Пятница, 24.11.2017, 06:44
Приветствую Вас Гость | RSS
Пятнадцатая олимпиада
QR-код сайта
Форма входа
...
Главное меню
ОБЩАЕМСЯ
Архив
...
Грант Президента
Поиск
Система Orphus
Главная » Статьи » Архив работ » Одиннадцатая олимпиада (2013/14 уч.год)

Воздушные змеи: детские забавы или практическая аэронавтика?

Козлов Тимофей

Воздушные змеи: детские забавы или практическая аэронавтика?
 
Если вдуматься, то на полёт воздушного змея тоже действуют определённые законы. 
Мало кто знает историю появления и развития воздушного змея, классификацию воздушных змеев и прочую информацию о них.

 

Введение

Давайте узнаем, какая цель стоит перед нами при выполнении этой работы. Разберёмся в значении слова «аэронавтика».  Аэронавтика  — от греч. аэр — воздух и наута - плавающий, мореплаватель — управляемые или неуправляемые полёты в атмосфере Земли на летательных аппаратах легче воздуха. Итак, аэронавтика – это воздухоплавание. Давайте посмотрим сначала на историю воздушного змея.

История

Первый воздушный змей был изобретён в Китае. К сожалению, точную дату первого запуска точно не определили, но известно, что это было в IV- III веках до н. э. Имя точного изобретателя так же неизвестно, но есть  предположения: Мо Цзы, Гун Шубань или Хань Синь.

Существует не очень достоверное предание, согласно которому изобретение змея было обусловлено войной. Это событие относится к 300 г до н.э. Генерал китайской армии Хань-Чинь вел боевые действия против восставших, которые укрылись в крепости Вейань-Конг. Император приказал любой ценой взять крепость.

Прямые атаки не имели успеха, поэтому решено было сделать подкоп, через который можно было бы проникнуть в город.

 Поразмыслив некоторое время, умный генерал нашел остроумное решение. Он изготовил небольшую рамку из бамбука, которую обтянул бумагой. К рамке был привязан противовес, а с другой стороны конец длинной тонкой бечевки, смотанной в клубок. Дождавшись нужного ветра, изобретатель запустил свою конструкцию и разматывал клубок до тех пор, пока змей не достиг стен крепости.

 

Смотав бечеву, генерал определил точное расстояние до стены. Остальное было только делом времени. Подкоп вскоре был сделан, и крепость пала.

В дальнейшем воздушные змеи стали забавой, известной во всём Китае. Они использовались на праздниках (воздушные змеи в виде драконов). В те далекие времена в воздух поднимались огромные полотнища, по форме напоминающие головы сказочных птиц, животных, драконов, на конце которых крепился длинный пушистый хвост. Отсюда видимо и пошло название этих удивительных аппаратов - змеи. Их раскраска была настолько фантастически пестрой, что ее трудно описать словами.

Не прошло и ста лет, как воздушный змей обратил на себя внимание военных. Во время войны его использовали для передачи сигналов. Например: зелёный воздушный змей означал «в атаку», красный – «отступаем» и т.п.

Известен случай, когда предводитель армии, осаждавший город, приказал изготовить тысячи гигантских воздушных змеев с изображениями воинов. Когда рассвет освятил Землю, осажденные увидели, что к стенам их города подступает армия, состоящая из тысячи крылатых воинов.

Но имеют ли значение в современной авиации воздушные змеи? Кажется, чем может быть связан какой-то воздушный змей с современным самолётом?

Из древних записок Марко Поло (во время его путешествия по Китаю, 1275 – 1292)  мы узнаём , что были случаи, когда человек поднимал в воздух животное (или самого себя) при помощи воздушного змея. Смотрите, ведь человек при этом поднимался в воздух! Но ведь в дальнейшем для этого использовались дельтапланы,  планеры, дирижабли, аэростаты и, в конце концов, - самолёты! Значит, можно предполагать, что изобретение воздушного змея толкнуло людей на изобретение других летательных аппаратов.

Вернёмся к началу

Воздушные змеи – практическая аэронавтика? Правда ли это, и как это доказать?

Змеи разной формы имеют свои преимущества и недостатки. Давайте рассмотрим классификацию воздушных змеев.

Flat – плоские воздушные змеи. Образно представляют собой плоскую пластину прямоугольной или любой другой формы, к которой подвязан леер при помощи уздечки. Уздечка задает змею определенный угол атаки змея относительно ветра, что и вызывает подъемную силу. Все плоские змеи требуют наличие большого хвоста для поддержания устойчивого полета.

