Вторник, 21.11.2017, 15:17
Приветствую Вас Гость | RSS
Пятнадцатая олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Четырнадцатая олимпиада (2016/17 уч.год)

Есть ли будущее у орнитоптеров?

Калик Константин Александрович

15 лет

МБОУ СОШ села Красный Ключ

с. Красный Ключ, Нуримановский район, Республика Башкортостан

Луцкая Лариса Алексеевна, учитель МБОУ СОШ с. Красный Ключ


Историко-исследовательская работа на тему « Есть ли будущее у орнитоптеров?»

 

План

 

1.Введение.

2.Орнитоптер Леонардо да Винчи.

3.Дальнейшие разработки орнитоптеров.

4.Современное конструирование орнитоптеров.

5.Современная классификация орнитоптеров.

6.Конструирование орнитоптера в домашних условиях.

7.Заключение.

8. Источники информации.

 

 

Введение

    

 

     На протяжении всей своей истории человек предпринимал  попытки подняться в небо.  Древние, имея перед глазами пример птиц, не могли представить иного способа полета.   В завораживающем своей легкостью парении птицы древние мифотворцы видели надежду на осуществление мечты подняться в небо.  Именно поэтому первые летательные аппараты создавались по их подобию. Легенда о машущем полете жива со времен древних греков. Нам знаком миф Древней Греции об Икаре, сыне Дедала, рассказанный Овидием. По преданию, Дедал, попавший в плен к царю Миноса вместе со своим сыном Икаром, долго искал способ бежать и наконец,  нашел его. «Если нельзя уйти ни по земле, ни по воде, то я убегу такой дорогой, где Минос бессилен: я улечу по  воздуху»,- говорит Дедал. Согласно повествованию, он долго собирает перья птиц для того, чтобы сделать крылья для себя и своего сына. Когда крылья были готовы, беглецы поднимаются на них в небо. Икар, забыв предостережения отца, взмывает слишком высоко - воск, скрепляющий перья тает на солнце и мальчик, падая в море, погибает.

     Однако попытки подняться в небо не были оставлены. «Мы встречаем опять беспочвенные попытки летать на аппаратах, наивно имитирующих птиц, или новые исследования... частично повторяющие исследования Леонардо...» Так писал об этом времени замечательный советский ученый в области ракетно-космической техники М.К. Тихонравов в своей книге «Полет птиц и машины с машущими крыльями». Более того, точно такие же попытки повторяются в 30-х годах нашего столетия и, по крайней мере, в проектах, неистребимо живут до наших дней.

     Целью моей работы является изучение известных   истории проектов по созданию орнитоптеров и перспектив их развития в будущем.

     Задачи:

1) Изучить сведения по теме, используя научно-популярную литературу, ресурсы Интернет;

2) собрать интересные факты об орнитоптерах;

3) попытаться самостоятельно, используя чертежи и схемы, собрать модель орнитоптера;

4) подготовить материал для классных часов.

     Орнитоптер (от греческого ornithos "птица" и pteron "крыло") – воздушное судно тяжелее воздуха, которое  поддерживается в полете за счет реакций воздуха с его плоскостями, которым придается маховое движение. В русском языке также есть синонимы этого слова – махолет и птицекрылый или машущекрылый летательный аппарат.

     В XI веке бенедиктинский монах Оливье из Мальмсбер совершил полет с вершины монастырской стены с помощью крыльев, сделанных, согласно описанию полета Дедала и Икара, из склеенных между собой перьев. Ему удалось пролететь 120 шагов, после чего он упал и сломал ноги. Неудачи, падения не помешали человеку вновь и вновь подниматься в небо.  Желание покорить небо оказалось сильнее страха. 

 

 

Орнитоптер Леонардо да Винчи

 

 

      Пожалуй, самым известным конструктором  орнитоптеров  был Леонардо да Винчи.  Это  был «универсальный человек» - преуспел в живописи, скульптуре, музыке, математике, архитектуре… Леонардо был убежден, что «человек, преодолевающий сопротивление воздуха с помощью больших искусственных крыльев, может подняться в воздух».  Уверенный в своей правоте, он придумал аппарат, который позволил бы  человеку парить в воздухе, как птица, размахивая большими механическими крыльями, приводимыми в движение только силой мышц. Чтобы сконструировать  орнитоптер, Леонардо да Винчи детально изучал анатомию птичьего крыла. На основе своих наблюдений за птицами, летучими мышами, стрекозами, Леонардо создал десятки изображений разных летательных конструкций, которые имели интересные инженерные решения.  До наших дней сохранились  чертежи   нескольких моделей орнитоптеров.  Свой первый летательный аппарат Леонардо да Винчи построил  в 1485-1487 годах. В этом орнитоптере человек должен  был находиться в лежачем положении. Для полета планировалось задействовать его силу рук и ног. Ноги вдеты в стремена так, что одна нога поднимает крыло, другая опускает, а затем наоборот. Крылья конструкции сгибаются и вращаются при помощи веревок и рычагов.  Это должно было создать помимо подъемной силы, силу направленную вперед, необходимую для горизонтального  полета.

