздуха, подъемная сила равна весу самолета. Ни при каком ином соотношении этих четырех основных сил прямолинейный и горизонтальный полет невозможен . Любое изменение любой из этих сил повлияет на характер полета самолета. Если подъемная сила, создаваемая крыльями, увеличивается по сравнению с силой тяжести, то самолетик поднимается вверх. И наоборот, уменьшение подъемной силы против силы тяжести вызывает снижение самолета, т. е. потерю высоты и его падение. Если равновесие сил не будет соблюдаться, то самолет будет искривлять траекторию полета в сторону преобладающей силы. Остановимся подробнее на лобовом сопротивлении, как одном из важных факторов в аэродинамике. Лобовое сопротивление сила, препятствующая движению тел в жидкостях и газах. Лобовое сопротивление складывается из двух типов сил: сил касательного (тангенциального) трения, направленных вдоль поверхности тела, и сил давления, направленных к поверхности(приложение 2) . Сила сопротивления всегда направлена против вектора скорости тела в среде и вместе с подъёмной силой являются составляющей полной аэродинамической силы. Сила лобового сопротивления обычно представляется в виде суммы двух составляющих: сопротивления при нулевой подъёмной силе (вредное сопротивление) и индуктивного сопротивления. Вредное сопротивление возникает в результате воздействия скоростного напора воздуха на элементы конструкции самолета (все выступающие части самолетика создают вредное сопротивление при движении сквозь воздух). Кроме того, в местах соединения крыла и «тела» самолетика, а также у хвостовой части возникают завихрения воздушного потока, которые также дают вредное сопротивление. Вредное 7

8 сопротивление увеличивается как квадрат ускорения самолета (если вы увеличиваете скорость в два раза, вредное сопротивление возрастает в четыре раза) . В современной авиации скоростные самолеты несмотря на острые кромки крыльев и сверхобтекаемую форму испытывают существенный нагрев обшивки, когда превозмогают силу лобового сопротивления мощью своих двигателей (например, самый скоростной в мире высотный самолет-разведчик SR-71 Черная Птица защищен специальным теплоустойчивым покрытием) . Второй компонент сопротивления индуктивное сопротивление - это побочный продукт подъемной силы. Он возникает, когда воздух перетекает из области высокого давления перед крылом в разреженную среду позади крыла. Особенное воздействие индуктивного сопротивления ощутимо на малых скоростях полета, что и наблюдается у бумажных самолетиков (Наглядный пример этого явления, можно увидеть у настоящих самолетов при заходе на посадку. Самолет задирает нос при заходе на посадку, двигатели начинают гудеть сильнее увеличивая тягу). Индуктивное сопротивление, аналогично вредному сопротивлению находится в соотношении один к двум с ускорением самолета . А теперь немного о турбулентности. Толковый словарь энциклопедии «Авиация» дает определение: «Турбулентность это случайное образование нелинейных фрактальных волн при увеличении скорости в жидкой или газообразной среде» . Если говорить своими словами, то это физическое свойство атмосферы, в которой постоянно изменяются давление, температура, направление и скорость ветра. Из-за этого воздушные массы становятся неоднородными по своему составу и плотности. И при полете наш самолетик может угодить в нисходящие («прибивают» к земле) или восходящие (лучше для нас, т.к. поднимают самолетик от земли) воздушные потоки, а также эти потоки могут двигаться хаотично, закручиваться (тогда самолетик летит непредсказуемо, вертится и закручивается). 8

9 Итак, выводим из сказанного необходимые качества создания идеального самолетика в полете: Идеальный самолетик должен быть длинным и узким, суживающимся к носу и хвосту, как стрела, со сравнительно малой площадью поверхности для своего веса. Обладающий этими характеристиками самолетик пролетает большее расстояние. Если бумага сложена так, что нижняя поверхность самолетика ровная и горизонтальная, подъемная сила будет действовать на него по мере снижения и увеличивать дальность полета. Как уже отмечалось выше, подъемная сила возникает при ударе воздуха о нижнюю поверхность самолета, который летит, слегка приподняв нос Про крыло. Размах крыла это расстояние между плоскостями, параллельными плоскости симметрии крыла, и касающимися его крайних точек. Размах крыла важная геометрическая характеристика летательного аппарата, оказывающая влияние на его аэродинамические и лётно-технические характеристики, а также является одним из основных габаритных размеров самолета . Удлинение крыла - отношение размаха крыла к его средней аэродинамической хорде (приложение3). Для непрямоугольного крыла удлинение = (квадрат размаха)/площадь. Это можно понять, если за основу возьмём прямоугольное крыло, формула будет проще: удлинение = размах/хорду. Т.е. если крыло имеет размах 10 метров, а хорда = 1 метр, то удлинение будет = 10. Чем больше удлинение- тем меньше индуктивное сопротивление крыла, связанное с перетеканием воздуха с нижней поверхности крыла на верхнюю через законцовку с образованием концевых вихрей. В первом приближении можно считать, что характерный размер такого вихря равен хорде- и с ростом размаха вихрь становится всё меньше и меньше по сравнению с размахом крыла . 9

