Nosacījumi papīra plaknes ilgtermiņa plānošanai. Pētnieciskais darbs “Mana papīra lidmašīna gatavojas lidot. Delta lidmašīnas izgatavošana kopā
PAPĪRA LIDMAŠĪNAS FIZIKA.
ZINĀŠANU JOMAS APSTĀVĪBA. EKSPERIMENTU PLĀNOŠANA.
1. Ievads. Mērķis. Zināšanu jomas attīstības vispārīgie modeļi. Pētījuma objekta izvēle. prāta karte.
2. Planiera lidojuma elementārā fizika (BS). Spēku vienādojumu sistēma.
9. Fotogrāfijas no aerodinamiskā pārskata par caurules raksturlielumiem, aerodinamisko līdzsvaru.
10. Eksperimentu rezultāti.
12. Daži rezultāti par virpuļu vizualizāciju.
13. Parametru un dizaina risinājumu saistība. Opciju salīdzinājums, kas samazināts līdz taisnstūrveida spārnam. Aerodinamiskā centra un smaguma centra novietojums un modeļu īpašības.
14. Energoefektīva plānošana. lidojuma stabilizācija. Pasaules rekorda taktika lidojuma ilgumam.
18. Secinājums.
19. Literatūras saraksts.
1. Ievads. Mērķis. Zināšanu jomas attīstības vispārīgie modeļi. Pētījuma objekta izvēle. prāta karte.
Mūsdienu fizikas attīstība, galvenokārt tās eksperimentālajā daļā, un jo īpaši lietišķajās jomās, notiek saskaņā ar izteiktu hierarhisku shēmu. Tas ir saistīts ar nepieciešamību pēc papildu resursu koncentrācijas, kas nepieciešama rezultātu sasniegšanai, sākot no eksperimentu materiālā atbalsta līdz darba sadalei starp specializētiem zinātniskiem institūtiem. Neatkarīgi no tā, vai tas tiek veikts valsts, komercstruktūru vai pat entuziastu uzdevumā, bet plānojot zināšanu jomas attīstību, menedžmentu zinātniskie pētījumi ir mūsdienu realitāte.
Šī darba mērķis ir ne tikai izveidot lokālu eksperimentu, bet arī mēģināt ilustrēt mūsdienu zinātnes organizācijas tehnoloģiju visvienkāršākajā līmenī.
Parasti tiek ierakstītas pirmās pārdomas pirms faktiskā darba brīvā formā, vēsturiski tas notiek uz salvetēm. Tomēr iekšā mūsdienu zinātnešo prezentācijas veidu sauc par domu kartēšanu - burtiski "domāšanas shēmu". Tā ir shēma, kurā viss iederas ģeometrisku formu veidā. kas var attiekties uz konkrēto jautājumu. Šie jēdzieni ir savienoti ar bultiņām, kas norāda loģiskus savienojumus. Sākumā šāda shēma var saturēt pilnīgi atšķirīgus un nevienlīdzīgus jēdzienus, kurus ir grūti apvienot klasiskā plānā. Taču šī dažādība ļauj atrast vietu nejaušiem minējumiem un nesistematizētai informācijai.
Par izpētes objektu tika izvēlēta papīra lidmašīna - lieta, kas visiem pazīstama kopš bērnības. Tika pieņemts, ka vairāku eksperimentu veikšana un elementārās fizikas jēdzienu pielietošana palīdzēs izskaidrot lidojuma iezīmes, kā arī, iespējams, ļautu formulēt visparīgie principi celtniecība.
Sākotnējā informācijas vākšana parādīja, ka apgabals nav tik vienkāršs, kā sākumā šķita. Lielu palīdzību sniedza Kena Blekbērna, kosmosa inženiera, četru pasaules rekordu (ieskaitot pašreizējo) īpašnieka pētījumi laika plānošanā, kurus viņš uzstādīja ar paša konstruētām lidmašīnām.
Attiecībā uz uzdevumu domu karte izskatās šādi:
Šis ir pamata izklāsts, kas atspoguļo paredzēto pētījuma struktūru.
2. Planiera lidojuma elementārā fizika. Svaru vienādojumu sistēma.
Planēšana ir īpašs lidmašīnas nolaišanās gadījums bez dzinēja radītās vilces līdzdalības. Lidmašīnām bez motora - planieriem, kā speciāls gadījums - papīra lidmašīnām planēšana ir galvenais lidojuma režīms.
Slīdēšana tiek veikta, savstarpēji balansējot svarus un aerodinamisko spēku, kas savukārt sastāv no celšanas un pretestības spēkiem.
Spēku, kas iedarbojas uz gaisa kuģi (planieru) lidojuma laikā, vektordiagramma ir šāda:
Tiešas plānošanas nosacījums ir vienlīdzība
Plānošanas vienveidības nosacījums ir vienlīdzība
Tādējādi, lai saglabātu taisnvirziena vienotu plānošanu, ir nepieciešamas abas vienādības, sistēma
Y=GcosA
Q=GsinA
3. Iedziļināšanās aerodinamikas pamatteorijā. laminārs un turbulents. Reinoldsa numurs.
Sīkāku izpratni par lidojumu sniedz mūsdienu aerodinamiskā teorija, kuras pamatā ir uzvedības apraksts dažādi veidi gaisa plūsmas, atkarībā no molekulu mijiedarbības rakstura. Ir divi galvenie plūsmu veidi - laminārās, kad daļiņas pārvietojas pa gludām un paralēlām līknēm, un turbulentās, kad tās sajaucas. Parasti nav situācijas ar ideāli lamināru vai tīri turbulentu plūsmu, abu mijiedarbība rada reālu priekšstatu par spārna darbību.
Ja aplūkojam konkrētu objektu ar ierobežotiem raksturlielumiem - masu, ģeometriskiem izmēriem, tad plūsmas īpašības molekulārās mijiedarbības līmenī raksturo Reinoldsa skaitlis, kas dod relatīvo vērtību un apzīmē spēka impulsu attiecību pret šķidruma viskozitāti. Jo lielāks skaitlis, jo mazāka ir viskozitātes ietekme.
Re=VLρ/η=VL/ν
V (ātrums)
L (izmēra raksturlielums)
ν (koeficients (blīvums/viskozitāte)) = 0,000014 m^2/s gaisam normālā temperatūrā.
Papīra lidmašīnai Reinoldsa skaitlis ir aptuveni 37 000.
Tā kā Reinoldsa skaitlis ir daudz mazāks nekā īstā lidmašīnā, tas nozīmē, ka gaisa viskozitātei ir daudz lielāka loma, kā rezultātā palielinās pretestība un samazinās celtspēja.
4. Kā darbojas parastie un plakanie spārni.
Plakans spārns no elementārās fizikas viedokļa ir plāksne, kas atrodas leņķī pret kustīgu gaisa plūsmu. Gaiss tiek "izmests" leņķī uz leju, radot pretēji vērstu spēku. Tas ir kopējais aerodinamiskais spēks, ko var attēlot kā divus spēkus – celšanu un vilkšanu. Šāda mijiedarbība ir viegli izskaidrojama, pamatojoties uz Ņūtona trešo likumu. Klasisks plakana atstarotāja spārna piemērs ir pūķis.
Parastās (plano-izliektās) aerodinamiskās virsmas uzvedību klasiskā aerodinamika izskaidro kā pacelšanas spēka parādīšanos plūsmas fragmentu ātruma atšķirības un attiecīgi spiediena starpības dēļ no apakšas un virs spārna.
Plakans papīra spārns plūsmā rada virpuļzonu augšpusē, kas ir kā izliekts profils. Tas ir mazāk stabils un efektīvs nekā cietais apvalks, taču mehānisms ir vienāds.
Attēls ņemts no avota (Skatīt atsauces). Tas parāda gaisa spārna veidošanos, ko izraisa turbulence uz spārna augšējās virsmas. Pastāv arī pārejas slāņa koncepcija, kurā gaisa slāņu mijiedarbības dēļ turbulentā plūsma kļūst lamināra. Virs papīra lidmašīnas spārna tas ir līdz 1 centimetram.
5. Trīs gaisa kuģu konstrukciju pārskats
Eksperimentam tika izvēlēti trīs dažādi papīra plakņu dizaini ar dažādām īpašībām.
Modelis Nr.1. Visizplatītākais un pazīstamākais dizains. Kā likums, lielākā daļa to iedomājas, dzirdot izteicienu “papīra plakne”.
Modeļa numurs 2. "Bulta" vai "Šķēps". Raksturīgs modelis ar asu spārnu leņķi un pieņemtu lielu ātrumu.
Modeļa numurs 3. Modelis ar augstu malu attiecību spārnu. Īpašs dizains, samontēts loksnes platajā pusē. Tiek pieņemts, ka viņai ir labi aerodinamiskie dati, pateicoties spārnam ar augstu malu attiecību.
Visas plaknes tika saliktas no tām pašām papīra loksnēm ar īpatnējo svaru 80 grami / m ^ 2 A4 formātā. Katras lidmašīnas masa ir 5 grami.
6. Funkciju kopas, kāpēc tās ir.
Lai iegūtu katrai konstrukcijai raksturīgos parametrus, ir jānosaka paši šie parametri. Visu lidmašīnu masa ir vienāda - 5 grami. Katrai konstrukcijai un leņķim ir diezgan viegli izmērīt plānošanas ātrumu. Augstuma starpības un atbilstošā diapazona attiecība sniegs mums pacelšanas un pretestības attiecību, būtībā tādu pašu slīdēšanas leņķi.
Interesanti ir pacelšanas un vilkšanas spēku mērīšana dažādos spārna uzbrukuma leņķos, to izmaiņu raksturs robežrežīmos. Tas ļaus raksturot struktūras, pamatojoties uz skaitliskiem parametriem.
Atsevišķi ir iespējams analizēt papīra plakņu ģeometriskos parametrus - aerodinamiskā centra un smaguma centra stāvokli dažādām spārnu formām.
Vizualizējot plūsmas, var iegūt vizuālu priekšstatu par procesiem, kas notiek gaisa robežslāņos aerodinamisko virsmu tuvumā.
7. Iepriekšējie eksperimenti (kamera). Iegūtas ātruma un pacēluma pret vilkšanas attiecības vērtības.
Lai noteiktu pamatparametrus, tika veikts vienkāršs eksperiments - papīra lidmašīnas lidojumu fiksēja videokamera uz sienas ar metrisko marķējumu fona. Tā kā video uzņemšanas kadru intervāls (1/30 sekundes) ir zināms, slīdēšanas ātrumu var viegli aprēķināt. Atbilstoši augstuma kritumam uz atbilstošajiem rāmjiem ir atrodams lidmašīnas slīdēšanas leņķis un aerodinamiskā kvalitāte.
Vidēji lidmašīnas ātrums ir 5-6 m/s, kas nav nemaz tik maz.
Aerodinamiskā kvalitāte - apmēram 8.
8. Prasības eksperimentam, Inženiertehniskais uzdevums.
Lai atjaunotu lidojuma apstākļus, mums ir nepieciešama laminārā plūsma līdz 8 m/s un spēja izmērīt pacēlumu un pretestību. Klasiskā aerodinamiskās izpētes metode ir vēja tunelis. Mūsu gadījumā situāciju vienkāršo fakts, ka pati lidmašīna ir maza izmēra un ātruma ziņā un to var tieši ievietot ierobežotu izmēru caurulē.
Līdz ar to mums netraucē situācija, kad izpūstais modelis pēc izmēriem būtiski atšķiras no oriģināla, kas Reinoldsa skaitļu atšķirības dēļ mērījumu laikā prasa kompensāciju.