 

                   

                                                            Летательная конструкция Леонардо да Винчи

 

     Леонардо  не только привел подробное описание конструкции, но и дал рекомендации об испытаниях аппарата. В его записях были найдены следующие строки: "Этот прибор ты испытаешь над озером и наденешь в виде пояса длинный мех, чтобы при падении не утонуть. Надобно также, чтобы опускание крыльев производилось силою обеих ног одновременно, дабы ты мог задерживаться и балансировать, опуская одно крыло быстрее другого, смотря по надобности, так, как ты видишь, это делают коршуны и другие птицы. И притом опускание посредством двух ног всегда бывает более мощным, чем посредством одной... А поднимание крыльев должно совершаться силою пружины или, если хочешь, рукою, а еще лучше поднятием ноги, это - лучше, потому что руки у тебя тогда свободнее".

     Еще одним вариантом орнитоптера, предложенным Леонардо, был аппарат, в котором человек должен был осуществлять взмахи крыльями, наподобие велосипедиста вращая ногами колеса, соединенные рычагами с силовой конструкцией крыльев. На рисунке мы видим нечто похожее на  колокольчик, подвешенный перед лицом "пилота". Многие исследователи до сих пор не могут разгадать,  что же это могло быть. Возможно - это маятник, необходимый для индикации положения в пространстве. Ведь примерно в 1485 г. ученый сделал эскиз такого устройства.

 

 

Аппарат, в котором человек, наподобие велосипедиста, вращая ногами, мог приводить в движение крылья

    

     Наиболее известный проект Леонардо да Винчи - орнитоптер-лодка.  Эту модель он разработал примерно в 1487 году.

Орнитоптер - лодка

     Вероятно для того, чтобы взлететь, человек должен был сидеть или стоять в лодке, двигая соединенные с крыльями рычаги. Еще один рычаг был необходим для поворотов горизонтального руля, который по форме напоминает хвост птицы.

     В конце 1480 года Леонардо да Винчи создает большую модель летательного аппарата с парой крыльев. Стоящий в чаше человек приводит в движение крылья с помощью системы блоков. Интересный факт: в этой конструкции было убираемое с помощью тросов шасси. Сам Леонардо рассуждал так:  «Я решил, что стоять на ногах лучше, чем лежать плашмя, ибо прибор никогда не может перевернуться вверх ногами…».  Считается, что эта конструкция – одна из наименее удачных конструкций орнитоптеров Леонардо да Винчи. Большие размеры не оставляли шанса подняться этому аппарату в воздух.

 

 

Аппарат, в котором человек, наподобие велосипедиста, вращая ногами, мог приводить в движение крылья

          Однако попыток поднять человека в небо Леонардо да Винчи не оставлял. Наблюдение за птицами натолкнуло его на   мысль о том, что основная тяга в полете создается концевыми частями крыла. Наконец в самом конце XV в. Леонардо делает чертеж совершенно нового проекта орнитоптера - с крылом, состоящим из двух шарнирно соединенных частей. Взмахи должны были осуществляться внешними частями, составляющими около половины общей площади крыла. Данная идея, являющаяся первым шагом в зарождении концепции аппарата с неподвижным крылом - самолета, нашла практическое воплощение в последнем десятилетии XIX века в экспериментах знаменитого немецкого пионера авиации О. Лилиенталя. Известно, что тот пробовал совершать полеты с планером, концы крыла приводились в движение от закрепленного на его теле двигателя.

 

 

Орнитоптер с крыльями, состоящими из двух шарнирно соединенных частей

     Следующий шаг Леонардо связан с исследованием им механизма парящего и планирующего полета пернатых. Он пришел к выводу: «...Когда птица находится в ветре, она может держаться на нем без взмахов крыльями, ибо ту же роль, которую при неподвижном воздухе крыло выполняет в отношении воздуха, выполняет движущийся воздух в отношении крыльев при неподвижных крыльях».