10 Естественно, чем меньше индуктивное сопротивление- тем меньше и общее сопротивление системы, тем выше аэродинамическое качество. Естественно, возникает соблазн сделать удлинение как можно больше . И тут начинаются проблемы: наряду с применением высоких удлинений нам приходится увеличивать прочность и жёсткость крыла, что влечет за собой непропорциональное увеличение массы крыла. С точки зрения аэродинамики наиболее выгодным будет такое крыло, которое обладает способностью создавать возможно большую подъемную силу при возможно меньшем лобовом сопротивлении. Для оценки аэродинамического совершенства крыла вводится понятие аэродинамического качества крыла. Аэродинамическим качеством крыла называется отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления крыла . Наилучшей в аэродинамическом отношении является эллипсовидная форма, но такое крыло сложно в производстве, поэтому редко применяется. Прямоугольное крыло менее выгодно с точки зрения аэродинамики, но значительно проще в изготовлении. Трапециевидное крыло по аэродинамическим характеристикам лучше прямоугольного, но несколько сложнее в изготовлении. Стреловидные и треугольные в плане крылья в аэродинамическом отношении на низких скоростях уступают трапециевидным и прямоугольным (такие крылья применяются на самолетах, летающих на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях). Крыло эллиптической формы в плане обладает самым высоким аэродинамическим качеством- минимально возможным сопротивлением при максимальной подъемной силе. К сожалению, крыло такой формы применяется не часто из-за сложности конструкции (пример применения крыла такого вида- английский истребитель "Спитфайер") (приложение 6) . Стреловидность крыла угол отклонения крыла от нормали к оси симметрии самолёта, в проекции на базовую плоскость самолета. При этом положительным считается направление к хвосту (приложение 4). Существует 10

11 стреловидность по передней кромке крыла, по задней кромке и по линии четверти хорд. Крыло обратной стреловидности (КОС) крыло с отрицательной стреловидностью (примеры моделей самолетов с обратной стреловидностью: Су-47 "Беркут", Чехословацкий планер LET L-13) . Нагрузка на крыло отношение веса летательного аппарата к площади несущей поверхности. Выражается в кг/м² (для моделей- гр/дм²). Чем меньше нагрузка, тем меньшая скорость требуется для полета. Средней аэродинамической хордой крыла (САХ) называется отрезок прямой, соединяющей две наиболее удаленные друг от друга точки профиля. Для крыла, прямоугольного в плане, САХ равна хорде крыла (приложение 5). Зная величину и положение САХ на самолете и приняв ее как базовую линию, определяют относительно нее положение центра тяжести самолета, которое измеряется в % длины САХ. Расстояние от центра тяжести до начала САХ, выраженное в процентах ее длины, называется центровкой самолета. Выяснить центр тяжести у бумажного самолетика можно проще: возьмите иголку с ниткой; проткните самолет иголкой и позвольте ему повиснуть на нитке. Точка, в которой самолет будет балансировать с идеально плоскими крыльями, и есть центр тяжести. И еще немного о профиле крыла это форма крыла в поперечном сечении. Профиль крыла оказывает сильнейшее влияние на все аэродинамические характеристики крыла. Типов профилей достаточно много, потому что кривизна верхней и нижней поверхностей у разных типов разная, как, впрочем, и толщина самого профиля (приложение 6) . Классика это когда низ близок к плоскости, а верх выпуклый по определенному закону. Это так называемый несимметричный профиль, но есть и симметричные, когда верх и низ имеют одинаковую кривизну. Разработка аэродинамических профилей проводилась практически с начала истории авиации, проводится она и сейчас (в России разработками для настоящих самолетов занимается ЦАГИ Центральный аэрогидродинамический 11

12 институт имени профессора Н.Е. Жуковского, в США такие функции выполняет Исследовательский центр в Лэнгли (подразделение NASA)) . Сделаем выводы из выше сказанного о крыле самолетика: У традиционного самолета длинные узкие крылья ближе к середине, основной части, уравновешены маленькими горизонтальными крыльями ближе к хвосту. Бумаге недостает прочности для таких сложных конструкций, она легко гнется и сминается, особенно в процессе запуска. Это означает, что бумажные крылья теряют аэродинамические характеристики и создают сопротивление. Самолетик традиционной конструкции обтекаемый и довольно прочный аппарат, его дельтовидные крылья дают стабильное скольжение, однако они сравнительно велики, создают избыточное торможение и могут потерять жесткость. Данные трудности преодолимы: Маленькие и более прочные подъемные поверхности в форме дельтовидных крыльев сделаны из двух или нескольких слоев сложенной бумаги, они лучше сохраняют форму при скоростном запуске. Крылья можно сложить так, чтобы на верхней поверхности образовалась небольшая выпуклость, увеличивающая подъемную силу, как на крыле настоящего самолета (приложение 7). Прочно сложенная конструкция имеет массу, которая увеличивает момент при запуске, но без существенного роста сопротивления. Если передвинуть дельтовидные крылья вперед и уравновесить подъемную силу длинным плоским телом самолета, имеющим V-образную форму ближе к хвосту, которая препятствует боковым движениям (отклонениям) в полете, можно сочетать в одной конструкции наиболее ценные характеристики бумажного самолетика. 1.5 Запуск самолетика 12

13 Давайте начнем с основ. Никогда не держите свой бумажный самолет за заднюю кромку крыла (хвоста). Так как сильно изгибается бумага, а это очень плохо для аэродинамики, любая тщательная подгонка будет нарушена. Самолет лучше держать за самый толстый набор слоев бумаги около носовой части. Обычно эта точка находится близко к центру тяжести самолета. Чтобы отправить самолет на максимальную дистанцию, нужно как можно сильнее бросить его вперед и вверх под углом 45 градусов (по параболе), что подтвердил наш эксперимент с запуском под разным углом к поверхности (приложение 8). Это объясняется тем, что при запуске воздух должен ударяться о нижнюю поверхность крыльев и отклоняться вниз, обеспечивая действие соответствующей подъемной силы на самолет. Если самолет расположен не под углом к направлению движения и его нос не приподнят вверх, подъемная сила не возникает. У самолета, как правило, большая часть веса смещена назад, это означает, что задняя часть опущена, нос приподнят и действие подъемной силы гарантировано. Она уравновешивает самолетик, позволяя ему лететь (за исключением случаев, когда подъемная сила слишком велика, в результате чего самолет резко взмывает вверх и падает). В состязаниях на время полета следует забросить самолет на максимальную высоту, чтобы он дольше планировал вниз. В целом техники запуска пилотажных самолетиков так же разнообразны, как и их конструкции. И так техника запуска идеального самолетика: Правильный захват должен быть достаточно крепким, чтобы удержать самолет, но не настолько крепким, чтобы его деформировать. Выступ из сложенной бумаги на нижней поверхности под носом самолетика можно использовать как держатель при запуске. При запуске держать самолетик под углом 45 градусов на максимальную высоту. 2.Испытания самолетиков 13