Ar caurules sekciju 300x200 mm un plūsmas ātrumu līdz 8 m / s, mums ir nepieciešams ventilators ar jaudu vismaz 1000 kubikmetri / stundā. Lai mainītu plūsmas ātrumu, ir nepieciešams dzinēja apgriezienu regulators, bet mērīšanai - anemometrs ar atbilstošu precizitāti. Ātruma mērītājam nav jābūt digitālam, pilnīgi iespējams iztikt ar novirzītu plāksni ar leņķa gradāciju vai šķidruma anemometru, kam ir lielāka precizitāte.
Vēja tunelis ir zināms jau sen, to pētījumos izmantoja Možaiskis, un Ciolkovskis un Žukovskis jau ir sīki izstrādājuši moderno eksperimentālo tehniku, kas principiāli nav mainījusies.
Vilces spēka un pacelšanas spēka mērīšanai tiek izmantoti aerodinamiskie svari, kas ļauj noteikt spēkus vairākos virzienos (mūsu gadījumā divos).
9. Vēja tuneļa fotogrāfijas. Cauruļu raksturlielumu pārskats, aerodinamiskais līdzsvars.
Darbvirsmas vēja tunelis tika realizēts, pamatojoties uz pietiekami jaudīgu industriālo ventilatoru. Aiz ventilatora atrodas savstarpēji perpendikulāras plāksnes, kas iztaisno plūsmu pirms ieiešanas mērīšanas kamerā. Mērīšanas kameras logi ir aprīkoti ar stiklu. Apakšējā sienā ir izgriezts taisnstūrveida caurums turētājiem. Tieši mērīšanas kamerā ir uzstādīts digitālais anemometra lāpstiņritenis plūsmas ātruma mērīšanai. Caurulei ir neliels sašaurinājums pie izejas, lai "palielinātu" plūsmu, kas samazina turbulenci uz ātruma samazināšanas rēķina. Ventilatora ātrumu kontrolē vienkāršs sadzīves elektroniskais kontrolieris.
Caurules raksturlielumi izrādījās sliktāki nekā aprēķinātie, galvenokārt ventilatora veiktspējas un pases raksturlielumu neatbilstības dēļ. Plūsmas palielinājums arī samazināja ātrumu mērījumu zonā par 0,5 m/s. Rezultātā maksimālais ātrums ir nedaudz virs 5 m/s, kas tomēr izrādījās pietiekams.
Reinoldsa numurs caurulei:
Re = VLρ/η = VL/ν
V (ātrums) = 5m/s
L (raksturīgs) = 250 mm = 0,25 m
ν (faktors (blīvums/viskozitāte)) = 0,000014 m2/s
Re = 1,25/ 0,000014 = 89285,7143
Lai izmērītu spēkus, kas iedarbojas uz lidmašīnu, tika izmantoti elementārie aerodinamiskie svari ar divām brīvības pakāpēm, kuru pamatā ir elektronisko rotaslietu svaru pāris ar precizitāti 0,01 grams. Lidmašīna tika fiksēta uz diviem statīviem pareizā leņķī un uzstādīta uz pirmo svaru platformas. Tie, savukārt, tika novietoti uz pārvietojamas platformas ar sviras horizontālā spēka pārnesi uz otrajiem svariem.
Mērījumi ir parādījuši, ka pamatrežīmiem precizitāte ir diezgan pietiekama. Tomēr bija grūti fiksēt leņķi, tāpēc labāk ir izstrādāt atbilstošu montāžas shēmu ar marķējumu.
10. Eksperimentu rezultāti.
Pūšot modeļus, tika mērīti divi galvenie parametri - vilkšanas spēks un pacelšanas spēks atkarībā no plūsmas ātruma noteiktā leņķī. Tika izveidota raksturlielumu saime ar pietiekami reālistiskām vērtībām, lai aprakstītu katra gaisa kuģa uzvedību. Rezultāti ir apkopoti grafikos ar tālāku skalas normalizēšanu attiecībā pret ātrumu.
11. Līkņu attiecības trīs modeļiem.
Modelis Nr.1.
Zelta vidusceļš. Dizains atbilst materiālam - papīram. Spārnu stiprums atbilst garumam, svara sadalījums ir optimāls, tāpēc pareizi salocīts lidaparāts ir labi noregulēts un lido gludi. Tieši šādu īpašību un montāžas viegluma kombinācija padarīja šo dizainu tik populāru. Ātrums ir mazāks nekā otrajam modelim, bet vairāk nekā trešajam. Lielā ātrumā platā aste jau sāk traucēt, iepriekš perfekti stabilizējot modeli.
Modeļa numurs 2.
Modelis ar sliktākajām lidojuma īpašībām. Lielie spārni un īsie spārni ir paredzēti, lai labāk strādātu lielā ātrumā, kas arī notiek, bet pacēlājs nepieaug un lidmašīna patiešām lido kā šķēps. Turklāt tas lidojuma laikā nestabilizējas pareizi.
Modeļa numurs 3.
"Inženierzinātņu" skolas pārstāvis - modelis tika iecerēts ar īpašām īpašībām. Augstas malu attiecības spārni darbojas labāk, taču pretestība palielinās ļoti ātri - lidmašīna lido lēni un necieš paātrinājumu. Lai kompensētu papīra stingrības trūkumu, tiek izmantotas daudzas spārna purngala krokas, kas arī palielina pretestību. Neskatoties uz to, modelis ir ļoti atklāts un labi lido.
12. Daži rezultāti par virpuļu vizualizāciju
Ja straumē ievedat dūmu avotu, varat redzēt un nofotografēt straumes, kas iet ap spārnu. Mūsu rīcībā nebija īpašu dūmu ģeneratoru, izmantojām vīraka kociņus. Lai palielinātu kontrastu, tika izmantots īpašs filtrs fotoattēlu apstrādei. Arī plūsmas ātrums samazinājās, jo dūmu blīvums bija zems.
Plūsmas veidošanās spārna priekšējā malā.
Turbulenta aste.
Arī plūsmas var pārbaudīt, izmantojot īsus pavedienus, kas pielīmēti pie spārna, vai ar plānu zondi ar vītni galā.
13. Parametru un dizaina risinājumu saistība. Opciju salīdzinājums, kas samazināts līdz taisnstūrveida spārnam. Aerodinamiskā centra un smaguma centra novietojums un modeļu īpašības.
Jau tika atzīmēts, ka papīram kā materiālam ir daudz ierobežojumu. Zemam lidojuma ātrumam vislabākās kvalitātes ir garie šaurie spārni. Nav nejaušība, ka tādi spārni ir arī īstiem planieriem, īpaši rekordistiem. Tomēr papīra lidmašīnām ir tehnoloģiski ierobežojumi, un to spārni nav optimāli.
Lai analizētu sakarību starp modeļu ģeometriju un to lidojuma raksturlielumiem, ar laukuma pārneses metodi taisnstūra analogam ir nepieciešams izveidot sarežģītu formu. Vislabāk to var izdarīt ar datorprogrammām, kas ļauj universāli prezentēt dažādus modeļus. Pēc pārvērtībām apraksts tiks samazināts līdz pamatparametriem - laidums, horda garums, aerodinamiskais centrs.
Šo daudzumu un masas centra savstarpēja savienošana ļaus noteikt raksturīgās vērtības dažādi veidi uzvedība. Šie aprēķini neietilpst šī darba ietvaros, taču tos var viegli veikt. Tomēr var pieņemt, ka papīra plaknei ar taisnstūrveida spārniem smaguma centrs atrodas viena līdz četru attālumā no deguna līdz astei, lidmašīnai ar delta spārniem - vienā sekundē (tā sauktais neitrālais punkts).
14. Energoefektīva plānošana. lidojuma stabilizācija.
Pasaules rekorda taktika lidojuma ilguma laikam.
Balstoties uz pacelšanas un vilkšanas līknēm, var atrast enerģētiski labvēlīgu lidojuma režīmu ar vismazākajiem zaudējumiem. Tas noteikti ir svarīgi liela attāluma laineriem, taču tas var noderēt arī papīra aviācijā. Nedaudz modernizējot lidmašīnu (malu izliekšana, svara pārdalīšana), jūs varat sasniegt labākais sniegums lidojums vai otrādi, pārsūtiet lidojumu uz kritisko režīmu.
Vispārīgi runājot, papīra lidmašīnas lidojuma laikā nemaina raksturlielumus, tāpēc var iztikt bez īpašiem stabilizatoriem. Aste, kas rada pretestību, ļauj pārvietot smaguma centru uz priekšu. Lidojuma taisnums tiek saglabāts locījuma vertikālās plaknes un spārnu šķērsvirziena V dēļ.
Stabilitāte nozīmē, ka gaisa kuģim, kad tas tiek novirzīts, ir tendence atgriezties neitrālā stāvoklī. Slīdēšanas leņķa stabilitātes punkts ir tāds, ka lidmašīna saglabās tādu pašu ātrumu. Jo stabilāka lidmašīna, jo lielāks ātrums, kā modelim #2. Taču šī tendence ir jāierobežo – jāizmanto lifts, tāpēc labākajām papīra plaknēm lielākoties ir neitrāla stabilitāte, šī ir labākā īpašību kombinācija.
Tomēr izveidotie režīmi ne vienmēr ir tie labākie. Pasaules rekords garākajā lidojumā tika uzstādīts ar ļoti konkrētu taktiku. Pirmkārt, lidmašīnas starts tiek veikts vertikālā taisnā līnijā, to vienkārši izmet līdz maksimālajam augstumam. Otrkārt, pēc stabilizācijas augšējā punktā smaguma centra relatīvā stāvokļa un efektīvā spārna laukuma dēļ lidmašīnai pašai ir jāiet normālā lidojumā. Treškārt, lidmašīnas svara sadalījums nav normāls - tai ir nepietiekami noslogota priekšējā daļa, līdz ar to lielās pretestības dēļ, kas nekompensē svaru, ļoti ātri bremzē. Tajā pašā laikā spārna celšanas spēks strauji pazeminās, tas pamāj uz leju un, krītot, ar grūdienu paātrina, bet atkal palēninās un sastingst. Šādas svārstības (kabrācija) tiek izlīdzinātas inerces dēļ izbalēšanas punktos un rezultātā kopējais laiks palikt gaisā vairāk nekā parasti vienmērīga slīdēšana.
15. Mazliet par struktūras sintēzi ar dotiem raksturlielumiem.
Tiek pieņemts, ka, nosakot papīra lidmašīnas galvenos parametrus, to attiecības un līdz ar to pabeidzot analīzes posmu, ir iespējams pāriet uz sintēzes uzdevumu - izveidot jaunu dizainu, pamatojoties uz nepieciešamajām prasībām. Empīriski to dara amatieri visā pasaulē, dizainu skaits pārsniedzis 1000. Bet galīgas skaitliskās izteiksmes šādam darbam nav, tāpat kā nav īpašu šķēršļu šāda pētījuma veikšanai.
16. Praktiskas analoģijas. Lidojošā vāvere. Spārna "suite" numurs.
Skaidrs, ka papīra lidmašīna, pirmkārt, ir tikai prieka avots un brīnišķīga ilustrācija pirmajam solim debesīs. Līdzīgu planēšanas principu praksē izmanto tikai lidojošās vāveres, kurām nav lielas ekonomiskās nozīmes, vismaz mūsu joslā.
Praktiskāks papīra plaknes ekvivalents ir "Wing suite" - spārnu tērps izpletņlēcējiem, kas ļauj lidot horizontāli. Starp citu, šāda uzvalka aerodinamiskā kvalitāte ir mazāka nekā papīra plaknei - ne vairāk kā 3.