     Основываясь на этом принципе Леонардо, приходит к выводу: не человек должен крыльями отталкивать воздух, а ветер должен ударять в крылья и нести их в воздухе, как движет он парусный корабль. Тогда пилоту летательной машины необходимо будет только обеспечивать равновесие с помощью крыльев. «Не нужно много силы, чтобы поддерживать себя и балансировать на своих крыльях и направлять их на путь ветров и управлять своим курсом, для этого достаточно небольших движений крыльями», - пишет Леонардо да Винчи в 1505 году.  Опираясь на разработанную им концепцию, ученый задумал создать новый тип летательного аппарата. Скорее всего, он должен был принципиально отличаться от орнитоптеров прежних лет. По мнению итальянского исследователя творчества Леонардо да Винчи Р. Джакомелли, это мог быть моноплан с размахом крыльев приблизительно 18 м, предназначенный для полетов в восходящих потоках воздуха (по современной терминологии - планер-паритель). Крылья были подвижные, но по сравнению с предшествующими проектами подвижность их была весьма ограничена и служила бы только для балансировки. Пилотируемая "искусственная птица" должна была стартовать с вершины горы Монте Чечери (гора Лебедя) в окрестностях Флоренции и, подхваченная вертикальными потоками, подняться в воздух.  В предвкушении события, в своем «Трактате о полете птиц» Леонардо да Винчи писал: «Большая птица начнет первый полет со спины своего исполинского лебедя, наполняя вселенную изумлением, наполняя молвой о себе все писания, - вечной славой гнезду, где она родилась». Однако Италии не суждено было стать родиной планеризма. Загруженный многочисленными заказами, Леонардо так и не смог приступить к осуществлению своей идеи.

     Дальнейшие рассуждения привели Леонардо да Винчи к мысли, что необходимо построить такой аппарат, который приводил бы себя в движение сам. Человек же должен сохранять полную свободу, чтобы управлять им. Эта идея была близка к идее постройки аэроплана. Не хватало лишь одного – идеи мотора.

     Работы Леонардо да Винчи долго оставались безвестными. Но, анализируя историю развития взглядов на авиацию, можно сделать однозначный вывод: идея самолета зародилась не сама по себе, а "выросла" из проектов аппаратов с машущим крылом, автором первых из которых был великий Леонардо.

Дальнейшие разработки орнитоптеров

     История развития авиации свидетельствует, что накоплением научных знаний с постановкой практических опытов с летательными моделями интенсивно занимались во всём мире в 40-80-х годах позапрошлого столетия. В своей работе мы попытаемся систематизировать отдельные факты попыток освоения воздушного пространства в отдельно взятых странах.

 Орнитоптеры в России

     Много интересных сведений о попытках русского человека взлететь можно почерпнуть, прочитав статью Эдуарда Кудрявцева «Создание махолета: от гадкого утенка до белого лебедя». Приведем несколько выписок:

-  1699 г. Стрелец Вязанский Серов делал в Ряжске крылья. Из крыльев голубей великие, и по своей обыкновенности хотел лететь, но только поднялся аршин на 7, перекувырнулся и упал на спину, но не больно.  (Из дела в воеводской канцелярии 1693 года).

-  1724 года в селе Пихлеце Рязанской провинции: прикащик Перемышлева фабрики Островков вздумал летать по воздуху. Зделал крылья из бычачьих пузырей, но не полетел; после зделал как тесемки… По сильному ветру подняло его выше человека, и кинуло на вершину дерева и едва сошел расцарапавшись весь.  (из записок Боголенова).

- 1720 года в селе Ключе, недалеко от Ряжска, кузнец Черная Гроза называвшийся зделал крылья из проволоки, надевал их как рукава; на вострых концах надеты были перья самые мягкие как пух из ястребков и рыболовов, и по приличию на ноги тоже как хвост, а на голову как шапка с длинными мягкими перьями; летал так мало дело ни высоко ни низко, устал и опустился на кровлю церкви, но поп крылья сжег, а его (кузнеца.— Э. К.) едва не проклял. (Из дела воеводы Воейкова 1730 года).

     Но как ни интересны  факты, все это “дела давно минувших дней, преданье старины глубокой”. А как же наш уже ушедший век? Как далеко продвинулись изобретатели от модели махолета с мотором из скрученной резины, так называемой “птичкой Пено” (фамилия французского ученого), которая, махая крылышками, пролетела десяток метров, пока хватило завода?

     1871 год. Кандидат Санкт-Петербургского университета Михневич придумал конструкцию птицелета.  Машущие крылья шарнирно прикреплялись к перекладине, а концы их стягивались пружинами. Давление воздуха должно было поднимать крыло вверх, пружина — оттягивать.

Однако идея не была одобрена.

 

 

Птицелёт Михневича 1871 г.

           В 1895 году в Петербурге на выставке новейших изобретений состоялся показ незаконченного орнитоптера конструкции  А.Н. Костикова-Алмазова. Его высота составляла порядка 4-х метров. У конструкции было собственное имя "Летательный экипаж XX-го века", которое дал ему изобретатель. После выставки Костиков -  Алмазов через газету обратился к населению с просьбой собрать средства для завершения своих работ: “Прошу добрых людей помочь мне во имя человеческой гуманности построить упомянутый экипаж, дабы возродить в полусветной стране России новое техническое творчество. Мне требуется на окончание 300 рублей, на алюминий 200 руб., на парусину и другие материалы 350 руб. Кроме того, требуется два мотора: в 50 сил и 30 сил. Прошу, нельзя ли будет воспользоваться для полета”. Однако спонсоры так и не были найдены. 