14 2.1. Модели самолетиков С целью подтвердить (или опровергнуть, если они ошибочны для бумажных самолетиков) мы отобрали 10 моделей самолётиков, различных по характеристикам: стреловидность, размах крыльев, плотнось конструкции, дополнительные стабилизаторы. И конечно мы взяли, классическую модель самолетика, чтобы также исследовать выбор многих поколений (приложение 9) 2.2. Испытание на дальность полета и время планирования. 14

15 Название модели Дальнос ть полета (м) Длительно сть полета (ударов метронома) Особенности при запуске Плюсы Минусы 1. Закручивается Планирует Слишком Крылан Плохо управляем Ровный низ большие крылья Большая Не планирует турбулентность 2. Закручивается Планирует Крылья широкие Хвостик Плохо Не стабилен в полете Турбулентность управляем 3. Пикирует Узкий нос Турбулентность Охотник Закручивается Плоский низ Вес носовой Узкое тело части 4. Планирует Плоский низ Большие крылья Планер Гиннесса Летит по дуге Дугообразность Узкое тело Длительное Дугообразный полет планирование 5. Летит по Суженные крылья Широкое тело прямой, в Стабилизаторы полета Нет Жук конце полета дугообразности резко меняет Резкое изменение траекторию полета 6. Летит прямой Плоский низ Широкое тело Традиционный хорошо Небольшие крылья Нет планирует дугообразности 15

16 7. Пикирует Суженные крылья Тяжелый нос Летит по впереди Большие крылья, прямой Узкое тело смещенные назад Пикировщик Дугообразность (за счет закрылок на крыле) Плотность конструкции 8. Разведчик Летит по Маленькое тело Широкие крылья прямой Планирует Маленький размер по длине Дугообразность Плотная конструкция 9. Белый лебедь Летит по Узкое тело прямой Стабилен Узкие крылья в Плоский низ полете Плотная конструкция Уравновешен 10. Стелс Летит по Дугообразность прямой Планирует Меняет траекторию Ось крыльев сужена назад Нет дугообразности Широкие крылья Большое тело Не плотность конструкции Длительность полета (от большего к меньшему): Планер Гиннесса и Традиционный, Жук, Белый лебедь Длина полета (от большего к меньшему): Белый лебедь, Жук и традиционный, Разведчик. В лидеры по двум категориям вышли: Белый лебедь и Жук. Изучить данные модели и соединив с теоретическими выводами, взять их за основу для модели идеального самолетика. 3.Модель идеального самолетика 3.1 Подведем итоги: теоретическая модель 16

17 1. самолетик должен быть легким, 2. первоначально придать самолетику большую силу, 3. длинным и узким, суживающимся к носу и хвосту, как стрела, со сравнительно малой площадью поверхности для своего веса, 4. нижняя поверхность самолетика ровная и горизонтальная, 5. маленькие и более прочные подъемные поверхности в форме дельтовидных крыльев, 6. крылья сложить так, чтобы на верхней поверхности образовалась небольшая выпуклость, 7. передвинуть крылья вперед и уравновесить подъемную силу длинным плоским телом самолета, имеющим V-образную форму к хвосту, 8. прочно сложенная конструкция, 9. захват должен быть достаточно крепким и за выступ на нижней поверхности, 10. запускать под углом 45 градусов и на максимальную высоту. 11. Используя данные, мы сделали наброски идеального самолетика: 1. Вид с боку 2. Вид снизу 3. Вид спереди Создав наброски идеального самолетика, я обратился к истории авиации, узнать совпадают ли мои выводы с авиаконструкторами. И я нашел прототип самолета с дельтовидным крылом, разработанным еще после Второй мировой войны: Convair XF-92 - точечный перехватчик (1945г.). И подтверждением правильности выводов то, что он стал отправной точкой для нового поколения самолётов. 17

18 Своя модель и ее испытание. Название модели Дальность полета (м) Длительность полета (ударов метронома) ИД Особенности при запуске Плюсы (близость к идеальному самолетику) Минусы (отклонения от идеального самолетика) Летит по 80% 20% прямой (совершенству (для дальнейших Управляем Планирует нет предела) доработок) При резком встречном ветре «встает» под 90 0 разворачивает ся Моя модель сделана на основе моделей из использованных в практической части, наибольшее сходство с «белым лебедем». Но при этом мною внесено ряд значительных преобразований: большая дельтавидность крыла, изгиб крыла (как у «разведчика» и ему подобных), уменьшен корпус, корпусу предана дополнительная жесткость конструкции. Нельзя сказать, что я полностью доволен своей моделью. Хотелось бы уменьшить нижний корпус, оставив такую же плотность конструкции. Крыльям можно придать большую дельтавидность. Продумать хвостовую часть. Но иначе и быть не может, впереди есть время для дальнейшего изучения и творчества. Именно так поступают профессионалы авиаконструкторы, у них многому можно поучиться. Чем я и буду заниматься в своем увлечении. 17