17. Atgriezties uz domu karti. Attīstības līmenis. Uzdotie jautājumi un iespējas tālākai attīstībai pētījumiem.
Ņemot vērā paveikto, domu kartē varam uzklāt krāsojumu, kas norāda uz uzdevumu izpildi. zaļā krāsāšeit ir punkti, kas ir apmierinošā līmenī, gaiši zaļi - jautājumi, kuriem ir daži ierobežojumi, dzelteni - skartās, bet nepietiekami attīstītās zonas, sarkanās - daudzsološās, kurām nepieciešama papildu izpēte.
18. Secinājums.
Darba rezultātā tika pētīta papīra lidmašīnu lidojuma teorētiskā bāze, plānoti un veikti eksperimenti, kas ļāva noteikt skaitliskos parametrus dažādiem projektiem un vispārējās attiecības starp tiem. No mūsdienu aerodinamikas viedokļa tiek ietekmēti arī sarežģītie lidojuma mehānismi.
Aprakstīti galvenie lidojumu ietekmējošie parametri, sniegti visaptveroši ieteikumi.
Vispārējā daļā tika mēģināts sistematizēt zināšanu jomu, balstoties uz domu karti, un iezīmēti galvenie tālākās izpētes virzieni.
19. Literatūras saraksts.
1. Papīra plaknes aerodinamika [Elektroniskais resurss] / Ken Blackburn - piekļuves režīms: http://www.paperplane.org/paero.htm, bezmaksas. - Zagl. no ekrāna. - Jaz. Angļu
2. Šūtam. Ievads lidojuma fizikā. Tulkojums G.A. Wolpert no piektā vācu izdevuma. - M.: PSRS NKTP Apvienotais zinātniski tehniskais apgāds. Tehniskās un teorētiskās literatūras izdevums, 1938. - 208 lpp.
3. Stakhursky A. Prasmīgām rokām: Darbvirsmas vēja tunelis. Centrālā jauno tehniķu stacija nosaukta pēc N.M. Shvernik - M .: PSRS Kultūras ministrija. Poligrāfijas rūpniecības galvenā direkcija, 13. tipogrāfija, 1956. - 8 lpp.
4. Merzļikins V. Radiovadāmie planieru modeļi. - M: Izdevniecība DOSAAF PSRS, 1982. - 160 lpp.
5. A.L. Stasenko. Lidojuma fizika. - M: Zinātne. Fizikālās un matemātiskās literatūras galvenais izdevums, 1988, - 144 lpp.
Papīra lidmašīna(lidmašīna) - rotaļu lidmašīna no papīra. Tas, iespējams, ir visizplatītākais aerogami veids, origami nozare (japāņu papīra locīšanas māksla). Japāņu valodā šādu lidaparātu sauc par 紙飛行機 (kami hikoki; kami=papīrs, hikoki=lidmašīna).
Šī rotaļlieta ir populāra tās vienkāršības dēļ – to ir viegli izgatavot pat iesācējs papīra locīšanas mākslā. Vienkāršākā lidmašīna prasa tikai sešas darbības, lai pabeigtu locīšanu. Arī papīra lidmašīnu var izlocīt no kartona.
Tiek uzskatīts, ka papīra izmantošana rotaļlietu izgatavošanai sākās pirms 2000 gadiem Ķīnā, kur pūķu izgatavošana un lidošana bija populāra izklaide. Lai gan šo notikumu var uzskatīt par mūsdienu papīra lidmašīnu izcelsmi, nav iespējams droši pateikt, kur tieši notika pūķa izgudrojums; Laikam ejot, parādījās arvien skaistāki dizaini, kā arī pūķu veidi ar uzlabotu ātrumu un/vai celšanas īpašībām.
Agrākais zināms datums papīra lidmašīnu radīšana jāatzīst par 1909. gadu. Tomēr visizplatītākā izgudrojuma laika versija un izgudrotāja vārds ir 1930. gads, Džeks Nortrops ir korporācijas Lockheed līdzdibinātājs. Northrop izmantoja papīra lidmašīnas, lai pārbaudītu jaunas idejas, vienlaikus būvējot īstas lidmašīnas. No otras puses, iespējams, ka papīra lidmašīnas bija zināmas jau Viktorijas laika Anglijā.
20. gadsimta sākumā lidmašīnu žurnāli izmantoja papīra lidmašīnu attēlus, lai izskaidrotu aerodinamikas principus.
Mēģinot uzbūvēt pirmo cilvēku pārvadājošo lidmašīnu, brāļi Raiti izmantoja papīra lidmašīnas un spārnus vēja tuneļos.
2001. gada 2. septembrī Deribasovskas ielā pie slavena sportista (paukotājs, peldētājs, burātājs, bokseris, futbolists, 20. gadsimta sākuma velosipēdists, motociklists un autosportists) un vienam no pirmajiem krievu aviatoriem un izmēģinājuma pilotiem Sergejam. Isajevičs Utočkins (1876. gada 12. jūlijs, Odesa - 1916. gada 13. janvāris, Sanktpēterburga) tika atklāts piemineklis - bronzas aviators, kas stāvēja uz mājas kāpnēm (Deribasovskaya 22), kurā kinoteātri atklāja Utočkins. brāļi - "UtochKino" atradās, domāja par to, gatavojas palaist papīra lidmašīnu. Lieli ir Utočkina nopelni aviācijas popularizēšanā Krievijā 1910.-1914.gadā. Viņš veica desmitiem demonstrācijas lidojumu daudzās pilsētās Krievijas impērija. Viņa lidojumus novēroja topošie slavenie piloti un lidmašīnu dizaineri: V. Ja. Klimovs un S. V. Iļušins (Maskavā), Ņ. N. Poļikarpovs (Orelā), A. A. Mikuļins un I. I. Sikorskis (Kijevā), S. P. Koroļovs (Ņižinā), P. O. Suhojs (Gomeļā), P. N. Ņesterovs (Tbilisi) un citi. “No daudzajiem cilvēkiem, ko esmu redzējis, viņš ir spilgtākā figūra oriģinalitātes un gara ziņā”, - par viņu rakstīja Odesas ziņu redaktors, rakstnieks A. I. Kuprins. . Par viņu rakstīja arī V.V. Majakovskis dzejolī "Maskava-Kēnigsberga":
No zīmējumiem
Leonardo segli,
lai es lidoju
kur man vajag.
Utočkins bija kropls,
tik tuvu, tuvu,
mazliet no saules
virziet kursoru virs Dvinskas.
Pieminekļa autori ir Odesas meistari Aleksandrs Tokarevs un Vladimirs Glazirins.
30. gados angļu mākslinieks un inženieris Voliss Rigbijs izstrādāja savu pirmo papīra lidmašīnu. Šī ideja šķita interesanta vairākiem izdevējiem, kuri sāka ar viņu sadarboties un publicēt viņa papīra modeļus, kurus bija diezgan viegli salikt. Ir vērts atzīmēt, ka Rigbijs centās izgatavot ne tikai interesantus modeļus, bet arī lidojošus.
Arī 30. gadu sākumā Džeks Nortrops no Lockheed Corporation testēšanas nolūkos izmantoja vairākus lidmašīnu un spārnu papīra modeļus. Tas tika darīts pirms reālu lielu lidmašīnu radīšanas.
Otrā pasaules kara laikā daudzas valdības ierobežoja tādu materiālu izmantošanu kā plastmasa, metāls un koks, jo tie tika uzskatīti par stratēģiski svarīgiem. Papīrs ir kļuvis par ikdienu un ļoti populārs rotaļlietu nozarē. Tas padarīja papīra modelēšanu populāru.
PSRS arī papīra modelēšana bija ļoti populāra. 1959. gadā tika izdota P. L. Anohina grāmata "Papīra lidojošie modeļi". Līdz ar to šī grāmata daudzus gadus kļuva ļoti populāra modelētāju vidū. Tajā varēja uzzināt par lidmašīnu būves vēsturi, kā arī papīra modelēšanu. Visi papīra modeļi bija oriģināli, piemēram, varēja atrast Yak lidmašīnas lidojošu papīra modeli.
1989. gadā Endijs Čiplings nodibināja Paper Aircraft Association, bet 2006. gadā notika pirmais papīra lidmašīnu lidošanas čempionāts. Par konkursa neticamo popularitāti liecina dalībnieku skaits. Pirmajā šādā čempionātā piedalījās 9500 skolēnu no 45 valstīm. Un pēc 3 gadiem, kad notika otrais turnīrs vēsturē, Austrijā finālā tika pārstāvētas vairāk nekā 85 valstis. Sacensības notiek trīs disciplīnās: garākā distance, garākā plānošana un akrobātika.
Roberta Konolija režisētā bērnu filma Paper Planes ieguva Lielo balvu Austrālijas filmu festivālā CinéfestOz. “Šī burvīgā bērnu filma patiks arī vecākiem. Bērni un pieaugušie spēlē brīnišķīgi. Un es vienkārši apskaužu režisoru par viņa līmeni un talantu,” sacīja festivāla žūrijas priekšsēdētājs Brūss Beresfords. Režisors Roberts Konolijs nolēma tērēt 100 000 ASV dolāru balvu filmā iesaistīto jauno aktieru darba braucienos pa pasauli. Filma "Papīra lidmašīnas" stāsta par mazu austrālieti, kurš devās uz pasaules čempionātu papīra lidmašīnās. Filma ir režisora Roberta Konolija debija bērnu spēlfilmā.
Neskaitāmie mēģinājumi ik pa laikam palielināt laiku, kad papīra lidmašīna paliek gaisā, noved pie nākamo barjeru pārvarēšanas šajā sporta veidā. Kenam Blekbērnam pasaules rekords piederēja 13 gadus (1983-1996) un to atkal ieguva 1998. gada 8. oktobrī, iemetot papīra lidmašīnu telpās tā, ka tā gaisā noturējās 27,6 sekundes. Šo rezultātu apstiprināja Ginesa rekordu grāmatas pārstāvji un CNN reportieri. Blackburn izmantoto papīra lidmašīnu var klasificēt kā planieri.
Ir papīra lidmašīnu lidošanas sacensības, ko sauc par Red Bull Paper Wings. Tās notiek trīs kategorijās: "aerobātika", "lidojuma diapazons", "lidojuma ilgums". Pēdējais pasaules čempionāts notika 2015. gada 8.-9. maijā Zalcburgā, Austrijā.
Starp citu, 12. aprīlī, Kosmonautikas dienā, Jaltā atkal tika palaistas papīra lidmašīnas. Jaltas krastmalā notika otrais papīra lidmašīnu festivāls "Kosmosa piedzīvojumi". Dalībnieki galvenokārt bija 9-10 gadus veci skolēni. Lai piedalītos sacensībās, viņi stājās rindā. Viņi sacentās lidojuma diapazonā, lidmašīnas ilgumā gaisā. Atsevišķi tika vērtēta modeļa oriģinalitāte un dizaina radošums. Par gada jaunumu kļuva nominācijas: “Pasakainākais lidaparāts” un “Lido apkārt Zemei”. Zemes lomu spēlēja Ļeņina pieminekļa pjedestāls. Tas, kurš pavadīja vismazāk mēģinājumu aplidot to, viņš uzvarēja. Festivāla orgkomitejas priekšsēdētājs Igors Daņilovs Krimas ziņu aģentūras korespondentam pastāstīja, ka viņiem piedāvāts projekta formāts. vēstures fakti. “Ir zināms fakts, ka Jurijs Gagarins (varbūt, protams, skolotājiem tas īsti nepatika, bet tomēr) klasē bieži palaida papīra lidmašīnas. Mēs nolēmām turpināt šo ideju. Pagājušajā gadā bija grūtāk, tā bija rupja ideja. Bija jāizdomā konkursi un pat vienkārši jāatceras, kā tiek montētas papīra lidmašīnas,” domās dalījās Igors Daņilovs. Turpat uz vietas varēja uzbūvēt papīra lidmašīnu. Iesācējiem lidmašīnu dizaineriem palīdzēja eksperti.