     Примерно в эти же годы инженер Татаринов на выделенные правительством средства  разрабатывал свою модель орнитоптера. Крылья он выбрал с зонтичной поверхностью. На них располагались самооткрывающиеся клапаны как и в конструкции Дегена. Была предусмотрена установка двигателя. Однако работа так и не была окончена.

       Первый махолёт, построенный в России в начале ХХ века больше известен как орнитоптер Смурова. Аппарат имел мотоциклетный двигатель в 3,5 л.с., от которого имелся привод на крылья и колёса. По замыслу автора, аппарат должен был разгоняться на старте тяговым усилием своих передних колёс от двигателя, а после переключения двигателя на крылья – взлетать. Параметры махолета, сконструированного Смуровым: частота взмахов 60-80 в минуту, площадь крыльев 13,5 кв.м., масса пустого аппарата 80 кг, из неё двигателя 26 кг. Орнитоптер был построен В.М. Смуровым в Сибири. В Москву был  привезён в 1913 году, где изобретатель впервые пробовал испытывать его на московском аэродроме в присутствии Н.Е. Жуковского. Однако при испытаниях орнитоптер не взлетел. 

 

 

Махолёт Смурова 1901г.

      «Лета́тлин» — безмоторный индивидуальный летательный аппарат, орнитоптер. Концептуальное произведение искусства Владимира Татлина, осуществлённое им с бригадой помощников в 1929—1932 годах. «Летатлин» был сделан в трёх почти идентичных экземплярах, из которых, с некоторыми утраченными деталями, сохранился один.  Непосредственно к воплощению замысла орнитоптера Татлин приступил в 1929 году. В бригаду помощников вошли Г. А. Сотников, Г. С. Павильонов, А. В. Щепицын, А. Е. Зеленский, студенты Вхутеина, хирург М. А. Гейнце, лётчик-инструктор А. В. Лосев.

     Специальная мастерская для изготовления орнитоптера была устроена в угловой башне Новодевичьего монастыря. В мае 1932 года в Итальянском дворике Музея изящных искусств  прошла выставка, на которой был представлен «Летатлин». Испытания одного из аппаратов не состоялись из-за повреждений при транспортировке. После ликвидации мастерской в Новодевичьем монастыре орнитоптер так и не был опробован. После смерти в 1953 году Татлин «вернулся» в Новодевичий монастырь уже без «Летатлина» — захоронением праха в колумбарии Новодевичьего кладбища.

Не имея возможности хранить аппараты из-за больших размеров в своей мастерской, Татлин передал все три экземпляра в различные ведомства. «Летатлин № 1» находился, по сведениям Татлина, в фондах выставки «Художники РСФСР за 15 лет». «Летатлин № 2», по мнению Татлина, в 1933 году находился в Центральном совете Всесоюзного общества изобретателей. Оба экземпляра были этими ведомствами безответственно утрачены.

     Единственный сохранившийся вариант аппарата «Летатлин № 3» (с некоторыми утраченными деталями) в 1933 году, по сведениям Татлина, находился в Музее Осовиахима и затем, после нескольких перемен в организации авиационных музеев, поступил в Центральный государственный музей авиации и космонавтики имени Н. Е. Жуковского в городе Монине (в настоящее время Центральный музей Военно-воздушных сил Российской Федерации).

     «Летатлин № 3» изначально был предназначен автором не для полётов, а для визуального восприятия — как самодостаточное художественное произведение. Именно по этой причине он был оставлен Татлиным без скрывающей конструкцию «обтяжки».

 

Орнитоптер Владимира Татлина – Летатлин, 1932 г.

       В 1935 году Б.И Черановский проводит   опыты по полётам на орнитоптерах-планерах. Последний, получил наименование БИЧ-18. Он испытывался по специальной программе, которая предусматривала испытания его сначала как планера, а затем как орнитоптера. Конструкция представляла собой биплан с шарнирно закреплёнными крыльями, которые приводились в движение пилотом. Маховое движение заключалось в переменном сближении и разведении крыльев (конструкция типа "двойных ножниц"). 10 августа 1937 г. пилот Р.А. Пищуев совершил первый полет. Испытания выявили хорошие качества планера, а вторая часть испытаний показала, что машущий режим не дает значительного эффекта. Причина заключалась в постоянстве угла установки крыльев и их жестком аэродинамическом профиле. Дальнейшие испытания летательного аппарата были прекращены.

 

 

Планёр-орнитоптор Б.И. Черановского (БИЧ- 18, 1935 г.)

     Значительный вклад в изучение машущего полета внесли академики М.К. Тихонравов, Г.И. Петров. В 1981 году  группа студентов и инженеров под руководством профессора М.К. Тихонравова осуществила и продемонстрировала машущий полет. С тех пор ими были испытаны радиоуправляемые модели махолетов весом 7-10 кг; созданы проекты больших пилотируемых машущекрылых летательных аппаратов различного назначения. Завершено проектирование пилотируемого человеком махолета, способного перелететь через Ла –Манш.