19 Выводы В результате исследования мы ознакомились с основными законами аэродинамики, влияющими на самолетик. На основе этого вывели правила оптимальное сочетание которых способствуют созданию идеального самолетика. Для проверки теоретических выводов на практике, сложили модели бумажных самолетов различные по сложности складывания, дальности и продолжительности полета. В ходе эксперимента составили таблицу, где проявившиеся недостатки моделей сопоставили с теоретическими выводами. Сопоставив данные теории и эксперимента, создал модель моего идеального самолетика. Его еще надо дорабатывать, приближая к совершенству! 18

20 Список литературы 1. Энциклопедия «Авиация»/ сайт Академик %D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8C 2. Коллинз Дж. Самолеты из бумаги/ Дж. Коллинз: пер. с англ. П. Миронова. М.: Мани, Иванов и Фербер, 2014г. 160с Бабинцев В. Аэродинамика для чайников и учёных / портал Проза.ру 4. Бабинцев В. Эйнштейн и подъёмная сила, или Зачем змею хвост/ портал Проза.ру 5. Аржаников Н.С., Садекова Г.С., Аэродинамика летательных аппаратов 6. Модели и методы аэродинамики / 7. Ушаков В.А., Красильщиков П.П.,Волков А.К., Гржегоржевский А.Н., Атлас аэродинамических характеристик профилей крыльев/ 8. Аэродинамика самолета / 9. Движение тел в воздухе / эл. жур. Аэродинамика в природе и технике. Краткие сведения по аэродинамике Как летают бумажные самолетики?/ Интересник. Интересная и прикольная наука г Чернышев С. Почему самолёт летает? С. Чернышев, директор ЦАГИ. Журнал "Наука и Жизнь", 11, 2008 год/ ВВС СГВ» 4-я ВА ВГК - форум частей и гарнизонов «Авиационная и аэродромная техника» - Авиация для «чайников» 19

21 12. Горбунов Ал. Аэродинамика для "чайников"/ Горбунов Ал., г Дорога в облаках/ жур. Планета июль, 2013г Вехи авиации: прототип самолета с дельтовидным крылом 20

22 Приложение 1. Схема воздействия сил на самолетик в полете. Подъемная сила Ускорение, заданное при запуске Сила тяжести Лобовое сопротивление Приложение 2. Лобовое сопротивление. Поток и форма препятствия Сопротивление формы Сопротивление вязкого трения 0 % 100 % ~10 % ~90 % ~90 % ~10 % 100 % 0 % 21

23 Приложение 3. Удлинение крыла. Приложение 4. Стреловидность крыла. 22

24 Приложение 5. Средней аэродинамической хордой крыла (САХ). Приложение 6. Форма крыла. В поперечном разрезе В плане 23

25 Приложение 7. Циркуляция воздуха вокруг крыла У острого края профиля крыла образуется вихрь При образовании вихря возникает циркуляция воздуха вокруг крыла Вихрь унесен потоком, а линии тока плавно обтекают профиль; они сгущены над крылом Приложение 8. Угол запуска самолетика 24

26 Приложение 9. Модели самолетиков для эксперимента Модель из бумаги п/п 1 Название п/п 6 Модель из бумаги Название Крылан Традиционный 2 7 Хвостик Пикировщик 3 8 Охотник Разведчик 4 9 Планер Гиннесса Белый лебедь 5 10 Жук Стелс 26

Государственной общеобразовательное учреждение «Школа 37» дошкольное отделение 2 Проект «Первым делом самолеты» Воспитатели: Анохина Елена александровна Оноприенко Екатерина Элитовна Цель: Найти схему

87 Подъемная сила крыла самолета Эффект Магнуса При поступательном движении тела в вязкой среде, как было показано в предыдущем параграфе, подъемная сила возникает в том случае, если тело расположено асимметрично

ЗАВИСИМОСТЬ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КРЫЛЬЕВ ПРОСТОЙ ФОРМЫ В ПЛАНЕ ОТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ Спиридонов А.Н., Мельников А.А., Тимаков Е.В., Миназова А.А., Ковалева Я.И. Оренбургский государственный

МУНИЦИПАЛЬНОЕ АВТОНОМНОЕ ДОШКОЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Г.НЯГАНЬ «ДЕТСКИЙ САД 1 «СОЛНЫШКО» ОБЩЕРАЗВИВАЮЩЕГО ВИДА С ПРИОРИТЕТНЫМ ОСУЩЕСТВЛЕНИЕМ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПО СОЦИАЛЬНО-ЛИЧНОСТНОМУ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» В.А.

Лекция 3 Тема 1.2: АЭРОДИНАМИКА КРЫЛА План лекции: 1. Полная аэродинамическая сила. 2. Центр давления профиля крыла. 3. Момент тангажа профиля крыла. 4. Фокус профиля крыла. 5. Формула Жуковского. 6. Обтекание

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ НА ЭКСПЛУАТАЦИЮ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ Влияние физических характеристик атмосферы на полет Установившееся горизонтальное движение самолета Взлет Посадка Атмосферные

АНИРОВАНИЕ САМОЛЕТА Прямолинейное и равномерное движение самолета по наклонной вниз траектории называется планированием или установившимся снижением Угол, образованный траекторией планирования и линией

Тема 2: АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ. 2.1. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КРЫЛА С МАХ Средняя линия Основные геометрические параметры, профиль крыла и набор профилей по размаху, форма и размеры крыла в плане, геометрическая

6 ОБТЕКАНИЕ ТЕЛ В ЖИДКОСТЯХ И ГАЗАХ 6.1 Сила лобового сопротивления Вопросы обтекания тел движущимися потоками жидкости или газа чрезвычайно широко поставлены в практической деятельности человека. Особенно