30. martā galvaspilsētā Mosfilm paviljonā norisinājās pasaules čempionāta Red Bull Paper Wings 2012 nacionālais fināls papīra lidmašīnu palaišanā, Maskavā ieradās reģionālo kvalifikācijas turnīru uzvarētāji no četrpadsmit Krievijas pilsētām. No 42 cilvēkiem tika atlasīti trīs: Ženja Bobere (nominācija "skaistākais lidojums"), Aleksandrs Černobajevs ("tālākais lidojums"), Jevgeņijs Perevedentsevs ("garākais lidojums"). Dalībnieku sniegumu vērtēja žūrija, kuras sastāvā bija profesionāli piloti Aibulats Jahins (majors, "Krievu bruņinieku" vecākais pilots) un Dmitrijs Samohvalovs (Pirmās lidojuma akrobātikas komandas vadītājs, starptautiskās klases sporta meistars aviācijas modelēšanā ), kā arī televīzijas kanāla A -One vīdžejs Gļebs Boļelovs.
Un lai jūs varētu piedalīties šādos konkursos,
Un, lai atvieglotu lidmašīnu montāžu, elektronikas uzņēmums Arrow ir izlaidis reklāmas rullīti, kurā redzams darbojošs LEGO mehānisms, kas pats saloka un palaiž gaisā papīra lidmašīnas. Video bija paredzēts demonstrēt 2016. gada Super Bowl turnīrā. Izgudrotājam Arturam Sacekam bija nepieciešamas 5 dienas, lai izveidotu ierīci.
Lidojuma ilgums laikā un lidmašīnas darbības rādiuss būs atkarīgs no daudzām niansēm. Un, ja vēlaties ar savu bērnu izgatavot papīra lidmašīnu, kas lido ilgu laiku, pievērsiet uzmanību šādiem elementiem:
- asti. Ja izstrādājuma aste ir salocīta nepareizi, lidmašīna nepacelsies;
- spārni. Kuģa stabilitāte palīdzēs palielināt spārnu izliekto formu;
- papīra biezums. Amatniecībai jāņem vieglāks materiāls un tad tava "aviācija" lidos daudz labāk. Arī papīra izstrādājumam jābūt simetriskam. Bet, ja jūs zināt, kā izgatavot lidmašīnu no papīra, viss izrādīsies jums pareizi.
Starp citu, ja jūs domājat, ka papīra lidmašīnas modelēšana ir tsatski-petzki, tad jūs ļoti maldāties. Lai kliedētu jūsu šaubas, noslēgumā iedošu interesantu, es teiktu, monogrāfiju.
Papīra lidmašīnas fizika
No manis: Neskatoties uz to, ka tēma ir diezgan nopietna, tā tiek stāstīta spilgti un interesanti. Stāsta autors, būdams praktiski vidusskolas absolventa tēvs, tika ierauts jautrā stāstā ar negaidītām beigām. Tai ir izglītojoša daļa un aizkustinoša dzīves politiskā daļa. Tālāk tiks apspriests pirmajā personā.
Īsi pirms jaunā gada meita nolēma pati pārbaudīt savu progresu un atklāja, ka fizikas skolnieks, aizpildot žurnālu ar atpakaļejošu datumu, norādījis kādus papildu četriniekus un pusgada atzīme turas starp "5" un "4". Te jāsaprot, ka fizika 11. klasē ir bezpamata, maigi izsakoties, visi ir aizņemti ar mācībām uzņemšanai un baigo eksāmenu, bet tas ietekmē kopējo punktu skaitu. Ar stenošu sirdi pedagoģisku apsvērumu dēļ man atteicās iejaukties - piemēram, kārtojiet to pats. Viņa sasparojās, nonāca pie skaidrības, turpat pārrakstīja kaut kādu neatkarīgu un saņēma sešu mēnešu pieci. Viss būtu kārtībā, bet skolotāja jautājuma risināšanas ietvaros lūdza reģistrēties Volgas zinātniskajā konferencē (Kazaņas universitātē) sadaļā "Fizika" un uzrakstīt kaut kādu referātu. Studenta dalība šajā shnyagā tiek ņemta vērā ikgadējā skolotāju sertifikācijā, piemēram, "tad mēs noteikti noslēgsim gadu". Skolotāju var saprast, normāli, vispār, vienošanās.
Bērns kravājās, devās uz orgkomiteju, paņēma dalības noteikumus. Tā kā meitene ir diezgan atbildīga, viņa sāka domāt un izdomāt kādu tēmu. Protams, viņa vērsās pēc padoma pie manis, pēcpadomju laika tuvākā tehniskā intelektuāļa. Internetā bija saraksts ar iepriekšējo konferenču uzvarētājiem (viņi dod trīs grādu diplomus), tas mūs vadīja, bet nepalīdzēja. Pārskati sastāvēja no divām šķirnēm, viena bija “nanofiltri naftas inovācijās”, otrā bija “kristālu un elektroniskā metronoma fotogrāfijas”. Man otrs veids ir normāls - bērniem jāgriež krupis, nevis jāberzē brilles par valsts dotācijām, bet mums nebija daudz ideju. Man bija jāievēro noteikumi, kaut kas līdzīgs "priekšroka tiek dota patstāvīgs darbs un eksperimenti."
Nolēmām, ka uztaisīsim kaut kādu jocīgu reportāžu, vizuālu un foršu, bez zauma un nanotehnoloģijām - uzjautrināsim publiku, ar piedalīšanos mums pietiek. Laiks bija pusotrs mēnesis. Copy-paste bija principiāli nepieņemami. Nedaudz padomājuši, nolēmām par tēmu - "Papīra lidmašīnas fizika". Kādreiz bērnību pavadīju lidmodelēšanā, un meitai ļoti patīk lidmašīnas, tāpēc tēma ir vairāk vai mazāk tuva. Tas bija jāpabeidz praktiskie pētījumi fizisko orientāciju un faktiski rakstīt darbu. Tālāk es ievietošu šī darba kopsavilkumu, dažus komentārus un ilustrācijas / fotogrāfijas. Beigās būs stāsta beigas, kas ir loģiski. Ja interesē, uz jautājumiem atbildēšu ar jau detalizētiem fragmentiem.
Ņemot vērā paveikto, domu kartē varam uzklāt krāsojumu, kas norāda uz uzdevumu izpildi. Zaļš norāda punktus, kas ir apmierinošā līmenī, gaiši zaļu - problēmas, kurām ir daži ierobežojumi, dzeltenā - skartās, bet nepietiekami attīstītās zonas, sarkanā krāsā - daudzsološas, kurām nepieciešama papildu izpēte (finansējums ir apsveicams).
Izrādījās, ka papīra plaknei spārna augšdaļā ir viltīgs kabīne, kas veido izliektu zonu, līdzīgu pilnvērtīgam aerodinamiskajam profilam.
Eksperimentiem tika ņemti 3 dažādi modeļi.
Visas lidmašīnas tika saliktas no identiskām A4 papīra loksnēm. Katras lidmašīnas masa ir 5 grami.
Lai noteiktu pamatparametrus, tika veikts vienkāršs eksperiments - papīra lidmašīnas lidojumu fiksēja videokamera uz sienas ar metrisko marķējumu fona. Tā kā video uzņemšanas kadru intervāls (1/30 sekundes) ir zināms, slīdēšanas ātrumu var viegli aprēķināt. Atbilstoši augstuma kritumam uz atbilstošajiem rāmjiem ir atrodams lidmašīnas slīdēšanas leņķis un aerodinamiskā kvalitāte.
Vidēji lidmašīnas ātrums ir 5–6 m/s, kas nav nemaz tik maz.
Aerodinamiskā kvalitāte - apmēram 8.
Lai atjaunotu lidojuma apstākļus, mums ir nepieciešama laminārā plūsma līdz 8 m/s un spēja izmērīt pacēlumu un pretestību. Klasiskā šādu pētījumu metode ir vēja tunelis. Mūsu gadījumā situāciju atvieglo fakts, ka pašai lidmašīnai ir nelieli izmēri un ātrums un to var tieši ievietot ierobežotu izmēru caurulē.Tāpēc mums netraucē situācija, kad izpūstais modelis būtiski atšķiras no izmēriem no oriģināls, kas Reinoldsa skaitļu atšķirības dēļ mērījumu laikā prasa kompensāciju.
Ar caurules sekciju 300x200 mm un plūsmas ātrumu līdz 8 m / s, mums ir nepieciešams ventilators ar jaudu vismaz 1000 kubikmetri / stundā. Lai mainītu plūsmas ātrumu, ir nepieciešams motora ātruma regulators, un, lai to izmērītu, anemometrs ar atbilstošu precizitāti. Ātruma mērītājam nav jābūt digitālam, pilnīgi iespējams iztikt ar novirzītu plāksni ar leņķa gradāciju vai šķidruma anemometru, kam ir lielāka precizitāte.
Vēja tunelis ir zināms jau sen, to pētījumos izmantoja Možaiskis, un Ciolkovskis un Žukovskis jau ir sīki izstrādājuši moderno eksperimentālo tehniku, kas principiāli nav mainījusies.
Darbvirsmas vēja tunelis tika realizēts, pamatojoties uz pietiekami jaudīgu industriālo ventilatoru. Aiz ventilatora atrodas savstarpēji perpendikulāras plāksnes, kas iztaisno plūsmu pirms ieiešanas mērīšanas kamerā. Mērīšanas kameras logi ir aprīkoti ar stiklu. Apakšējā sienā ir izgriezts taisnstūrveida caurums turētājiem. Tieši mērīšanas kamerā ir uzstādīts digitālais anemometra lāpstiņritenis plūsmas ātruma mērīšanai. Caurulei ir neliels sašaurinājums pie izejas, lai "palielinātu" plūsmu, kas samazina turbulenci uz ātruma samazināšanas rēķina. Ventilatora ātrumu kontrolē vienkāršs sadzīves elektroniskais kontrolieris.
Caurules raksturlielumi izrādījās sliktāki nekā aprēķinātie, galvenokārt ventilatora veiktspējas un pases raksturlielumu neatbilstības dēļ. Plūsmas palielinājums arī samazināja ātrumu mērījumu zonā par 0,5 m/s. Rezultātā maksimālais ātrums ir nedaudz virs 5 m/s, kas tomēr izrādījās pietiekams.
Reinoldsa numurs caurulei:
Re = VLρ/η = VL/ν
V (ātrums) = 5m/s
L (raksturīgs) = 250 mm = 0,25 m
ν (faktors (blīvums/viskozitāte)) = 0,000014 m2/s
Re = 1,25/ 0,000014 = 89285,7143
Lai izmērītu spēkus, kas iedarbojas uz lidmašīnu, tika izmantoti elementārie aerodinamiskie svari ar divām brīvības pakāpēm, kuru pamatā ir elektronisko rotaslietu svaru pāris ar precizitāti 0,01 grams. Lidmašīna tika fiksēta uz diviem statīviem pareizā leņķī un uzstādīta uz pirmo svaru platformas. Tie, savukārt, tika novietoti uz pārvietojamas platformas ar sviras horizontālā spēka pārnesi uz otrajiem svariem.
Mērījumi ir parādījuši, ka pamatrežīmiem precizitāte ir diezgan pietiekama. Tomēr bija grūti fiksēt leņķi, tāpēc labāk ir izstrādāt atbilstošu montāžas shēmu ar marķējumu.
Iztīrot modeļus, tika mērīti divi galvenie parametri - pretestības spēks un pacelšanas spēks atkarībā no plūsmas ātruma noteiktā leņķī. Tika izveidota raksturlielumu saime ar pietiekami reālistiskām vērtībām, lai aprakstītu katra gaisa kuģa uzvedību. Rezultāti ir apkopoti grafikos ar tālāku skalas normalizēšanu attiecībā pret ātrumu.