     Помимо вышеперечисленных разработок так же можно было бы рассказать об орнитоптерах  конструкторов:   А. Ю. Маноцкий (1955 г.), Д.И. Ильин (1965 г.), А. Шиуков и В.Андрев, В. А.Киселёв (1981 г.), В.М.Топоров (1983-1992 г.).

 

 

Птицелет Дмитрия Ильина

 

 

Конструкция Маноцкова «Кашук»

      Большой вклад в изучение машущего полета и создание махолетов внес инженер Владимир Михайлович Топоров. Команда под его руководством создала несколько моделей махолетов. В 1983 году была разработана модель «Илона» весом 3,5 кг. Она отрывалась от земли, взлетала, но сразу же падала. Годом позже была сконструирована еще одна  резиномоторная модель РМ-4 для полета с меньшими скоростями, чем у "Илоны". Малые скорости позволяли страховать модель при полете несложным приспособлением типа удочки рыболова. Однажды модель оторвалась от асфальта и пролетела 17,5 секунд.                                            

     В 1987 году  создали полноразмерный махолет "Истина" с мотором от мотоцикла "Планета-Спорт", под человека.

  

 

Махолёты Владимира Михайловича Топорова

       В 1987 году "Истину" испытывал на авиасалоне в Тушино летчик-испытатель Владимир Макагонов (с сосновыми крыльями, с хвостовым колесом). Аппарат все же оторвался  от земли, несмотря на свой вес (170 кг). Это зафиксировали видеокамеры. Махолет на малых скоростях разворачивался "задом - наперед".  Зимой 1988-1989 года махолет "бегал" ровно, не задевал на пруду рыбаков и в конце зимы два раза оторвался от земли где-то на полметра, затем (16 апреля) провалился в воду.  Позднее были созданы модели «Петруша», «Джордано», «Невидимка», «Азазель».

  

Разработки орнитоптеров за рубежом

     Конструкторы всего мира работали над созданием модели, имитирующей полет птицы. Уже в 1647 году первая модель аэроплана с мотором совершила полет. Ее разработчиком был итальянец Титус Ливио Бураттини. Описание этого аппарата сохранилось до наших дней: он имел четыре пары крыльев и хвостовое оперение. Две средние пары были неподвижны,  движение по принципу орнитоптера осуществлялось за счет пружин, установленных на передней и задней парах крыльев. Через восемь лет Роберту Гуку удалось повторить эксперимент и запустить в воздух свою модель орнитоптера. 

    Во Франции  в 1781 году Бланшар  объявил о своем изобретении в газете «Журналь де Пари». На крестообразной подставке должно было располагаться судно полтора метра длиной и три четверти шириной, состоящее из тоненьких палочек. Крылья,  образующие зонт диаметром 6 метров предполагалось крепить на двух деревянных стойках. Однако изобретатель публике представил совсем другую конструкцию.

          Густав Труве в 1801 году предоставил во французскую Академию наук оригинальный орнитоптер (механическая птица). Этот летательный аппарат  напоминал сказочного дракона с распущенными крыльями. Крылья были прикреплены к ножкам подковообразной изогнутой трубки. Последовательное повышение и понижение давление воздуха в этой трубке приводили к колебательным движениям её ножек, а вместе сними и крыльев. Такие движения вызывались последовательными взрывами патронов, помещенных в самодействующем револьверном барабане на 12 выстрелов. На этих зарядах орнитоптер мог пролететь 75 метров. После последнего взрыва он опускался на землю красивым скользящим полетом. Модель весила 3.5 килограмма.

 

 

Модель Густава Труве 1821 г.

     В Австрийской столице - Вене, изобретатель Яков Деген разрабатывает свой орнитоптер. Он сконструировал  модель со створчатыми крыльями парашютного типа, которые поднимались прямо вверх и опускались также. Летательный аппарат получил название ортоптер и являлся разновидностью орнитоптера. Построен он был из камыша, тонкой, пропитанной лаком бумагой, шелковых шнурков и древесины. В крыльях имелись 1200 клапанов, которые при движении крыльев вниз закрывались, а при движении вверх открывались. Свои опыты с ортоптером изобретатель проводил,  подвешивая его к противовесам. Затем перешел к экспериментам с воздушным шаром, который заменил противовесы. Этим достигалось распределение подъёмной силы примерно поровну между воздушным шаром и крыльями.  12 ноября 1808 года в присутствии публики, при тихой погоде ему удалось подняться в воздух, а затем удачно приземлиться. Однако ошибка конструктора заключалась именно в использовании воздушного шара, который даже при небольшом ветре оказался помехой. При этом полёт не состоялся, ортоптер даже не оторвался от земли.

