Как летают планёры | Статья в журнале «Юный ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 4 мая, печатный экземпляр отправим 8 мая.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Научный руководитель:

Рубрика: Спецвыпуск

Опубликовано в Юный учёный №3 (44) март 2021 г.

Дата публикации: 09.04.2021

Статья просмотрена: 140 раз

Библиографическое описание:

Сычев, А. Д. Как летают планёры / А. Д. Сычев, И. С. Лигор. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2021. — № 3.1 (44.1). — С. 75-77. — URL: https://moluch.ru/young/archive/44/2482/ (дата обращения: 25.04.2024).



Статья погружает нас в увлекательный мир воздухоплавания и авиации. На основе исторических, теоретических и практических исследований раскрывает принцип «подъёмной силы крыла».

Ключевые слова: авиация, планер, крыло самолёта, подъемная сила крыла самолета.

Меня давно заинтересовала тема авиации. Ещё в детском саду, мы с друзьями делали макеты разных самолётов. И для наших самолетов создали целый аэропорт с аэродромом, диспетчерской башней и инженерными сооружениями. Понаблюдав за полётами самодельных моделей самолётов, мне захотелось узнать секрет полётов аппаратов, которые тяжелее воздуха и попробовать сделать свой планер. Всегда интересно узнавать что-то новое для себя и экспериментировать. Как самолёт или планер держится в воздухе? Какие крылья нужны аппарату, который тяжелее воздуха? В чем заключаются секреты профиля крыла? Чтобы получить ответы на эти вопросы, я решил провести исследование.

Проблема заключается в том, что современные дети большую часть времени проводят за компьютерными играми и перед телевизором.

Я считаю, что изготавливать планеры своими руками не только полезно, потому что знакомишься с миром авиации, учишься работать с разными инструментами,но и очень интересно и увлекательно,так как ты сам смастерил себе почти настоящий планер.

Этот материал можно использовать на уроках окружающего мира, истории, труда, для проведения внеклассных мероприятий, в группах продленного дня.

Актуальность работы в том, что она имеет большое практическое значение.

Целью работы являлось познакомиться с историей авиации и изучить процесс создания подъёмной силы крыла.

В ходе работы решались следующие задачи:

— изучить различные виды профилей крыльев планера;

— познакомиться с материалами и техническими средствами, необходимыми для создания крыльев планера;

— создать планер с разными видами профилей крыла;

— опытным путем выявить лучший профиль крыла планера для полёта.

В настоящее время можно отметить возросший интерес к изучению авиатехники.

Официальная история авиации началась в 1903 году с полётов братьев Райт, когда их первый самолёт преодолел 36 метров за 12 секунд на высоте 3 метра. Это был первый полноценный полёт человека на аппарате тяжелее воздуха, оснащённого двигателем внутреннего сгорания, и парящего на крыльях.

Стремление человека летать, можно найти, рассматривая и изучая историю человечества. Икар и Леонардо да Винчи, братья Монгольфье, Александр Федорович Можайский, все эти люди внесли свой вклад в историю авиации.

Первым изобретателем полноценного несущего в воздухе крыла, принято считать немецкого инженера Отто Лилиенталя (родился 23 мая 1848 года). Именно этот человек создал науку о планеризме и разгадал загадку профиля крыла птиц. За свою жизнь Отто Лилиенталь совершил, на построенных им планерах более 2-х тысяч полётов.

А вот создал науку о крыльях, наш соотечественник Николай Егорович Жуковский.Большое количество целенаправленных экспериментов, проведенных Жуковским и его учениками, постепенно приводили Николая Егоровича к открытию фундаментального закона аэродинамики — закона о подъемной силе крыла.

Виды профилей авиационных крыльев

В аэродинамике профиль –форма поперечного сечения крыла или другой гидроаэродинамической конструкции.

Рассмотрим упрощенную схему воздействия физических сил на крыло самолёта.

Крыло имеет несимметричный профиль снизу и сверху.

Непрерывный поток воздуха разделяется крылом на две части, одна из которых проходит над крылом, а другая под ним. Поскольку профиль несимметричен, то для того чтобы снова сойтись за крылом в одной точке «верхнему» потоку нужно проделать больший путь, чем «нижнему», поэтому воздуху над крылом приходится двигаться с большей скоростью чем под ним.

Согласно закону Бернулли статическое давление в потоке уменьшается с ростом скорости потока, поэтому в потоке над крылом статическое давление будет ниже. Разница давлений в потоке под крылом и над ним и составляет подъемную силу.

А для демонстрации этой идеи достаточно простого гибкого и легкого листа бумаги. Берем лист, подносим его ко рту, и дуем над ним чтобы создать модель, в которой поток воздуха над листом бумаги движется быстрее чем под ним. С первой или второй попытки лист бумаги презрев тяготение, действительно поднимается под действием подъемной силы вверх.

Профиль крыла можно создать разными способами используя различную технику. Рассмотрим несколько самых популярных и интересных видов профилей крыла.