Управление образования администрации Озерского городского округа Челябинской области Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования «Станция юных техников» Запуск и регулировка бумажных

Министерство образования Иркутской области Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Иркутской области «Иркутский авиационный техникум» (ГБПОУИО «ИАТ») Комплект методических

УДК 533.64 О. Л. Лемко, И. В. Король МЕТОДИКА ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАСЧЕТНОЙ МОДЕЛИ ПЕРВОГО ПРИБЛИЖЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА С АЭРОСТАТИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКОЙ Вступление На фоне ухудшения экологического

Лекция 1 Движение вязкой жидкости. Формула Пуазейля. Ламинарное и турбулентное течения, число Рейнольдса. Движение тел в жидкостях и газах. Подъемная сила крыла самолета, формула Жуковского. Л-1: 8.6-8.7;

Тема 3. Особенности аэродинамики воздушных винтов Воздушный винт представляет собой лопастный движитель, приводимый во вращение двигателем, и предназначен для получения тяги. Он применяется на самолетах

Самарский государственный аэрокосмический университет ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЯРЫ САМОЛЕТА ПРИ ВЕСОВЫХ ИСПЫТАНИЯХ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ Т -3 СГАУ 2003 Самарский государственный аэрокосмический университет В.

Краевой конкурс творческих работ учащихся «Прикладные и фундаментальные вопросы математики» Математическое моделирование Математическое моделирование полета самолѐта Лоевец Дмитрий, Тельканов Михаил 11

ПОДЪЕМ САМОЛЕТА Подъем является одним из видов установившегося движения самолета, при котором самолет набирает высоту по траектории, составляющей с линией горизонта некоторый угол. Установившийся подъем

Тесты по теоретической механике 1: Какое или какие из нижеприведенных утверждений не справедливы? I. Система отсчета включает в себя тело отсчета и связанную с ним систему координат и выбранный способ

Управление образования администрации Озерского городского округа Челябинской области Муниципальное бюджетное учреждение дополнительного образования «Станция юных техников» Летающие модели из бумаги (Методическое

36 М е х а н і к а г і р о с к о п і ч н и й с и с т е м УДК 533.64 О. Л. Лемко, И. В. Король МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ И АЭРОСТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА СХЕМЫ «ЛЕТАЮЩЕЕ

ГЛАВА II АЭРОДИНАМИКА I. Аэродинамика аэростата Каждое тело, движущееся в воздухе, или неподвижное тело, на которое набегает воздушный поток, испы-. тывает со стороны воздуха или воздушного потока давление

Занятие 3.1. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ И МОМЕНТЫ В данной главе рассмотрено результирующее силовое воздействие атмосферной среды на движущийся в ней летательный аппарат. Введены понятия аэродинамической силы,

Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск 72 www.mai.ru/science/trudy/ УДК 629.734/.735 Метод расчета аэродинамических коэффициентов летательных аппаратов с крыльями в схеме «икс», имеющими малый размах Бураго

У Ч Е Н bj Е 3 А П И с НИ Ц А r и Том V/ 1975.мб удк 622.24.051.52 ЭКСПЕРИМЕНТ АЛЬ НОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ С УЧЕТОМ БАЛАНСИРОВКИ ТРЕУГОЛЬНЫХ КРЫЛЬЕВ В ВЯЗКОМ ГИПЕРЗВУКОВОМ ПОТОКЕ с. г. Крюкова, В.

108 М е х а н і к а г і р о с к о п і ч н и й с и с т е м УДК 629.735.33 А. Кара, И. С. Кривохатько, В. В. Сухов ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЯЕМОЙ КОНЦЕВОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ КРЫЛА Введение В

32 УДК 629.735.33 Д.В. Тиняков ВЛИЯНИЕ КОМПОНОВОЧНЫХ ОГРАНИЧЕНИЙ НА ЧАСТНЫЕ КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРАПЕЦИЕВИДНЫХ КРЫЛЬЕВ САМОЛЕТОВ ТРАНСПОРТНОЙ КАТЕГОРИИ Введение В теории и практике формирования геометрических

Тема 4. Силы в природе 1. Многообразие сил в природе Не смотря на кажущееся разнообразие взаимодействий и сил в окружающем мире, существует всего ЧЕТЫРЕ типа сил: 1 тип - ГРАВИТАЦИОННЫЕ силы (иначе - силы

ТЕОРИЯ ПАРУСА Теория паруса часть гидромеханики науки о движении жидкости. Газ (воздух) на дозвуковой скорости ведет себя точно так же, как жидкость, поэтому все, что говорится здесь о жидкости, в равной

КАК СЛОЖИТЬ САМОЛЕТ П режде всего стоит обратиться к символам складывания, приведенным в конце книги они будут использоваться в пошаговых инструкциях для всех моделей. Существует также несколь ко универсальных

Ришельевский лицей Кафедра физики ДВИЖЕНИЕ ТЕЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ Приложение к компьютерной моделирующей программе FALL ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Постановка задачи Требуется решить основную задачу механики

ТРУДЫ МФТИ. 2014. Том 6, 1 А. М. Гайфуллин и др. 101 УДК 532.527 А. М. Гайфуллин 1,2, Г. Г. Судаков 1, А. В. Воеводин 1, В. Г. Судаков 1,2, Ю. Н. Свириденко 1,2, А. С. Петров 1 1 Центральный аэрогидродинамический

Тема 4. Уравнения движения самолета 1 Основные положения. Системы координат 1.1 Положение самолета Под положением самолета понимается положение его центра масс О. Положение центра масс самолета принято

9 УДК 69. 735. 33.018.7.015.3 О.Л. Лемко, д-р техн. наук, В.В. Сухов, д-р техн. наук МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ОБЛИКА ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА ПО КРИТЕРИЮ МАКСИМАЛЬНОГО АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО

ДИДАКТИЧЕСКАЯ ЕДИНИЦА 1: МЕХАНИКА Задание 1 Планета массой m движется по эллиптической орбите, в одном из фокусов которой находится звезда массой М. Если r радиус-вектор планеты, то справедливым является

Занятие. Ускорение. Равноускоренное движение Вариант 1.1.1. Какая из нижеперечисленных ситуаций невозможна: 1. Тело в некоторый момент времени имеет скорость, направленную на север, а ускорение, направленное

9.3. Колебания систем под действием упругих и квазиупругих сил Пружинным маятником называют колебательную систему, которая состоит из тела массой m, подвешенного на пружине жесткостью k (рис. 9.5). Рассмотрим

Дистанционная подготовка Abituru ФИЗИКА Статья Кинематика Теоретический материал В этой статье мы рассмотрим задачи на составление уравнений движения материальной точки в плоскости Пусть задана декартовая

Тестовые задания по учебной дисциплине «Техническая механика» ТЗ Формулировка и содержание ТЗ 1 Выбрать правильные ответы. Теоретическая механика состоит из разделов: а) статика б) кинематика в) динамика

Республиканская олимпиада. 9 класс. Брест. 004 г. Условия задач. Теоретический тур. Задание 1. «Автокран» Автокран массы M = 15 т с габаритами кузова = 3,0 м 6,0 м имеет легкую выдвижную телескопическую

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ ОБТЕКАНИЕ ТЕЛ ВОЗДУШНЫМ ПОТОКОМ При обтекании твердого тела воздушный поток подвергается деформации, что приводит к изменению скорости, давления, температуры и плотности в струйках

Региональный этап Всероссийской олимпиады профессионального мастерства обучающихся по специальности Время выполнения 40 мин. Оценивается в 20 баллов 24.02.01 Производство летательных аппаратов Теоретическое

Физика. класс. Вариант - Критерии оценивания заданий с развёрнутым ответом C Летом в ясную погоду над полями и лесами к середине дня часто образуются кучевые облака, нижняя кромка которых находится на

ДИНАМИКА Вариант 1 1. Автомобиль движется равномерно и прямолинейно со скоростью v (рис. 1). Какое направление имеет равнодействующая всех сил, приложенных к автомобилю? А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. F =

РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЛА СХЕМЫ «ЛЕТАЮЩЕЕ КРЫЛО» С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА FLOWVISION С.В. Калашников 1, А.А. Кривощапов 1, А.Л. Митин 1, Н.В.

Законы Ньютона ФИЗИКА СИЛЫ ЗАКОНЫ НЬЮТОНА Глава 1: Первый закон Ньютона Что описывают законы Ньютона? Три закона Ньютона описывают движение тел при воздействии на них силы. Законы впервые были сформулированы

ГЛАВA III ПОДЪЕМНО-ЭКСПЛОАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АЭРОСТАТА 1. Балансировка Результирующая всех сил, приложенных к аэростату, меняет свою величину и направление при изменении скорости ветра (рис. 27).

Кузьмичев Сергей Дмитриевич 2 СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИИ 10 Элементы теории упругости и гидродинамики. 1. Деформации. Закон Гука. 2. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. Модули всестороннего сжатия и одностороннего

Кинематика Криволинейное движение. Равномерное движение по окружности. Простейшей моделью криволинейного движения является равномерное движение по окружности. В этом случае точка движется по окружности

Динамика. Сила - векторная физическая величина, являющаяся мерой физического воздействия на тело со стороны других тел. 1) Только действие не скомпенсированной силы (когда сил больше одной, то равнодействующей

1. Изготовление лопастей Часть 3. Ветроколесо Лопасти описываемого ветрогенератора имеют простой аэродинамический профиль, после изготовления выглядят (и работают) как крылья самолета. Форма лопасти -

УПРАВЛЯЕМОСТЬ СУДНА ТЕРМИНЫ, СВЯЗАННЫЕ С УПРАВЛЯЕМОСТЬЮ Маневрирование изменение направления движения и скорости судна под действием руля, движителей и других устройств (для безопасного расхождения, при

Лекция 4 Тема: Динамика материальной точки. Законы Ньютона. Динамика материальной точки. Законы Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Силы в механике. Сила упругости (закон

Электронный журнал «Труды МАИ» Выпуск 55 wwwrusenetrud УДК 69735335 Соотношения для вращательных производных от коэффициентов моментов крена и рысканья крыла МА Головкин Аннотация С использованием векторных

Тренировочные задания на тему «ДИНАМИКА» 1(А) Самолет летит прямолинейно с постоянной скоростью на высоте 9000 м. Систему отсчета, связанную с Землей, считать инерциальной. В этом случае 1) на самолет

Лекция 4 Природа некоторых сил (cила упругости, cила трения, cила тяготения, сила инерции) Сила упругости Возникает в деформированном теле, направлена в сторону противоположную деформации Виды деформации

ТРУДЫ МФТИ. 2014. Том 6, 2 Хонг Фонг Нгуен, В. И. Бирюк 133 УДК 629.7.023.4 Хонг Фонг Нгуен 1, В. И. Бирюк 1,2 1 Московский физико-технический институт (государственный университет) 2 Центральный аэрогидродинамический

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей Центр детского творчества «Меридиан» г.о. Самара Методическое пособие Обучение пилотированию кордовых пилотажных моделей.