     Во Франции орнитоптеры изобретал Винцент де-Гроф.   Его махолёт имел крылья площадью около 20 кв.м., укрепленные в верхней части прямоугольной деревянной рамы. Пилот располагался посреди этой рамы стоя и ногами приводил крылья в движения. Дальнейшие усовершенствования этой конструкции не дали желаемого результата. Тогда изобретать решил прибегнуть к содействию воздушного шара, чтобы совершить с него спуск на своем орнитоптере. Он считал, что это поможет определить направление дальнейшего совершенствования летательного аппарата. В помощь он призвал  английского воздухоплавателя по имени Симмонс. Их полёт состоялся 9 июля 1874 года. Воздушный шар вылетел из Лондона вместе с подвешенным под ним орнитоптером весом в 125 кг и его изобретателем. На высоте нескольких метров Симмонс отцепил орнитоптер. При спуске крылья под давлением воздуха поднялись вверх и надломились. Изобретатель разбился, упав на шоссе.               В 1897 году Инженер Артур Штенцель в Альтоне (Германия) изготовил орнитоптер больших размеров. Его каркас был стальным с обтяжкой уже из прорезиненной ткани. Размах крыльев составлял 9.32 метра. Вес орнитоптера - 32 килограмма. Причём из этого веса 17.5 килограмм приходилось на двигатель в 3 лошадиные  силы, работавший  на сжатой углекислоте. Не смотря на наличие двигателя, орнитоптер летать самостоятельно не мог. Однако будучи подвешенным на проволоку при каждом взмахе крыльев мог самостоятельно продвигаться на три метра.

 

 

Махолёт Винцента де-Грофа  1874 г.      Модель  Артура Штенцеля 1897 г.

         В 1928 году во Флориде, в Сан-Августине, изобретатель Уайт произвел ряд опытов со своим орнитоптером. Конструкция, созданная им  в 1927 году вобрала в себя все новое, что могла дать лучшая в мире американская промышленность. Каркас орнитоптера Уайта был сварен из хромомолибденовых цельнотянутых бесшовных труб. Относительно короткий восьмифутовый (меньше 2.5 метров) аппарат имел крылья, размахом в целых девять метров, по непонятной причине не гладкие, а с имитацией перьев зачем-то. Для чего так? Видимо, изобретатель хотел сэкономить вес на всём, и в части веса ему это удалось. Окончательный вес аппарата составил всего-навсего 53.5 килограмма, - что неплохо даже по современным меркам. Оставался последний шаг - законченная в 1928 году машина готовилась "попробовать воздух на вкус".  При пробном полёте аппарат разбился.

 

 

 

Модель  изобретателя Уайта

 

Современное  конструирование  орнитоптеров

 

     Современные конструкторы продолжают работать над созданием орнитоптеров. Причем работа ведется по двум направлениям: создание моделей – беспилотников и создание моделей, способных поднять в небо человека.

    

Создание пилотируемых орнитоптеров

 

     Инженер-исследователь Мемориального института в городе Колумбусе, штат Огайо, Т. Харрис и преподаватель авиакосмического машиностроения Принстонского университета Д. Деларье создали двухметровую радиоуправляемую модель, но каких-либо выдающихся результатов не добились. Потом они попробовали построить пилотируемый аппарат с размахом крыла 18 м, однако проект так и не был реализован. Параллельно над проблемой машущего полета, работал руководитель летно-исследовательской лаборатории имени Распета при университете штата Миссисипи Д. Беннет. Он испытывал радиоуправляемые орнитоптеры, поднимавшиеся на тросе за автомобилем. Беннет также пришел к невеселому выводу: «Должно быть, существует веская причина, объясняющая, почему братья Райт не построили махолет». Уже в наше время за дело взялись профессионалы из британских ВВС во главе с Роем Андервудом. Используя лучшие материалы и технологии, воссоздали птицу Леонардо, но она так и не полетела. Американский конструктор Пол Маккриди, знаменитый своим самолетом с мускульным приводом, перелетевшим в 1979 г. Ла-Манш, построил в 1986 году модель птерозавраса с машущим крылом. Модель запускалась с помощью катапульты, затем она планировала, включалось машущее крыло, но так, чтобы медленные движения крыла с малой амплитудой просто не мешали модели планировать. Это была лишь внешняя имитация машущего полета. В итоге модель была продана в Смитсоновский музей.

     Еще один проект разрабатывался американо-канадской группой, возглавляемой профессором Торонтского университета Джеймсом Делоуриером. В сентябре 1991 года им удалось продемонстрировать полёт радиоуправляемой модели весом 3,36 кг. В 2002 году появились сообщения, что Делоуриер построил пилотируемый махолет, который никак не может взлететь. Его обсчет по опубликованным данным показал, что этот аппарат и не мог летать. Однако полет состоялся в 2006 году, но только при помощи дополнительного ракетного двигателя. Делоуриер сам не считает это осуществлением машущего полета.