Modelis Nr.1.
Zelta vidusceļš. Dizains ir pēc iespējas tuvāks materiālam - papīram. Spārnu stiprums atbilst garumam, svara sadalījums ir optimāls, tāpēc pareizi salocīts lidaparāts ir labi noregulēts un lido gludi. Tieši šādu īpašību un montāžas viegluma kombinācija padarīja šo dizainu tik populāru. Ātrums ir mazāks nekā otrajam modelim, bet vairāk nekā trešajam. Lielā ātrumā platā aste jau sāk traucēt, iepriekš perfekti stabilizējot modeli.
Modeļa numurs 2.
Modelis ar sliktākajām lidojuma īpašībām. Lielie spārni un īsie spārni ir paredzēti, lai labāk strādātu lielā ātrumā, kas arī notiek, bet pacēlājs nepieaug un lidmašīna patiešām lido kā šķēps. Turklāt tas lidojuma laikā nestabilizējas pareizi.
Modeļa numurs 3.
"Inženierzinātņu" skolas pārstāvis - modelis tika īpaši izstrādāts ar īpašām īpašībām. Augstas malu attiecības spārni darbojas labāk, taču pretestība veidojas ļoti ātri – lidmašīna lido lēni un necieš paātrinājumu. Lai kompensētu papīra stingrības trūkumu, tiek izmantotas daudzas spārna purngala krokas, kas arī palielina pretestību. Neskatoties uz to, modelis ir ļoti atklāts un labi lido.
Daži rezultāti par virpuļu vizualizāciju
Ja straumē ievedat dūmu avotu, varat redzēt un nofotografēt straumes, kas iet ap spārnu. Mūsu rīcībā nebija īpašu dūmu ģeneratoru, izmantojām vīraka kociņus. Lai palielinātu kontrastu, tika izmantots fotoattēlu apstrādes filtrs. Arī plūsmas ātrums samazinājās, jo dūmu blīvums bija zems.
Arī plūsmas var pārbaudīt, izmantojot īsus pavedienus, kas pielīmēti pie spārna, vai ar plānu zondi ar vītni galā.
Parametru un dizaina risinājumu savienošana. Opciju salīdzinājums, kas samazināts līdz taisnstūrveida spārnam. Aerodinamiskā centra un smaguma centra novietojums un modeļu īpašības.
Jau tika atzīmēts, ka papīram kā materiālam ir daudz ierobežojumu. Zemam lidojuma ātrumam vislabākās kvalitātes ir garie šaurie spārni. Nav nejaušība, ka tādi spārni ir arī īstiem planieriem, īpaši rekordistiem. Tomēr papīra lidmašīnām ir tehnoloģiski ierobežojumi, un to spārni nav optimāli.
Lai analizētu sakarību starp modeļu ģeometriju un to lidojuma raksturlielumiem, ar laukuma pārneses metodi taisnstūra analogam ir nepieciešams izveidot sarežģītu formu. Vislabāk to var izdarīt ar datorprogrammām, kas ļauj universāli prezentēt dažādus modeļus. Pēc pārvērtībām apraksts tiks samazināts līdz pamatparametriem - laidums, horda garums, aerodinamiskais centrs.
Šo lielumu un masas centra savstarpējā saikne ļaus noteikt raksturīgās vērtības dažādiem uzvedības veidiem. Šie aprēķini neietilpst šī darba ietvaros, taču tos var viegli veikt. Tomēr var pieņemt, ka papīra plaknei ar taisnstūrveida spārniem smaguma centrs atrodas viena līdz četru attālumā no deguna līdz astei, lidmašīnai ar delta spārniem - vienā sekundē (tā sauktais neitrālais punkts).
Skaidrs, ka papīra lidmašīna, pirmkārt, ir tikai prieka avots un brīnišķīga ilustrācija pirmajam solim debesīs. Līdzīgu planēšanas principu praksē izmanto tikai lidojošās vāveres, kurām nav lielas valsts ekonomiskās nozīmes, vismaz mūsu joslā.
Praktiskāks papīra plaknes ekvivalents ir "Wing suite" - spārnu tērps izpletņlēcējiem, kas ļauj lidot horizontāli. Starp citu, šāda uzvalka aerodinamiskā kvalitāte ir mazāka nekā papīra plaknei - ne vairāk kā 3.
Es izdomāju tēmu, plānu 70%, teorijas rediģēšanu, dzelzs gabalus, vispārīgu rediģēšanu, runas plānu.
Viņa savāca visu teoriju, līdz pat rakstu tulkošanai, mērījumiem (starp citu, ļoti laikietilpīgi), zīmējumiem/grafikiem, tekstu, literatūru, prezentāciju, referātu (jautājumu bija daudz).
Darba rezultātā tika pētīta papīra lidmašīnu lidojuma teorētiskā bāze, plānoti un veikti eksperimenti, kas ļāva noteikt skaitliskos parametrus dažādiem projektiem un vispārējās attiecības starp tiem. No mūsdienu aerodinamikas viedokļa tiek ietekmēti arī sarežģītie lidojuma mehānismi.
Aprakstīti galvenie lidojumu ietekmējošie parametri, sniegti visaptveroši ieteikumi.
Vispārējā daļā tika mēģināts sistematizēt zināšanu jomu, balstoties uz domu karti, un iezīmēti galvenie tālākās izpētes virzieni.
Mēnesis paskrēja nemanot – meita raka internetu, dzenot pīpi uz galda. Svari šķielēja, lidmašīnas tika izpūstas garām teorijai. Iznākums bija 30 lappuses pieklājīga teksta ar fotogrāfijām un grafikiem. Darbs tika nosūtīts uz neklātienes tūri (tikai daži tūkstoši darbu visās sadaļās). Mēnesi vēlāk, ak šausmas, viņi ievietoja sarakstu ar ziņojumiem aci pret aci, kur mūsējais atradās blakus pārējiem nanokrokodiliem. Bērns skumji nopūtās un sāka 10 minūtes veidot prezentāciju. Viņi uzreiz izslēdza lasīšanu – runāt, tik spilgti un saturīgi. Pirms pasākuma viņi sarīkoja skrējienu ar laiku un protestiem. No rīta KSU dzēra miegains runātājs ar pareizo sajūtu “neko neatceros un nezinu”.
Dienas beigās es sāku uztraukties, nav atbildes - nē, sveiki. Bija tāds nestabils stāvoklis, kad nesaproti, vai riskants joks bija veiksmīgs vai nē. Es negribēju, lai pusaudzis kaut kādā veidā novirzās uz šo stāstu. Izrādījās, ka viss aizkavējās un viņas ziņojums iekrita pat pulksten 16. Bērns atsūtīja SMS - "viņa visu izstāstīja, žūrija smejas." Nu, es domāju, labi, paldies, vismaz nelamājiet. Un apmēram stundu vēlāk - "pirmās pakāpes diploms". Tas bija pilnīgi negaidīti.
Domājām par jebko, bet uz lobētu tēmu un dalībnieku absolūti mežonīgā spiediena fona iegūt pirmo balvu par labu, bet neformālu darbu ir kaut kas no pavisam aizmirstiem laikiem. Pēc tam viņa jau teica, ka žūrija (diezgan autoritatīva, starp citu, ne mazāk kā CFM) zibens ātrumā naglināja zombiju nanotehnologus. Acīmredzot zinātnieku aprindās visiem ir tik ļoti apnikuši, ka viņi bez ierunām uzliek neizteiktu barjeru tumsonībai. Tas kļuva smieklīgi - nabaga bērns nolasīja dažus mežonīgus zinātniskus, bet nevarēja atbildēt, kādā leņķī tika mērīts viņa eksperimentu laikā. Ietekmīgi zinātniskie vadītāji kļuva nedaudz bāli (bet ātri atguvās), man ir noslēpums, kāpēc viņiem bija jāorganizē tik kauns un pat uz bērnu rēķina. Rezultātā visas balvas saņēma jauki puiši ar normālām dzīvīgām acīm un labas tēmas. Otro diplomu, piemēram, saņēma meitene ar Stirlinga dzinēja modeli, kura to žigli palaida katedrā, ātri mainīja režīmus un saturīgi komentēja visdažādākās situācijas. Vēl vienu diplomu saņēma puisis, kurš sēdēja universitātes teleskopā un kaut ko tur meklēja profesora vadībā, kurš acīmredzami nepieļāva nekādu ārēju “palīdzību”. Šis stāsts man deva cerību. Kāda ir parastā griba, normāli cilvēki parastajā lietu kārtībā. Ne jau iepriekš noteiktas netaisnības ieradums, bet gan gatavība centieniem to atjaunot.
Nākamajā dienā apbalvošanas ceremonijā atlases komisijas priekšsēdētājs uzrunāja uzvarētājus un teica, ka viņi visi pirms termiņa ir uzņemti KSU Fizikas fakultātē. Ja viņi vēlas iekļūt, viņiem vienkārši ir jāizņem dokumenti no konkursa. Šis pabalsts, starp citu, savulaik tiešām pastāvēja, taču tagad oficiāli atcelts, kā arī atceltas papildu priekšrocības medaļniekiem un olimpiādēm (izņemot, šķiet, Krievijas olimpiāžu uzvarētājus). Proti, tā bija tīra Akadēmiskās padomes iniciatīva. Skaidrs, ka šobrīd iestājusies reflektantu krīze un uz fiziku nekāro, no otras puses, šī ir viena no normālākajām fakultātēm ar labu līmeni. Tātad, labojot četrus, bērns atradās pirmajā uzņemto rindā.
Vai meita viena pati vilktu tādu darbu?
Viņa arī jautāja - tāpat kā tēti, es visu nedarīju pats.
Mana versija ir šāda. Tu visu darīji pats, saproti, kas rakstīts uz katras lapas un uz jebkuru jautājumu atbildēsi - jā. Jūs zināt par reģionu vairāk nekā šeit klātesošie un paziņas - jā. Zinātniskā eksperimenta vispārējo tehnoloģiju sapratu no idejas rašanās līdz rezultātam + blakus pētījumi - jā. Paveica lielisku darbu, bez šaubām. Viņa izvirzīja šo darbu uz vispārīgiem pamatiem bez patronāžas - jā. Aizsargāts - labi. Žūrija ir kvalificēta – bez šaubām. Tad šī ir jūsu studentu konferences balva.
Esmu akustikas inženieris, mazs mašīnbūves uzņēmums, beidzu sistēmu inženieriju aviācijā, vēlāk tomēr mācījos.
© Lepers MishaRappe
1977. gadā Edmonds Sji izstrādāja jaunu papīra plakni, ko nosauca par Paperang. Tā pamatā ir deltaplānu aerodinamika un tas ir līdzīgs slepenajam bumbvedējam. Šis lidaparāts ir vienīgais ar gariem šauriem spārniem un funkcionējošiem aerodinamiskajiem spārniem. Paperang dizains ļauj mainīt katru lidmašīnas formas parametru. Šī modeļa dizainā ir izmantota saspraude, tāpēc tas ir aizliegts lielākajā daļā sacensību papīra lidmašīnu būvniecībā.