ШТОПОР САМОЛЕТА Штопором самолета называется неуправляемое движение самолета по спиральной траектории малого радиуса на закритических углах атаки. В штопор может войти любой самолет, как по желанию летчика,

Е С Т Е С Т В О З Н А Н И Е. Ф И З И К А. Законы сохранения в механике. Импульс тела Импульс тела это векторная физическая величина, равная произведению массы тела на его скорость: Обозначение p, единицы

Лекция 08 Общий случай сложного сопротивления Косой изгиб Изгиб с растяжением или сжатием Изгиб с кручением Методики определения напряжений и деформаций, использованные при решении частных задач чистого

Динамика 1. Четыре одинаковых кирпича массой 3 кг каждый сложены в стопку (см. рисунок). На сколько увеличится сила действующая со стороны горизонтальной опоры на 1-й кирпич, если сверху положить ещё один

Управление образования администрации Московского района города Нижнего Новгорода МБОУ лицей 87 им. Л.И. Новиковой Исследовательская работа «Почему самолеты взлетают» Проект испытательного стенда для изучения

И. В. Яковлев Материалы по физике MathUs.ru Энергия Темы кодификатора ЕГЭ: работа силы, мощность, кинетическая энергия, потенциальная энергия, закон сохранения механической энергии. Мы приступаем к изучению

Глава 5. Упругие деформации Лабораторная работа 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ЮНГА ИЗ ДЕФОРМАЦИИ ИЗГИБА Цель работы Определение модуля Юнга материала равнопрочной балки и радиуса кривизны изгиба из измерений стрелы

Тема 1. Основные уравнения аэродинамики Воздух рассматривается как совершенный газ (реальный газ, молекулы, которого взаимодействуют только при соударениях) удовлетворяющий уравнению состояния (Менделеева

88 Аэрогидромеханика ТРУДЫ МФТИ. 2013. Том 5, 2 УДК 533.6.011.35 Ву Тхань Чунг 1, В. В. Вышинский 1,2 1 Московский физико-технический институт (государственный университет) 2 Центральный аэрогидродинамический

У самолетиков из бумаги богатая и длинная история. Предполагают, сложить из бумаги своими руками самолет пытались еще в Древнем Китае и в Англии времен Королевы Виктории. Последующим новые поколения любителей бумажных моделей разработали новые варианты. Сделать летающий самолетик из бумаги в состоянии даже ребенок, стоит ему изучить основные принципы складывания макета. Простая схема содержит не более 5-6 операций, инструкция по созданию продвинутых моделей гораздо серьезнее.

Для разных моделей потребуется разная бумага, различающаяся плотностью и толщиной. Определённые модели способны передвигаться только по прямой, некоторые в состоянии выписать крутой вираж. Для изготовления разных моделей потребуется бумага определённой жёсткости. Перед тем как приступить к моделированию, опробуйте разную бумагу, подберите необходимую толщину и плотность. Из мятой бумаги поделки собирать не стоит, они не полетят. Игра с бумажным самолетиком – любимое развлечение большинства мальчишек.

Перед тем как сделать самолетик из бумаги, ребенку понадобится включить всю свою фантазию, сосредоточиться. При проведении детского праздника можно провести соревнования между детворой, пусть они запускают сложенные собственноручно самолётики.

Такой самолетик сможет сложить любой мальчишка. Для его изготовления подойдет любая бумага, даже газетная. После того, как ребёнок сможет изготовить этот вид самолетика, ему под силу будут и более серьезные конструкции.

Рассмотрим все этапы создания летательного аппарата:

1. Приготовьте лист бумаги приблизительно формата А4. Расположите его короткой стороной к себе.
2. Перегните бумагу по длине, нанесите метку в центре. Разверните лист, соедините верхний угол с серединой листа.
3. Эти же манипуляции произведите с противоположным углом.
4. Разверните бумагу. Разместите уголки так, чтобы они не доставали центра листа.
5. Отогните маленький угол, он должен удерживать все остальные углы.
6. Согните макет самолета по осевой линии. Треугольные части расположились сверху, отведите стороны к центральной линии.

Эта распространенный вариант называется планером, можно оставить его с острым носиком, а можно его сделать тупым, загнуть.

Самолет с пропеллером

Существует целое направление оригами, занимающиеся созданием моделей бумажных самолетиков. Она носит название аэрогами. Можно освоить лёгкий способ изготовления оригами самолетика из бумаги. Этот вариант делается очень быстро, он хорошо летает. Это именно то, что заинтересует малыша. Можно оснастить его пропеллером. Приготовьте лист бумаги, ножницы или нож, карандаши, швейную булавку, у которой есть бусинка на верхушке.

Схема изготовления:

1. Разместите лист короткой стороной к себе, сложите его пополам по длине.
2. Верхние уголки загните к центру.
3. Получившиеся боковые уголки также отогните к центру листа.
4. Ещё раз загните боковины к середине. Хорошенько прогладьте все сгибы.
5. Для изготовления пропеллера понадобится квадратный лист размером 6*6см, разметьте обе его диагонали. Сделайте надрезы по этим линиям, отступив от центра чуть меньше сантиметра.
6. Сложите пропеллер, размещая уголки к центру через один. Закрепите середину иголкой с бусиной. Желательно подклеить пропеллер, он не будет расползаться.

Прикрепите пропеллер в хвостовой части макета самолет. Модель готова к запуску.

Самолет-бумеранг

Малыша очень заинтересует необычный самолёт из бумаги, который самостоятельно возвращается назад в руки.