 

 

Современные пилотируемые орнитоптеры

(2006 г., Торонто, конструктор Делоуриер)

     2 августа 2010 года в Тоттенхэме - канадской провинции Онтарио,   "Снежная птица", конструкции Тодда Рейчерта проходит лётные испытания. Взлёт происходит при буксировке автомобилем. Орнитоптер держится в воздухе 19.3 сек. и преодолевает 145 м. со скоростью 25км/ч. Характерно, что при размахе крыльев в 32 м. вес летательного аппарата составляет всего 42 кг. В 2013 году орнитоптер разместили в Канадском музее авиации и космонавтики.

Орнитоптеры-беспилотники

     Команда изобретателей из технологического университета Делфта (Нидерланды) разработали автономный летательный аппарат, который держится в воздухе, благодаря маховым движениям крыльев. Получившее название DelFly Explorer, устройство способно самостоятельно ориентироваться в воздухе, избегая столкновений с преградами, а запаса его аккумулятора хватает на 9 минут движения. Аппарат имеет размах крыльев в 28 см, а общий вес конструкции составляет всего 20 грамм.

 

 

Летательный аппарат DelFly Explorer

     Миниатюрный робот-махолёт  от американской компании AeroVironment размером примерно с настоящую птичку-колибри, научился выполнять различные фигуры высшего пилотажа и показал способность к зависанию и маневрированию с высокой точностью. Первые испытания он прошел  еще в 2009 году. Модель может разгоняться до 18 км/ч и весит всего 19 грамм.                                                                                                                                   Еще один беспилотник называется Park Hawk. Это серийный орнитоптер проекта FlappingFlight. В полете летательный аппарат повторяет движения живой птицы. Он способен набирать высоту или снижаться, меняя интенсивность взмаха крыльями. От других представителей орнитоптеров, эту модель отличает полет в режиме «мгновенного планирования». Аппарат перестает двигать крыльями и планирует в воздухе, как это получается у птиц. Для этого достаточно нажать кнопку на ПДУ. Технические характеристики: вес – около 370 г., длина – 69 см, размах крыльев – 107 см, общая площадь крыльев – 2 420 квадратных сантиметров. Park Hawk демонстрирует высокую точность в полете.       

 

Орнитоптер   Park Hawk       Миниатюрный робот-махолёт     

    Большой интерес к  БПЛА - орнитоптерам проявляют  военные. Армия нуждается в БПЛА, которые будут, не просто похожи на птиц: она хочет, чтобы те летали так же тихо и манёвренно, как настоящие пернатые, — а это значит, что ей нужны орнитоптеры.  

 

 

        В настоящее время орнитоптеры-беспилотники широко используются в различных областях жизнедеятельности человека: геология, гражданское строительство, нефтедобыча, картография… Да и среди обычных людей немало любителей производить фотосъемку, закрепив видеокамеру на управляемый орниптоптер-беспилотник.

Современная классификация орнитоптеров

     Работа не будет полностью представлена без указания видов орнитоптеров. Вернемся к определению орнитоптера. Итак, орнитоптер -   это воздушное судно тяжелее воздуха, которое поддерживается в полете в основном за счет реакций воздуха с его плоскостями, которым придается маховое движение. Среди разновидностей орнитоптеров можно указать:   

•        планёр-орнитоптер – аппарат, который поднимается в воздух с посторонней помощью (например, с буксировкой, с помощью лебедки…);

•        моторный орнитоптер –  аппарат, снабженный двигателем;

•        ортоптер – птицекрылый летательный аппарат;

•        орнитоптер на мускульной тяге (мускулолет) – аппарат, приводимый в движение мускульной энергией пилота.

 

Конструирование  орнитоптера в домашних условиях

    

      Изучая научно-популярную литературу, ресурсы Интернет по данной теме, я решил сконструировать свою модель орнитоптера. Готовые чертежи и схемы  найти в Интернете довольно легко.  Тем более,  что на отдельных сайтах можно найти пошаговое описание работы. Процесс  создания модели занял  довольно много времени, требовал  усидчивости, аккуратности  и терпения.

 

                                                                                     

 

Моя модель орнитоптера

        Я решил провести испытания модели в различных условиях. Полученные результаты представлены ниже в таблице.

Условия испытания

Дальность полета (метр)

Продолжительность полета (секунда)

В помещении

7 м.

10 с.

На улице в ветреную погоду

15 м.

12 с.

На улице при отсутствии ветра

8 м.

11 с.

 

     По результатам испытаний можно сделать вывод - моя модель летает непродолжительное время. Но и это большая удача для начинающего. Думаю, что в дальнейшем попытаюсь создать модель с наиболее лучшими характеристиками.