Puiši, kuri izveidoja elektrisko papīra lidmašīnu pārveidošanas komplektu, devās tālāk. Viņi aprīkoja papīra lidmašīnu ar elektromotoru. Kāpēc, jūs varat jautāt? Lai lido labāk un ilgāk! Elektriskās papīra lidmašīnas pārveidošanas komplekts var lidot vairākas minūtes! Lidmašīnas darbības rādiuss ir līdz 55 metriem. Griešanās horizontālajā plaknē tiek veikta ar stūres palīdzību, bet vertikālajā plaknē - mainot dzinēja vilci. PowerUp 3.0 ir niecīga vadības plate ar Bluetooth Low Energy radio moduli un LiPo akumulatoru, kas ar oglekļa šķiedras stieni savienots ar motoru un stūri. Rotaļlieta tiek vadīta no viedtālruņa, uzlādei tiek izmantots microUSB savienotājs. Lai gan sākotnēji lidojumu vadības lietotne bija pieejama tikai operētājsistēmai iOS, kolektīvās finansēšanas kampaņas panākumi ļāva uzņēmumam ātri savākt naudu papildu mērķim - Android lietotnei, lai būtu iespējams lidot ar jebkuru viedtālruni, kurā ir ieslēgts Bluetooth 4.0. dēlis. Komplektu var izmantot ar jebkuru piemērota izmēra lidaparātu – būs vieta iztēlei. Tiesa, Kickstarter pamata komplekts maksā pat 30 USD. Bet... tie ir viņu amerikāņu joki... Starp citu, amerikānis Šai Goiteins, pilots ar 25 gadu stāžu, jau vairākus gadus strādā bērnu vaļasprieku un moderno tehnoloģiju krustpunktā. Advokāts un bezpilota lidaparātu cienītājs Pīters Sakss uzdeva izmeklēšanu par iespēju izmantot papīra lidmašīnu ar piestiprinātu dzinēju komerciāliem nolūkiem. Viņa mērķis bija noskaidrot, vai aģentūra paplašinātu savu jurisdikciju uz papīra lidmašīnām? Pēc FAA domām, ja šādam lidaparātam ir uzstādīts motors un tā īpašnieks ir iesniedzis attiecīgus dokumentus, atbilde ir nepārprotama jā. Saskaņā ar piešķirto atļauju uzņēmumam Sachs ir atļauts palaist Tailor Toys Power Up 3.0 — ar viedtālruni vadāmu dzenskrūvi, kas pievienojama papīra lidmašīnai. Ierīce maksā apmēram 50 USD, tās darbības rādiuss ir aptuveni 50 metri, un lidojuma laiks ir līdz 10 minūtēm. Sakss lūdza atļauju izmantot lidmašīnu, lai uzņemtu aerofotogrāfiju — ir kameras, kas ir pietiekami mazas un vieglas, lai sasniegtu šo mērķi. FAA izsniedza Saksam sertifikātu, kas ļauj viņam to darīt, taču tajā ir arī norādīts 31 šīs lidmašīnas izmantošanas ierobežojums, tostarp:
- aizliegts lidot ar ātrumu, kas lielāks par 160 kilometriem stundā (runa ir par papīra lidmašīnu!);
- pieļaujamais ierīces svars nedrīkst pārsniegt 24 kilogramus (vai bieži redzat šādas papīra lidmašīnas?);
- Lidmašīna nedrīkst pacelties augstāk par 120 metriem (atcerieties, Power Up 3.0 maksimālais lidojuma rādiuss ir 50 metri).
Tomēr "nav dūmu bez uguns". Militāro spiegu bezpilota lidaparātu (Cicada) projektu, kas nosaukts pēc kukaiņa, kas iedvesmoja izgudrojumu, ASV Jūras spēku pētniecības laboratorija uzsāka tālajā 2006. gadā. 2011. gadā tika veikti pirmie ierīces testa lidojumi. Bet Cicada drons nepārtraukti pilnveidojas, un izstrādātāji ASV Aizsardzības ministrijas rīkotajā pasākumā Lab Day prezentēja jauna versija ierīces. Drons jeb, kā to oficiāli dēvē par “slēpto autonomo vienreizlietojamo lidaparātu”, izskatās pēc parastas rotaļu lidmašīnas, viegli iederas plaukstā. Apmēram 5-6 droni var ietilpt 15 cm kubā, sacīja Ārons Kāns, Jūras spēku pētniecības laboratorijas vecākais inženieris, padarot tos noderīgus lielu platību novērošanai. Simtiem šādu mašīnu lidinās virs potenciālā ienaidnieka teritorijām. Tiek pieņemts, ka ienaidnieks nevarēs notriekt visu uzreiz. Pat ja “izdzīvo” tikai dažas vienības, tas jau ir labi. Ar tiem pietiek, lai savāktu nepieciešamo informāciju. Turklāt tas lido gandrīz klusi, jo tam nav motora (to darbina akumulators). Klusuma un mazā izmēra dēļ šī ierīce ir ideāli piemērota izlūkošanas misijām. No zemes planieris drons izskatās kā putns, kas lido lejā. Turklāt ierīces dizains, kas sastāv tikai no 10 daļām, izrādījās pārsteidzoši uzticams. Cikāde var izturēt kustību ar ātrumu līdz 74 km/h, var atlēkt no koku zariem, nolaisties uz asfalta vai smiltīm – un palikt neskarta. "Cicada Drone" tiek vadīts ar saderīgām iOS vai Android ierīcēm. Testēšanas laikā drons tika aprīkots ar temperatūras, spiediena un mitruma sensoriem. Bet kaujas darbības apstākļos pildījums var būt pilnīgi atšķirīgs. Piemēram, mikrofons ar radio raidītāju vai cita viegla iekārta. “Tie ir pasta baloži no robotu laikmeta. Jūs sakāt viņiem, kur lidot, un viņi tur lido,” saka Daniels Edvards, ASV Jūras spēku pētniecības laboratorijas aviācijas un kosmosa inženieris. Turklāt ne tikai jebkur, bet atbilstoši dotajam GPS koordinātas. Nosēšanās precizitāte ir iespaidīga. Pārbaudēs drons nolaidās 5 metrus no mērķa (pēc 17,7 km brauciena). “Viņi lidoja cauri kokiem, atsitās pret skrejceļu asfaltu, uzkrita uz grants un smiltīm. Vienīgais, ko mēs atradām, kas varētu viņus apturēt, bija krūmi tuksnesī,” piebilst Edvards. Mazie droni var izsekot satiksmei uz ceļiem aiz ienaidnieka līnijām, izmantojot seismisko sensoru vai to pašu mikrofonu. Magnētiskie sensori var izsekot zemūdeņu kustībai. Un, protams, ar mikrofonu palīdzību var klausīties pretinieka karavīru vai operatīvo darbinieku sarunas. Principā videokameru var uzstādīt arī dronam, taču video pārraidei nepieciešams pārāk liels joslas platums, un šī tehniskā problēma vēl nav atrisināta. Droni atradīs pielietojumu meteoroloģijā. Turklāt Cicada ir zemas izmaksas. Prototipa izveide laboratorijai izmaksāja kārtīgu summu (apmēram 1000 USD), taču inženieri atzīmēja, ka, izveidojot masveida ražošanu, šī cena tiks samazināta līdz USD 250 par gabalu. Pentagona zinātnes un tehnoloģiju izstādē par šo izgudrojumu interesi izrādīja daudzi cilvēki, tostarp izlūkošanas aģentūras.
Viņi pat to nevar
2012. gada 21. martā virs Amerikas Arizonas tuksneša pārlidoja neticama izmēra papīra lidmašīna - 15 metrus gara un 8 metru spārnu plētumu. Šī mega-lidmašīna ir lielākā papīra lidmašīna pasaulē. Tā svars ir aptuveni 350 kg, tāpēc dabiski to palaist ar vienkāršu rokas mājienu nebūtu iespējams. Viņš tika pacelts ar helikopteru aptuveni 900 m augstumā (un saskaņā ar dažiem avotiem līdz 1,5 kilometriem) un pēc tam nodots brīvam lidojumam. Lidojošo papīra "kolēģi" pavadīja arī vairāki īsti lidaparāti - lai fiksētu visu tās ceļu un uzsvērtu šī, lai arī praktiski nevērtīgā, bet ļoti interesantā projekta mērogu. Tā vērtība slēpjas citur – tas bija daudzu zēnu sapņa iemiesojums palaist milzīgu papīra lidmašīnu. Faktiski to izgudroja bērns. 12 gadus vecajam vietējā laikraksta tematiskā konkursa uzvarētājam Arturo Valdenegro tika dota iespēja realizēt savu dizaina projektu ar privātā Pima Air & Space muzeja inženieru komandas palīdzību. Speciālisti, kuri piedalījās darbā, atzīst, ka šīs papīra plaknes izveide viņos pamodinājusi īstu bērnību, un tāpēc darbs bijis īpaši iedvesmots. Lidmašīna tika nosaukta tās galvenā konstruktora vārdā – tā nes lepno nosaukumu "Arturo - Desert Eagle". Aeronavigācijas aparāta lidojums noritēja labi, plānojot viņam izdevās attīstīt ātrumu 175 kilometri stundā, pēc kura viņš veica gludu nosēšanos tuksneša smiltīs. Šī šova organizatori nožēlo, ka palaiduši garām iespēju pasaules lielākās papīra lidmašīnas lidojumu ierakstīt Ginesa rekordu grāmatā – šīs organizācijas pārstāvji uz testiem netika aicināti. Taču Pima gaisa un kosmosa muzeja direktore Ivonna Morisa cer, ka šis sensacionālais lidojums palīdzēs atdzīvināt jaunos amerikāņus izbalējušos. pēdējie gadi interese par aviāciju.
Šeit ir vēl daži ieraksti par papīra lidmašīnu būvniecību
1967. gadā Scientific American sponsorēja Starptautisko papīra lidmašīnu konkursu, kas piesaistīja gandrīz divpadsmit tūkstošus dalībnieku un kura rezultātā tika izveidota Starptautiskā lielā papīra lidmašīnu grāmata. Mākslas menedžere Klāra Hobza konkursu atsāka 41 gadu vēlāk ar savu Jaunās tūkstošgades papīra lidmašīnu grāmatu. Uz šīm sacensībām Džeks Vegass pieteica šo lidojošo cilindru bērnu lidmašīnu klasē, kurā apvienoti planiera stila un šautriņu stila elementi. Tad viņš paziņoja: "Dažreiz viņš demonstrē pārsteidzošas planējošās īpašības, un esmu pārliecināts, ka viņš uzvarēs!" Tomēr cilindrs neuzvarēja. Bonusa punkti par oriģinalitāti.
Visdārgākā papīra lidmašīna tika izmantota kosmosa kuģī nākamajā lidojumā kosmosā. Degvielas izmaksas, kas izmantotas lidmašīnas nogādāšanai kosmosā ar atspole vien ir pietiekamas, lai šo papīra lidmašīnu varētu saukt par visdārgāko.
2012. gadā Pāvels Durovs (bijušais VK vadītājs) pilsētas dienā Sanktpēterburgā nolēma uzmundrināt tautas svētku noskaņojumu un sāka palaist pūlī lidmašīnas, kas izgatavotas no piectūkstošajām banknotēm. Kopumā tika izmestas 10 banknotes 50 000 rubļu vērtībā. Viņi stāsta, ka tauta gatavo akciju ar nosaukumu "Atdodiet sīknaudu Durovam", plānojot dāsno mediju magnātu apbērt ar maza nomināla metāla monētām.
Pasaules rekords garākā papīra lidmašīnas lidojumā ir 27,6 sekundes (skatīt iepriekš). Pieder Kenam Blekbērnam no Amerikas Savienotajām Valstīm. Kens ir viens no slavenākajiem papīra lidmašīnu modelētājiem pasaulē.
Pasaules rekords papīra lidmašīnas lidojuma attālumā ir 58,82 m Rezultātu uzstādīja Tonijs Flečs (Tonijs Flečs) no ASV Viskonsinas štata, 1985. gada 21. maijā un ir pasaules rekords.