Разберемся, как делаются подобные макеты:

1. Положите перед собой лист бумаги формата А4, чтобы короткая сторона была направлена на вас. Согните пополам по длинной стороне, разверните.
2. Отогните верхние уголки к центру, загладьте. Разверните эту часть книзу. Расправьте получившийся треугольник, разровняйте внутри все складочки.
3. Разверните изделие обратной стороной, согните вторую сторону треугольника в середину. Широкий конец бумаги отправьте в противоположную сторону.
4. Эти же манипуляции произведите со второй половиной изделия.
5. В результате всего этого должен образоваться своеобразный карман. Поднимите его к верху, отогните таким образом, чтобы его край лег ровно по длине бумажного листа. Загните угол в этот кармашек, а верхний отправьте вниз.
6. Таким же образом поступите и с другой стороной самолета.
7. Детали, находящиеся сбоку кармана, отогните кверху.
8. Разверните макет, передний край разместите в середине. Должны появиться выступающие куски бумаги, их необходимо загнуть. Детали, напоминающие плавники, также уберите.
9. Разверните макет. Осталось согнуть пополам и хорошенько прогладить все сгибы.
10. Оформите переднюю часть фюзеляжа, отогните куски крыльев наверх. Проведите руками по передней части крыльев, должен получиться небольшой изгиб.

Самолет готов к эксплуатации, он будет летать дальше и дальше.

Дальность полета зависит от массы самолета и силы ветра. Чем легче бумага, из которой макет сделан, тем легче ему летать. Но при сильном ветре далеко ему лететь не удастся, его попросту сдует. Тяжёлый самолёт легче противостоит потоку ветра, но дальность полёта у него меньше. Чтобы наш бумажный самолет летел по ровной траектории необходимо, чтобы обе его части были абсолютно одинаковые. Если крылья получились разной формы или размера, самолёт тут же уйдет в пике. Желательно не использовать при изготовлении скотч, металлические скобы, клей. Всё это утяжеляет изделие, из-за лишнего веса самолет не полетит.

Сложные виды

Самолет из оригами

Актуальность: «Человек не птица, а летать стремится» Так уж сложилось, что человека всегда тянуло к небу. Люди пытались сделать себе крылья, позже летательные аппараты. И их старания оправдались, они смогли все-таки взлететь. Появление самолетов ничуть не уменьшило актуальность древнего желания… В современном мире летательные аппараты заняли почетное место, они помогают людям преодолевать большие расстояния, перевозят почту, лекарства, гуманитарную помощь, тушат пожары и спасают людей … Так кто же построил первый в мире самолет и совершил на нем управляемый полет? Кто сделал этот столь важный для человечества шаг, ставший началом новой эры, эры авиации? Изучение данной темы я считаю интересной и актуальной

Задачи исследования: 1.Изучить по научной литературе историю возникновения авиации, историю появления первых бумажных самолетов. 2.Сделать модели самолетов из разных материалов и организовать выставку: «Наши самолеты» 3.Провести испытания в полете для правильного выбора модели самолета и типа бумаги на самую длинную дистанцию и самое долгое планирование в воздухе

Объект исследования: бумажные модели самолетов Проблемный вопрос: Какая модель бумажного самолетика пролетит на самую длинную дистанцию и самое долгое планирование в воздухе? Гипотеза: Мы предполагаем, что самую длинную дистанцию пролетит самолётик « Дротик», а самое долгое планирование в воздухе будет у самолётика «Планера» Методы исследования: 1.Анализ прочитанной литературы; 2.Моделирование; 3.Исследование полетов бумажных самолетиков.

Первым самолётом, который смог самостоятельно оторваться от земли и совершить управляемый горизонтальный полёт, стал «Флайер-1», построенный братьями Орвилом и Уилбуром Райт в США. Первый полёт самолёта в истории был осуществлён 17 декабря 1903 года. «Флайер» продержался в воздухе 12 секунд и пролетел 36,5 метров. Детище Райтов было официально признано первым в мире аппаратом тяжелее воздуха, который совершил пилотируемый полёт с использованием двигателя.

Полет состоялся 20 июля 1882 года в Красном Селе под Петербургом. Испытывал самолет помощник Можайского механик И.Н. Голубев. Аппарат разбежался по специально построенному наклонному деревянному настилу, взлетел, пролетел определенное расстояние и благополучно приземлился. Результат, конечно, скромный. Но возможность полетов на аппарате тяжелее воздуха была очевидно доказана.

История появления первых бумажных самолетиков Наиболее распространённая версия времени изобретения и имени изобретателя 1930 год, Джек Нортроп сооснователь компании Lockheed Corporation. Нортроп использовал бумажные самолётики для тестирования новых идей при конструкции реальных самолётов.Несмотря на кажущуюся несерьезность этого занятия, оказалось, что пускание самолетиков - целая наука. Родилась она в 1930 году, когда Джек Нортроп - сооснователь компании Lockheed Corporation, использовал бумажные самолётики для тестирования новых идей при конструкции реальных самолётов1930 годДжек НортропLockheed Corporation

Заключение В заключении хочу сказать, работая над этим проектом мы узнали много нового интересного, много сделали моделей своими руками, стали дружнее. В результате проведенной работы мы поняли: если мы будем серьёзно увлекаться авиамоделированием, то возможно кто-то из нас станет знаменитым авиаконструктором и сконструирует самолет, на котором будут летать люди.

1. http http://ru.wikipedia.org/wiki/Бумажный самолётик...ru.wikipedia.org/wiki/Бумажный самолётик annews.ru/news/detailannews.ru/news/detail opoccuu.com htmopoccuu.com htm 5. poznovatelno.ruavia/8259.htmlpoznovatelno.ruavia/8259.html 6. ru.wikipedia.orgwiki/Братья_Райтru.wikipedia.orgwiki/Братья_Райт 7. locals.md2012/stan-chempionom- mira…samolyotikov/locals.md2012/stan-chempionom- mira…samolyotikov/ 8 stranamasterov.ru из модулей МК самолётstranamasterov.ru из модулейМК самолёт