 

Заключение

        Изучив научно-популярную литературу по данной теме, я пришел  к следующим выводам:

1.      Идея подняться в воздух во все времена привлекала человечество. Первым изобретателем орнитоптера следует считать Леонардо да Винчи. Его последователи пошли гораздо дальше. Сегодня наиболее перспективными направлениями можно считать – создание роботов-орнитоптеров и создание пилотируемых орнитоптеров. Первое направление получило более широкое развитие (появились новые, сверхпрочные и сверхлегкие материалы, новый инструментарий), второе  так же развивается, но  успешных моделей пилотируемых орнитоптеров пока так и не появилось. Однако и это направление следует считать перспективным. Надеюсь, что новейшие разработки орнитоптеров-беспилотников станут основой для создания пилотируемых моделей.

2.      У орнитоптеров есть свои достоинства и недостатки. К достоинствам можно отнести:

•        высокая маневренность;

•        способность летать на маленьких скоростях;

•        не имеют ограничений по весу;

•        экономичны;

•        не загрязняют окружающую среду.

Из недостатков следует выделить сложность управления полетом.

 Источники информации

  1. А. Родных. Птицекрылые машины, орнитоптеры и ортоптеры, их описание, история и применение в жизни. Л., 1929, с.1-46
  2. Д.Воронин. Воспарит ли мускололет?.. //Юный техник. -1998 г.- №7. - с.38-42
  3. И.Виноградов. Человек на крыльях // Юный техник. -1958 г.- №5. - с.38-44
  4. Мускололет вертолетного типа. URL:  https://ru.wikipedia.org/wiki/Мускулолёт  
  5. Первые летательные аппараты. URL:  http://oko-planet.su/science/sciencediscussions/58574-pervye-letatelnye-apparaty.html  
  6. Национальные и регистрационные знаки воздушных судов. URL:  http://aviadocs.net/icaodocs/Annexes/an07_cons_ru.pdf  
  7. Радиоуправляемые модели.  Орнитоптер Park Hawk. URL: http://rc-aviation.ru/forum/topic?id=3985  
  8. Несостоявшийся невидимка: орнитоптер Джорджа Уайта. URL: http://strangernn.livejournal.com/493225.html  
  9. Человек-стрекоза. URL: http://zhurnalko.net/=nauka-i-tehnika/tehnika-molodezhi/1993-11--num11  
  10.  Робот Nano Hummingbird URL: http://gizmod.ru/2011/02/25/robot-kolibri_pokazal_svoi_sposobnosti/  

 

 

Категория: Четырнадцатая олимпиада (2016/17 уч.год) | Добавил: Service (03.12.2016) | Автор: Калик Константин Александрович E W
Просмотров: 820 | Комментарии: 11 | Рейтинг: 4.4/31
Всего комментариев: 11
11  
Спасибо.

10  
Очень много любопытных фактов из истории полетов. Интересно было познакомиться с собранным материалом.

9  
Очень интересно!

6  
хорошая и интересная статья smile

5  
Интересная статья, все доступно и понятно изложено happy

2  
Работа очень интересная! Но, во первых проблема с рисунками, а во вторых, надо правильно оформить источники информации согласно ГОСТ.
Вот образец:

1. Циолковский К. Дирижабль, стратоплан и звездолет как три ступени величайших достижений СССР//Гражданская авиация.- 1933.- №9.- С. 7-8

2. АТЛАНТ-транспортная технология будущего. URL: http://rosaerosystems.ru/atlant/obj757  (дата обращения 12.10.2015)

3. Инфантьев В. Мамонты шагают в будущее. Л., 1971. С. 1-128

1
1  
Закачайте правильно рисунки.

3  
Как это сделать? Посоветуйте, пожалуйста.

4  
"Для вставки изображений используйте кнопку "Choose File" (выбрать файл). Ниже поля редактирования текста. Выбирайте файл на вашем компьютере и копируйте  код типа "$ IMAGE1 $" (код появится после загрузки файла). Изображение будет показано в том месте, куда вы вставите этот код." источник: http://olymp.as-club.ru/publ....-1-0-75

7  
Спасибо!

8  
Не за что smile

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Переводчик
...
ВНИМАНИЕ!
ПРИЁМ ЗАЯВОК ОТКРЫТ!
ТЕСТИРОВАНИЕ ОТКРЫТО!
ПРИЁМ РАБОТ ОТКРЫТ!

Google+
Их многие читают
Ахметшин Тимур Рамилевич (35048)
Зарипова Рузиля Ильфатовна (20156)
Щур Илья Андреевич (18891)
Нурсултан Данияр Ербулатович (17699)
Нурсултанов Данияр Ербулатович (17086)
Перемота Алексей Юрьевич (14228)
Миргазетдинова Розалия (13114)
Комлев Фёдор Михайлович (12994)
Щур Илья Андреевич (12852)
Киселёв Андрей Валерьевич (12816)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2017