Bowed — категория воздушных змеев, с земли очень напоминающая плоских. Однако данный вид воздушных змеев является дальнейшим развитием плоских в плане устойчивости. Для придания устойчивости данные змеи имеют изгиб или излом в продольной оси, что как бы приподнимает концы крыла и создает v-образное крыло. Такое решение придает значительный запас устойчивости

 

               

1.       Плоские воздушные змеи

Плоские змеи в плане могут выполняться во всевозможных формах, начиная от квадрата и заканчивая фантазией художника. Рассмотрим основные из них.

1.1   Прямоугольный воздушный змейПрямоугольный воздушный змей является самым распространенным примером воздушных змеев из учебников, однако он мало отличается устойчивостью от своих "больших" собратьев. Змей имеет три планки: две из них служат диагоналями («крестом»), а третья находится вверху и скрепляет диагонали. По контуру будущего змея натягивают прочную нить, соединяющую все уголки, и наклеивают обтяжку из бумаги или ткани. Змей обязательно оснащается длинным и достаточно тяжелым хвостом для придания ему устойчивости в полете.

1.2   Воздушный змей DiamondDiamond (bowed diamond) – ромбовидный змей. Каркас изготавливается в виде пересекающихся реек. Относится к категории bowed. Существует много схем для придания змею вогнутости, например использование центральной крестовины, где поперечные рейки идут под некоторым углом, или натягивание тетивы на поперечной рейке. При большой v-образности такому змею не нужен хвост, однако при значительном увеличении v-образности змей теряет в подъемной силе. Уздечка чаще всего подвязывается к продольной рейке в двух местах.

1.3   Delta воздушный змейDelta (дельта, bowed delta) – змей, в плане напоминающий дельтакрыло. Каркас несколько сложнее, так как требуется не менее трех реек, которые жестко закреплены в виде треугольника (две консольные и одна поперечная). Особенность конструкции в том, что при полете давление ветра придает изгиб консольным рейкам и змей принимает v-образную форму. Дополнительную устойчивость придает так же купольность обшивки. При этом чем сильнее дует ветер, тем устойчивее ведет себя змей. Эту форму получили модели спортивных управляемых воздушных змеев. Возможность управления достигается использованием двухлеерной схемы. Оба леера пилот держит в руках. Изменяя натяжение лееров, добиваются управляемого полета.

1.4   Воздушный змей РоккакуРоккаку - этот шестиугольный японский змей (отсюда его название) родом из средне японского региона Ниигата на побережье Японского моря. Имеет центральную рейку и две поперечных. Поперечным рейкам придается изогнутая форма (форма bowed), за счет этого змеи типа роккаку весьма устойчивы даже без хвостов.

1.5   Воздушный змей BermudaBermuda (бермудский) – воздушный змей, как правило, шестигранной формы. Конструкция представляет собой несколько плоских реек, пересекающихся в центре. По периметру реек натянута тетива, придающая жесткость конструкции. Парус уже натягивается между рейками и тетивой. Требует наличие длинного хвоста.

2.       Коробчатые воздушные змеи

 

Коробчатые змеи появились как результат развития плоских. Люди заметили, что вертикальные поверхности очень сильно влияют на стабильность полета змея. Так появился первый змей в виде коробки. Коробчатые змеи в большинстве своем не нуждаются в хвосте.

2.1   Коробчатый воздушный змей Ромбический - наиболее простой коробчатый змей, не сложен по устройству, устойчив в полёте и легко запускается. Основу его составляют четыре продольные рейки (лонжероны). Между ними вставлены две крестовины, каждая из которых состоит из двух реек-распорок. Обтяжка змея изготавливается из двух полосок бумаги или синтетической ткани. Таким образом, получаются две коробки — передняя и задняя.

2.2   Коробчатый змей ПоттераПоттера - коробчатый воздушный змей, для увеличения подъемной силы имеет специальные открылки. Он состоит из четырех продольных реек (лонжеронов) и четырех парных поперечных реек-крестовин, двух коробок и двух открылков.

3.       Бескаркасные воздушные змеи

 

К бескаркасным относятся змеи не имеющие жестких частей. Форму змей принимает, раздуваясь за счет набегающего потока воздуха. Отсюда два достоинства этих змеев - вероятность поломки при падении равна нулю и компактность при транспортировке. Второе преимущество позволяет изготавливать змеев очень больших размеров.