Симметричные, двояко выпуклые, выпукло вогнутые, плоско выпуклые, S — образные.

1) Симметричные профили.

Профили крыла (Тысячи их), изображение №5

Симметричные или профили с очень малой кривизной применяются на скоростных самолетах, а также на не скоростных самолетах для органов оперения.

2) Двояко-выпуклые профили

Профили крыла (Тысячи их), изображение №6

с большой кривизной верхней и нижней поверхностей профиля обеспечивают не только высокую несущую способность, но и большую прочность и жесткость крыла. Как правило, такие профили используются на скоростных тяжелых самолетах (транспортных и пассажирских).

3) Плоско-выпуклые профили

Профили крыла (Тысячи их), изображение №7

имеют средние несущие способности, являются простыми в производстве и применяются на не скоростных самолетах.

4) Выпукло–вогнутые профили

Профили крыла (Тысячи их), изображение №8

имеют большую несущую способность и в основном применялись на первых самолетах начала прошлого века. Они обеспечивают наибольшую подъемную силу при малых скоростях полета. На современных самолетах такая форма профиля создается искусственно при отклонении закрылков.

5) “S” образные профили

Профили крыла (Тысячи их), изображение №9

— это самоустойчивые профили, применяются на самолетах со схемой бесхвостка для продольной балансировки самолета.

Для изготовления своего макета планера и испытания на нём различных профилей крыла, я выбрал самый доступный материал экструзированный пенополистирол или как его в народе называют «потолочка», такое название он получил за использование в потолочных декоративных плитах.

Из инструментов мне пригодились: струбцины, канцелярский нож, строительный угольник и шлифовальная шкурка. Сборку делал на строительном клее для потолочных плит, он сильно пахнет, но очень хорошо клеит. Сначала я нашел в интернете чертежи свободнолетающего планера. Перенёс размеры на плиту «потолочки» и вырезал ножом.

Так как задачей исследования было сравнение разных профилей крыла, я сделал три типа крыльев: крыло с плоским профилем, как было на чертежах из интернета; крыло с выпукло–вогнутым профилем; крыло с плоско-выпуклым профилем.

Самое сложное было сделать крыло с крыло с плоско-выпуклым профилем. Его потребовалось собирать из четырёх элементов и тщательно обрабатывать все края.

Наконец все три крыла были готовы, и можно было приступить к испытаниям.

Для определения характеристик разных типов крыльев, я провёл экспериментальные пуски планера, поочередно меняя крылья.

В ходе пусков планера измерялась дистанция полёта планера и время нахождения в воздухе. Измерительными приборами выступили строительная рулетка и смартфон с программой «секундомер». Моими помощниками были одноклассники. Они помогали мне производить замеры.

В ходе испытаний наилучшие характеристики на моём планере продемонстрировало крыло с «Выпукло–вогнутым профилем», что наглядно подтверждается историей авиации, ведь подобного рода крылья ставились на первые самолёты в начале ХХ века, а мой планер очень похож на них по лётным данным.

Я провёл мастер-класс по изготовлению модели планера для своих одноклассников. В результате, каждый кто хотел, сделали свои модели и мы устроили соревнование по дальности и времени полёта планеров. Таким образом, я нашёл практическое применение своим моделям.

Вывод можно сделать следующий, что создавать модели самолётов своими руками не только интересно, но и полезно. Хотя это долгий и трудоёмкий процесс, но он многому может научить. Он помогает развивать знания, воображение, учит быть терпеливым, усидчивым и последовательным.

Приоткрыв некоторые секреты в создании малой авиации, и продемонстрировав аэродинамический опыт одноклассникам, я заинтересовал их и теперь каждый из них может, приложив немного усилия и терпения создать свой собственный планер. И как выяснилось, создавать свои модели самолетов и играть в них, намного интереснее,чем сидеть в телефоне или за компьютерными играми.

Литература:

  1. Белоусов Ю.А «Я познаю мир» Детская энциклопедия. «Авиация».- М.: «Издательство Астрель», «Олимп», «Фирма «Издательство АСТ», 2000.
  2. Военно-авиационный словарь. — М.: Воениздат, 1966. — 472 с.
  3. В. С. Шергин, А.И Юрьев «Что такое? Кто такой?» детская энциклопедия. Т.2. — М.: АСТ, 2007.

4. http://www.parkflyer.ru/ru/blogs/view_entry/10339/

5. https://flyings.guru/blog/aircraft-model-airfoils/

6. https://habr.com/ru/post/369603/

7. http://rc-aviation.ru/mtech/avia/77-techsgib

8. http://rc-aviation.ru/chertplosk/112-planspalners

9. http://rc-aviation.ru/mtech/avia/60-klei

10. https://ru.wikipedia.org/аэродинамический профиль



Ключевые слова

авиация, планер, крыло самолёта, подъемная сила крыла самолета
Задать вопрос