1992. gadā vidusskolēni sadarbojās ar NASA inženieriem, lai izveidotu trīs milzīgas papīra lidmašīnas ar 5,5, 8,5 un 9 metru spārnu platumu. Viņu centieni bija vērsti uz lielākās papīra lidmašīnas pasaules rekorda labošanu. Ginesa rekordu grāmata noteikusi, ka lidmašīnai jānolido vairāk nekā 15 metrus, taču lielākais uzbūvētais modelis, kas redzams fotoattēlā, krietni pārsniedza šo rādītāju, nolidojot 35 metrus pirms nosēšanās.Papīra lidmašīnu ar lielāko spārnu platumu 12,22 m uzbūvēja Nīderlandes Delftas Tehnoloģiju universitātes Aviācijas un raķešu inženieru fakultātes studenti. Palaišana notika telpās 1995. gada 16. maijā. Modeli palaida 1 cilvēks, lidmašīna lidoja 34,80 m no trīs metru augstuma. Saskaņā ar noteikumiem lidmašīnai bija jānolido aptuveni 15 metri. Ja ne ierobežotā telpa, viņš būtu lidojis daudz tālāk.
Mazāko papīra lidmašīnas origami modeli zem mikroskopa ar pinceti salocīja Japānas kungs Naito. Lai to izdarītu, viņam bija nepieciešams papīra gabals ar izmēru 2,9 kvadrātmilimetrus. Kad lidmašīna bija izgatavota, tā tika novietota uz šūšanas adatas gala.
Dr. Džeimss Porters, Zviedrijas robotu ķirurģijas medicīnas direktors, salocīja nelielu papīra lidmašīnu, izmantojot da Vinci robotu, demonstrējot, kā ierīce nodrošina ķirurgiem lielāku precizitāti un veiklību nekā esošie instrumenti.
Projekts Space Plane. Šī projekta mērķis bija no kosmosa malas uz Zemi palaist simts papīra lidmašīnas. Katrai lidmašīnai starp spārniem bija jānēsā Samsung zibatmiņas karte ar uzrakstu. Space Plane projekts tika iecerēts 2011. gadā kā triks, lai parādītu, cik izturīgas ir uzņēmuma zibatmiņas kartes. Galu galā Samsung paziņoja par projekta panākumiem pat pirms tika saņemtas visas palaistās lidmašīnas. Mūsu iespaids: lieliski, kāda kompānija no kosmosa met uz Zemi lidmašīnas!
Visu laiku cilvēks ir centies atrauties no zemes un pacelties kā putns. Tāpēc daudzi cilvēki neapzināti mīl mašīnas, kas spēj tās pacelt gaisā. Un lidmašīnas attēls atsaucas uz brīvības, viegluma un debesu spēka simboliku. Jebkurā gadījumā lidmašīnai ir pozitīva vērtība. Visizplatītākais attēls papīra lidmašīna ir maza izmēra un ir meiteņu izvēle. Punktētā līnija, kas papildina zīmējumu, rada lidojuma ilūziju. Šāds tetovējums pastāstīs par bez mākoņiem bērnību, nevainību un zināmu īpašnieka naivumu. Tas simbolizē cilvēka dabiskumu, vieglumu, gaisīgumu un vieglumu.
Visas mūsu tikšanās nez kādēļ vienai, paturot atmiņā.
Par šo muļķīgo vēstuli jūs mani atvainosit, Dieva dēļ.
Es tikai gribu zināt, kā tu dzīvo bez manis.
Protams, jūs gandrīz neatceraties manu adresi uz aploksnes,
Un es esmu tavs – atceros no galvas... Lai gan, šķiet – kāpēc?
Jūs nedevāt solījumu rakstīt un pat atcerējāties,
Viņi īsi pamāja ar galvu: "Uz redzēšanos," un pamāja man.
Pabeigšu savu vēstuli, salocīšu savu papīra lidmašīnu
Un pusnaktī es iziešu uz balkona un ļausim viņam lidot.
Ļaujiet tai lidot tur, kur jūs, pēc manis pietrūkst, nelej asaras,
Un, nīkuļodams vientulībā, nesit zivis uz ledus.
It kā vētrainā jūrā ar vienkāršu riekstu čaumalu
Mans baltspārnotais pastnieks kuģo pusnakts klusumā.
Kā ievainotas dvēseles vaidi, kā trauslas cerības plāns stariņš,
Kas tik ilgus gadus, gan dienu, gan nakti, man spīd.
Lai pelēkais lietus naktī bungo pa pilsētas jumtiem,
Lido papīra lidmašīna, jo pie stūres stāv dūža pilots,
Nes vēstuli, un tajā ir tikai trīs loloti vārdi,
Ārprātīgi svarīgi man, bet, diemžēl, ne jums.
Šķietami vienkāršs maršruts – no sirds uz sirdi, bet tas ir tikai
To lidmašīnu jau neskaitāmo reizi kaut kur aiznesīs vējš...
Un jūs, nesaņemot vēstuli, nemaz neskumstiet,
Un tu nezināsi, ka es tevi mīlu... Tas arī viss...
© Aleksandrs Ovčiņņikovs, 2010
Un dažreiz, spēlējot pietiekami daudz lidmašīnu, meitenes kļūst par eņģeļiem:
Vai raganas
Bet tas ir cits stāsts...
Cilvēks lidos, paļaujoties nevis uz savu muskuļu spēku, bet gan uz prāta spēku.
(Ņ. E. Žukovskis)
Kāpēc un kā lido lidmašīna Kāpēc putni var lidot, lai gan tie ir smagāki par gaisu? Kādi spēki paceļ milzīgu pasažieru lidmašīnu, kas spēj lidot ātrāk, augstāk un tālāk par jebkuru putnu, jo tās spārni ir nekustīgi? Kāpēc planieris, kuram nav motora, var pacelties gaisā? Uz visiem šiem un daudziem citiem jautājumiem atbild aerodinamika – zinātne, kas pēta gaisa un tajā kustīgo ķermeņu mijiedarbības likumus.
Mūsu valsts aerodinamikas attīstībā izcilu lomu spēlēja profesors Nikolajs Jegorovičs Žukovskis (1847-1921) - "krievu aviācijas tēvs", kā viņu sauca V. I. Ļeņins. Žukovska nopelns ir tas, ka viņš pirmais izskaidroja spārna pacelšanas spēka veidošanos un formulēja teorēmu šī spēka aprēķināšanai. Žukovskis ne tikai atklāja likumus, kas ir lidojuma teorijas pamatā, bet arī pavēra ceļu straujai aviācijas attīstībai mūsu valstī.
Lidojot ar jebkuru lidmašīnu ir četri spēki, kuru kombinācija neļauj viņam nokrist:
Gravitācija ir nemainīgs spēks, kas velk lidmašīnu pret zemi.
Vilces spēks, kas nāk no dzinēja un virza lidmašīnu uz priekšu.
Pretestības spēks, kas ir pretējs vilces spēkam un ko izraisa berze, palēninot lidaparātu un samazinot spārnu pacēlumu.
celšanas spēks, kas veidojas, kad gaiss, kas pārvietojas pāri spārnam, rada samazinātu spiedienu. Ievērojot aerodinamikas likumus, viss paceļas gaisā lidmašīnas sākot ar vieglajām sporta lidmašīnām
Visas lidmašīnas no pirmā acu uzmetiena ir ļoti līdzīgas, taču, ja paskatās uzmanīgi, jūs varat atrast atšķirības. Tie var atšķirties pēc spārniem, astes, fizelāžas struktūras. No tā ir atkarīgs viņu ātrums, lidojuma augstums un citi manevri. Un katrai lidmašīnai ir tikai savs spārnu pāris.
Lai lidotu, jums nav nepieciešams plivināt spārnus, jums ir jāliek tiem kustēties attiecībā pret gaisu. Un šim spārnam vienkārši jāziņo par horizontālo ātrumu. No spārna mijiedarbības ar gaisu radīsies pacelšana, un tiklīdz tā vērtība izrādīsies lielāka vērtība paša spārna svars un viss, kas ar to saistīts, sāksies lidojums. Lieta paliek maza: uztaisīt piemērotu spārnu un spēt to paātrināt līdz vajadzīgajam ātrumam.
Vērīgi cilvēki jau sen pamanīja, ka putniem ir spārni, kas nav plakani. Apsveriet spārnu, kura apakšējā virsma ir plakana un augšējā virsma ir izliekta.
Gaisa plūsma uz spārna priekšējās malas ir sadalīta divās daļās: viena plūst ap spārnu no apakšas, otra - no augšas. No augšas gaisam ir jāiet nedaudz ilgāk nekā no apakšas, tāpēc no augšas arī gaisa ātrums būs nedaudz lielāks nekā no apakšas. Ir zināms, ka, palielinoties ātrumam, spiediens gāzes plūsmā samazinās. Arī šeit gaisa spiediens zem spārna ir augstāks nekā virs tā. Spiediena starpība ir vērsta uz augšu, tas ir pacelšanas spēks. Un, ja pievienosit uzbrukuma leņķi, tad pacelšanas spēks palielināsies vēl vairāk.
Kā lido īsta lidmašīna?
Īsts lidmašīnas spārns ir asaras formas, kas nozīmē, ka gaiss, kas iet pāri spārna augšdaļai, pārvietojas ātrāk nekā gaiss, kas iet caur spārna apakšdaļu. Šī gaisa plūsmas atšķirība rada pacēlumu un lidmašīna lido.
Un galvenā ideja šeit ir šāda: gaisa plūsmu sadala divās daļās spārna priekšējā mala, un daļa no tās plūst ap spārnu pa augšējo virsmu, bet otrā daļa pa apakšējo virsmu. Lai abas plūsmas saplūstu aiz spārna aizmugurējās malas, neradot vakuumu, gaisam, kas plūst ap spārna augšējo virsmu, attiecībā pret lidaparātu jāpārvietojas ātrāk nekā gaisam, kas plūst ap apakšējo virsmu, jo tam ir ceļot lielāku attālumu.
Zems spiediens no augšas ievelk spārnu iekšā, bet lielāks spiediens no apakšas to spiež uz augšu. Spārns iet uz augšu. Un, ja pacelšanas spēks pārsniedz lidmašīnas svaru, tad pati lidmašīna karājas gaisā.
Papīra lidmašīnām nav formas spārnu, kā tad tās lido? Pacēlumu rada to plakano spārnu uzbrukuma leņķis. Pat ar plakaniem spārniem var redzēt, ka gaiss, kas virzās pāri spārnam, pārvietojas nedaudz garāku attālumu (un kustas ātrāk). Pacēlumu rada tāds pats spiediens kā profila spārniem, taču šī spiediena atšķirība, protams, nav tik liela.
Lidmašīnas uzbrukuma leņķis ir leņķis starp gaisa plūsmas ātruma virzienu uz korpusu un raksturīgo garenvirzienu, kas izvēlēts uz korpusa, piemēram, gaisa kuģim tas būs spārna horda, tas ir ēkas gareniskā ass, šāviņam vai raķetei tā ir to simetrijas ass.
taisns spārns
Taisnā spārna priekšrocība ir tā augstais pacelšanas koeficients, kas ļauj būtiski palielināt spārna īpašo slodzi, līdz ar to samazināt izmēru un svaru, nebaidoties no ievērojama pacelšanās un nosēšanās ātruma palielināšanās.
Trūkums, kas nosaka šāda spārna nepiemērotību virsskaņas lidojuma ātrumam, ir straujš gaisa kuģa pretestības pieaugums.
delta spārns
Delta spārns ir stingrāks un vieglāks nekā taisnais spārns, un to visbiežāk izmanto virsskaņas ātrumā. Delta spārna izmantošanu galvenokārt nosaka izturības un konstrukcijas apsvērumi. Delta spārna trūkumi ir viļņu krīzes rašanās un attīstība.
SECINĀJUMS
Ja modelēšanas laikā tiek mainīta papīra lidmašīnas spārna un deguna forma, tad var mainīties tās lidojuma diapazons un ilgums.