3.1   Бескаркасный змей SledSled (сани) – это воздушный змей с не жестким каркасом. В полете его оболочка поддерживает форму за счет ветра, как бы надувается. Используются всего две продольные рейки, вшитые в оболочку, которые не соединяются между собой. Эти рейки поддерживают форму оболочки и не дают ей скомкаться. Змей такого типа довольно капризно себя ведет при порывистом ветре. Для устойчивого полета змею обязательно требуется длинный хвост.

3.2   Бескаркасный змей Sled foilSled foil – дальнейшее развитие змея предыдущей модели. В данной конструкции вообще нет жестких элементов. Жесткость куполу придают надуваемые набегающим потоком воздуха цилиндры. Создаваемого давления в сужающихся к задней кромке змея цилиндрах вполне достаточно, чтобы держать купол расправленным в полете. Однако у змея такой конструкции есть и недостатки, например купол может запросто скомкаться при затихании ветра и это приведет к падению змея, даже если ветер поднимется вновь, купол самостоятельно уже не может расправиться. Ему так же присущи определенные трудности с запуском. Но неоспоримое преимущество того, что змей невозможно поломать, позволило данной конструкции продолжить свое развитие.

3.3   Бескаркасный змей Super Sled foilSuper Sled foil – еще одно развитие "саней". Три надувные секции делают этот змей более устойчивым к сложениям. Так же позволяет изготовить этот змей значительных размеров и получить значительную тягу. Может быть использован для подъема предметов, в том числе фотоаппарата.

3.4   FlowFormFlowForm – змей очень распространенной конструкции, так как является одним из самых устойчивых бескаркасных одно стропных воздушных змеев. При правильной проработке в ровный ветер может летать без хвоста. Однако в сильный и порывистый ветер использование хвоста все же рекомендуется. Змей очень часто используют для подъема предметов (Lifters), проведения аэрофотосъемки путем подъема фотокамеры (KAPing). Могут быть изготовлены действительно гигантских размеров, площадь в 3 кв.м считается самой обычной. Так же изготавливаются с большим количеством секций, шесть, восемь и даже больше. Для уменьшения лобового сопротивления змея, и как следствие, увеличения угла затяжки, на задней кромке есть отверстие, способствующее сквозному проходу воздуха сквозь змей - отличительная черта всех "Флоуформов".

 

3.5   Кайт ParafoilParafoil (Парафойл) - особый подкласс бескаркасных воздушных змеев. Змеи данного типа изготавливаются из воздухонепроницаемой ткани с замкнутыми внутренними пространствами и воздухозаборником, обращённым в сторону набегающего потока. Воздух, проникая в воздухозаборное отверстие, создает внутри замкнутого пространства змея избыточное давление и надувает воздушный змей подобно воздушному шару. Однако конструкция змея такова, что надуваясь, змей принимает определённую аэродинамическую форму, которая способна создать подъемную силу змея. Существует много разновидностей змеев — парафойлов: одно стропные, двух стропные управляемые, четырёх стропные управляемые. Двух стропные в основном это пилотажные змеи, или кайты площадью до 3 кв.м. Четырёхстопные — это змеи достаточно большей площади от 4 кв.м, используемые в спорте в качестве двигательной силы (кайтинг).

Рассматривая классификацию воздушных змеев, мы находили такие термины, как «v-образность», «устойчивость в воздухе»,- все эти термины относятся к авиации, значит ли это, что управление змеем - практическая аэронавтика?  Я считаю, что да.

Заключение

Мы с вами пришли к выводу: воздушные змеи – пример практической аэронавтики, так как при полёте нужно учитывать силу ветра (силу тяги), угол атаки, а всё это – термины из авиации.

    Итак, хоть воздушный змей, на первый взгляд, простая вещь, именно начиная с воздушного змея, начала развиваться аэронавтика.

 http://aviaschool.net  wikipedia.org



Источник: http://aviaschool.net wikipedia.org
Категория: Одиннадцатая олимпиада (2013/14 уч.год) | Добавил: Service (20.12.2013) | Автор: Козлов Тимофей E W
Просмотров: 1189 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
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 (35060)
Зарипова Рузиля Ильфатовна (20186)
Щур Илья Андреевич (18927)
Нурсултан Данияр Ербулатович (17714)
Нурсултанов Данияр Ербулатович (17130)
Перемота Алексей Юрьевич (14238)
Миргазетдинова Розалия (13172)
Комлев Фёдор Михайлович (13009)
Щур Илья Андреевич (12864)
Киселёв Андрей Валерьевич (12831)
Мини-чат
Техподдержка
E-mail отправителя *:


Тема письма:


Текст сообщения *:



Форум техподдержки
Наш логотип
«Олимпиада Можайского»
Организатор

Copyright: Клуб авиастроителей ©2017