Papīra lidmašīnas spārni ir plakani. Lai nodrošinātu gaisa plūsmas atšķirību no augšas un zem spārna (lai veidotos lifts), tam jābūt noliektam noteiktā leņķī (uzbrukuma leņķis).
Lidmašīnas garākajiem lidojumiem nav stingras, taču tām ir liels spārnu plētums un tās ir labi līdzsvarotas.
Lai izgatavotu papīra lidmašīnu, jums būs nepieciešama taisnstūra papīra lapa, kas var būt gan balta, gan krāsaina. Ja vēlaties, varat izmantot piezīmju grāmatiņu, xerox, avīžpapīru vai jebkuru citu pieejamu papīru.
Pamatnes blīvumu topošajai lidmašīnai labāk izvēlēties tuvāk vidējam, lai tā aizlidotu tālu un tajā pašā laikā nebūtu pārāk grūti salocīt (uz pārāk bieza papīra parasti ir grūti salabot ieloces un tie izrādās nevienmērīgi).
Mēs pievienojam vienkāršāko lidmašīnas figūru
Iesācējiem origami cienītājiem labāk sākt ar vienkāršāko lidmašīnas modeli, kas visiem pazīstams kopš bērnības:
Tiem, kuriem neizdevās salocīt lidmašīnu saskaņā ar instrukcijām, šeit ir video pamācība:
Ja jums skolā apnika šī iespēja un vēlaties paplašināt savas papīra lidmašīnu būves prasmes, mēs jums pateiksim, kā soli pa solim veikt divas vienkāršas iepriekšējā modeļa variācijas.
tālsatiksmes lidmašīnas
Soli pa solim foto instrukcija
- Salokiet taisnstūrveida papīra lapu uz pusēm gar lielāko pusi. Mēs noliecam divus augšējos stūrus līdz lapas vidum. Iegūto stūri pagriežam ar “ieleju”, tas ir, pret sevi.
- Mēs noliecam iegūtā taisnstūra stūrus līdz vidum, lai lapas vidū parādītos mazs trīsstūris.
- Mēs noliecam nelielu trīsstūri uz augšu - tas nofiksēs nākotnes lidmašīnas spārnus.
- Mēs salokām figūru pa simetrijas asi, ņemot vērā, ka mazajam trīsstūrim jāpaliek ārpusē.
- Mēs noliecam spārnus no abām pusēm līdz pamatnei.
- Mēs uzstādījām abus lidmašīnas spārnus 90 grādu leņķī, lai lidotu tālu.
- Tādējādi, netērējot daudz laika, mēs iegūstam tālu lidojošu lidmašīnu!
Saliekamā shēma
- Salokiet papīra taisnstūrveida loksni gar tās lielāko malu uz pusēm.
- Mēs noliecam divus augšējos stūrus līdz lapas vidum.
- Mēs iesaiņojam "ielejas" stūrus pa punktētu līniju. Origami tehnikā “ieleja” ir loksnes daļas salocīšana pa noteiktu līniju virzienā “pret tevi”.
- Mēs pievienojam iegūto figūru pa simetrijas asi tā, lai stūri būtu ārpusē. Noteikti pārliecinieties, ka topošās lidmašīnas abu pušu kontūras sakrīt. Tas ir atkarīgs no tā, kā tas lidos nākotnē.
- Mēs saliekam spārnus abās lidmašīnas pusēs, kā parādīts attēlā.
- Pārliecinieties, vai leņķis starp lidmašīnas spārnu un tās fizelāžu ir 90 grādi.
- Izrādījās tik ātra lidmašīna!
Kā panākt, lai lidmašīna lidotu tālu?
Vai vēlaties uzzināt, kā pareizi palaist papīra lidmašīnu, kuru tikko izgatavojāt ar savām rokām? Pēc tam uzmanīgi izlasiet tās pārvaldības noteikumus:
Ja tiek ievēroti visi noteikumi, bet modelis joprojām nelido, kā jūs vēlētos, mēģiniet to uzlabot šādi:
- Ja gaisa kuģis pastāvīgi cenšas strauji pacelties uz augšu un pēc tam, izveidojot cilpu, pēkšņi nolaižas, ietriecoties zemē ar degunu, tai ir nepieciešams jauninājums, palielinot deguna blīvumu (svaru). To var izdarīt, nedaudz saliekot degunu papīra modelis iekšpusē, kā parādīts attēlā, vai no apakšas piestiprinot tai saspraudi.
- Ja lidojuma laikā modelis nelido taisni, kā vajadzētu, bet uz sāniem, aprīko to ar stūri, noliecot daļu spārna pa līniju, kas parādīta attēlā.
- Ja lidmašīna iekrīt astē, tai steidzami nepieciešama aste. Apbruņots ar šķērēm, padariet to par ātru un funkcionālu jauninājumu.
- Bet, ja modelis testu laikā nokrīt uz sāniem, visticamāk, neveiksmes iemesls ir stabilizatoru trūkums. Lai tos pievienotu dizainam, pietiek ar lidmašīnas spārnu saliekšanu gar malām pa līnijām, kas norādītas ar punktētajām līnijām.
Piedāvājam arī jūsu uzmanību video instrukcijai interesanta lidmašīnas modeļa izgatavošanai un testēšanai, kas var ne tikai lidot tālu, bet arī neticami ilgi:
Tagad, kad esat pārliecināts par savām spējām un jau esat pieķēris vienkāršu lidmašīnu locīšanu un palaišanu, mēs piedāvājam instrukcijas, kas jums pateiks, kā izgatavot sarežģītāka modeļa papīra lidmašīnu.
Stealth lidmašīna F-117 ("Nighthawk")
bumbvedēju lidmašīna
Izpildes shēma
- Paņemiet taisnstūrveida papīra lapu. Taisnstūra augšējo daļu salokām dubultā trīsstūrī: lai to izdarītu, mēs saliecam taisnstūra augšējo labo stūri tā, lai tā augšējā puse sakristu ar kreiso pusi.
- Pēc tam pēc analoģijas mēs noliecam kreiso stūri, apvienojot taisnstūra augšējo daļu ar tā labo pusi.
- Caur iegūto līniju krustpunktu veicam locījumu, kuram beigu beigās jābūt paralēlam taisnstūra mazākajai malai.
- Pa šo līniju mēs salokām iegūtos sānu trīsstūrus uz iekšu. Jums vajadzētu iegūt attēlu, kas parādīts 2. attēlā. Mēs iezīmējam līniju lapas vidū apakšējā daļā, pēc analoģijas ar 1. attēlu.
- Mēs apzīmējam līniju, kas ir paralēla trijstūra pamatnei.
- Mēs apgriežam figūru uz aizmuguri un noliecam stūri pret sevi. Jums vajadzētu iegūt šādu papīra dizainu:
- Atkal mēs pārvietojam figūru uz otru pusi un noliecam divus stūrus uz augšu, pēc augšējās daļas saliekšanas uz pusēm.
- Pagrieziet figūru atpakaļ un salieciet stūri uz augšu.
- Mēs salokām kreiso un labo stūri, kas apvilkti attēlā, saskaņā ar 7. attēlu. Šāda shēma ļaus mums panākt pareizu stūra saliekšanu.
- Mēs noliecam stūri prom no sevis un salokām figūru pa vidējo līniju.
- Mēs virzām malas uz iekšu, atkal salokām figūru uz pusēm un pēc tam uz sevi.
- Galu galā jūs saņemsiet tādu papīra rotaļlietu - bumbvedēju!
Bumbvedējs SU-35
Cīnītājs "Pointed Hawk"
Soli pa solim izpildes shēma
- Mēs ņemam taisnstūra papīra gabalu, saliecam to uz pusēm gar lielāko malu un iezīmējam vidu.
- Mēs noliecamies virzienā "pret sevi" divus taisnstūra stūrus.
- Mēs noliecam figūras stūrus pa punktētu līniju.
- Mēs salokām figūru pāri tā, lai asais leņķis būtu pretējās puses vidū.
- Mēs pagriežam iegūto figūru otrā pusē un veidojam divas krokas, kā parādīts attēlā. Ir ļoti svarīgi, lai krokas nebūtu salocītas līdz viduslīnijai, bet gan nelielā leņķī pret to.
- Mēs noliecam iegūto stūri pret sevi un tajā pašā laikā pagriežam stūri uz priekšu, kas pēc visām manipulācijām atradīsies izkārtojuma aizmugurē. Jums vajadzētu iegūt formu, kā parādīts attēlā zemāk.
- Mēs noliecam figūru uz pusēm no sevis.
- Mēs nolaižam lidmašīnas spārnus pa punktētu līniju.
- Nedaudz noliecam spārnu galus, lai iegūtu tā sauktos spārnus. Tad izpletām spārnus tā, lai tie veidotu taisnā leņķī ar fizelāžu.
Papīra cīnītājs ir gatavs!
Cīnītājs Planing Hawk
Ražošanas instrukcijas:
- Mēs ņemam taisnstūrveida papīra lapu un iezīmējam vidu, salokot to uz pusēm gar lielāko pusi.
- Mēs noliecam uz iekšu līdz vidum divus taisnstūra augšējos stūrus.
- Mēs apgriežam loksni uz aizmuguri un noliecam krokas virzienā "pret sevi" līdz centra līnijai. Ir ļoti svarīgi, lai augšējie stūri nelocītu. Tam vajadzētu izskatīties kā šis skaitlis.
- Mēs pagriežam kvadrāta augšējo daļu pa diagonāli pret mums.
- Mēs salokām iegūto figūru uz pusēm.
- Mēs iezīmējam kroku, kā parādīts attēlā.
- Mēs uzpildām degvielu topošās lidmašīnas fizelāžas taisnstūrveida daļā.
- Mēs noliecam spārnus uz leju pa punktētu līniju taisnā leņķī.
- Izrādījās tāda papīra lidmašīna! Jāskatās, kā tas lido.
Iznīcinātājs F-15 Eagle
Lidmašīna "Concorde"
Ievērojot dotās foto un video instrukcijas, dažu minūšu laikā ar savām rokām vari izgatavot papīra lidmašīnu, ar kuru spēlēšanās kļūs par patīkamu un izklaidējošu laika pavadīšanu gan Tev, gan Taviem bērniem!
Kā izgatavot papīra lidmašīnu - 13 DIY papīra lidmašīnu modeļiDetalizētas shēmas dažādu papīra lidmašīnu izgatavošanai: no visvienkāršākajām "skolas" lidmašīnām līdz tehniski pārveidotiem modeļiem.
standarta modelis
Modelis "Glider"
Modelis "Uzlabots planieris"
Modelis "Scat"
Modelis "Kanārijputni"
Modelis "Delta"
Modelis "Shuttle"
Modelis "Neredzams"
Modelis "Taran"
Hawkeye modelis
Modelis "Tornis"
Modelis "Adata"
Modelis "Kite"
Interesanti fakti
1989. gadā Endijs Čiplings nodibināja Paper Aircraft Association, bet 2006. gadā notika pirmais papīra lidmašīnu lidošanas čempionāts. Sacensības notiek trīs disciplīnās: garākā distance, garākā plānošana un akrobātika.
Neskaitāmie mēģinājumi ik pa laikam palielināt laiku, kad papīra lidmašīna paliek gaisā, noved pie nākamo barjeru pārvarēšanas šajā sporta veidā. Kenam Blekbērnam pasaules rekords piederēja 13 gadus (1983-1996) un to atkal ieguva 1998. gada 8. oktobrī, iemetot papīra lidmašīnu telpās tā, ka tā gaisā noturējās 27,6 sekundes. Šo rezultātu apstiprināja Ginesa rekordu grāmatas pārstāvji un CNN reportieri. Blackburn izmantoto papīra lidmašīnu var klasificēt kā planieri.