Мы рассказали тебе о плоском (русском) воздушном змее. Освоив его, ты
захочешь строить и другие змеи. Не спеши.
Сначала выясним, каким же образом змей поднимается в воздух? Чтобы
ответить на этот вопрос, проделаем некоторые опыты.
Отрежь хвост и у перекрестия змея перережь нижнюю нить уздечки (ее
еще называют путо). Змей окажется скрепленным с леером только двумя
верхними нитями уздечки. Попроси приятеля подержать змей над головой, придав
ему "на глаз" угол атаки 12-15 градусов, а сам разверни леер и, отойдя вперед
на 10-15 метров, натяни его. Казалось бы, если теперь побежать, то змей
должен взлететь. Но этого не произойдет. Почему?
Змей поднимается кверху, если на него действует подъемная сила, превышающая
его вес. А чтобы змей остался на одной высоте и летел горизонтально,
она должна уравновесить его вес. Ясно, что змей будет опускаться, если сила,
поддерживающая змей и действующая вертикально, мала,
Беседа 3. ВОЗДУШНЫЕ ЗМЕИ
либо отсутствует вообще. Именно так и произошло в нашем опыте.
Вспомним - подъемная сила существует только тогда, когда угол атаки не равен
нулю или 90°. У змея, который мы установили под углом атаки 12-15°, в первый
момент была подъемная сила и он даже "хотел" подняться, но затем угол
атаки очень быстро уменьшился до нуля. Теперь змей ничто не удерживало в
воздухе в первоначальном положении: ведь леер привязан к уздечке, имеющей только две верхних нити.
Напрашивается вывод: чтобы у змея была подъемная сила,
ему в воздухе надо придать угол атаки, не равный нулю.
Теперь выясним, как велик должен быть этот угол: ближе
к нулю или к 90°. Проще всего несколько раз запустить змей
(конечно, с хвостом и полной уздечкой) с разными углами
атаки и проверить, какой из них самый выгодный. Так мы и
поступим. Оказывается, лучший угол атаки тот, при котором
змей поднимается на наибольшую высоту.
Когда змей летит, то на него, а также на леер влияют силы
сопротивления воздуха Q: они прижимают змей к земле,
то есть уменьшают высоту подъема H, им на помощь приходят
и силы веса самого змея и висящего на нем леера, обозначим
их так: G и Gл . Со змеем в дружбе только одна
сила V. поднимающая его в воздух (смотри последний рисунок).
Таким образом, важно, чтобы силы сопротивления и вес
были поменьше, а подъемная сила-побольше. Изменяя
угол атаки змея от малого к большему, ты будешь каждый
раз увеличивать подъемную силу, а значит, и высоту полете
змея. Правда, подъемная сила растет лишь до 20-30°, в
зависимости от формы змея. В то же время с увеличением
угла атаки повышается и сопротивление змея. Как видишь,
одновременно получается полезный и вредный результаты.
Но вот что примечательно: примерно до углов атаки 15-18°
подъемная сила растет быстрее, чем сопротивление, а
затем уже сопротивление повышается очень быстро, а медленно
увеличивается подъемная сила. Самое выгодное соотношение
между подъемной силой и сопротивлением, при котором
высота подъема змея наибольшая, обычно достигается при углах атаки 12-15°.
Запомни эти сведения, они тебе очень пригодятся, когда
начнешь строить летающие модели.
Пора браться за практическую работу. На развороте
нашей вкладки тебе в помощь мы публикуем чертежи четырех разных змеев.
Мы отобрали наиболее простые и вместе с тем
достаточно интересные и рекомендуем их построить.
Для этого нужны главным образом сосновые рейки,
бумага, нитки, клей, немного фанеры, проволоки и,
конечно, много внимания и терпения.
1. ЗМЕЙ "ЗВЕЗДА". Строить его лучше вдвоем, втроем.
Каркас "Звезды" состоит из пяти лучей-реек
длиной 500 мм, сечением 9x4 мм. Внешние их концы на своих торцах имеют небольшие
вырезы для толстой нити. Внутренние концы сходятся в
центре и с обеих сторон заклеиваются дисками из 1,5-миллиметровой фанеры диаметром 70 мм.
К лучам (см. рисунок) примотай кольцо, согнутое из 1,5-мм
стальной проволоки, после чего натяни нить, образующую контуры "Звезды".
Обязательно вычерти змей а натуральную величину и проверь правильность его сборки.
2. КВАДРАТНЫЙ ЗМЕЙ. Его каркас - это квадрат, собранный
из четырех реек сечением 10x5 мм, оклеивается так, чтобы
бумага свободно провисала. В центре обтяжки - проволочное
колечко диаметром 180 мм, сверху заклеивается бумажным
кольцом шириной 20 мм и внутренним диаметром
170 мм. Когда клей высохнет, по внутреннему контуру бумажного
кольца вырежь обтяжку - получается отверстие 170 мм в диаметре.
Уздечка змея - из четырех нитей: две верхние немного
короче нижних, получается неплохой угол атаки - около 20°.
3. ОВАЛЬНЫЙ ЗМЕЙ. Напоминает самолет, у которого "крыло" - овальной
формы и изготовлено из гнутых реек сечением 9x4 мм. Нервюры
крыла из реек сечением 6x3 мм. "Хвост" змея - из нескольких частей:
прямые участки - из сосновых реек 9x4 мм, гнутые из стальной 1,5-мм
проволоки; из такой же проволоки удобно сделать и края - дужки - крыла.
4. ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ЗМЕЙ С "ГУДКОМ" И "ТРЕЩОТКОЙ".
Каркас - это две диагональные рейки длиной 750 мм, сечением
15x4 мм, и поперечины длиной 450 мм и сечением 12x4 мм.
Верхние концы диагоналей нитками привязаны к концам
поперечины; перекрестие диагоналей также перевязано.
С внутренней стороны оклеенного бумагой каркаса привяжи
"гудок" - узкую полоску бумаги. Нитка "гудка" натягивается
так, чтобы поперечина изогнулась (см. вид сверху на рисунке),
а со стороны обтяжки, на расстоянии 180 мм от верхнего
края, привяжи "трещотку". Ширину "гудка" определи сам, а
полоску обрежь так, чтобы его край, обращенный к поперечине,
не задевал ее. В полете "гудок" и "трещотка" обдуваются
потоком воздуха и "вибрируют": "гудок" издает низкий
гудящий звук, а "трещотка" колотится об обшивку - барабанит.
Не спеши приступать к работе, пока не разберешься в рисунках.
Сделанный змей раскрась: он будет красивее.
В заключение нашей беседы обращаемся к тебе с несколькими вопросами.
1. Как изменится сопротивление леера, если его толщину
увеличить вдвое, втрое, считая, конечно, что скорость
относительно воздуха остается одной и той же?
2. Что произойдет с сопротивлением и весом леера, если
удлинить его в полтора-два и более раз?
3. Что лучше для высоты подъема одного и того же змея:
тонкий и длинный леер или более короткий и более толстый?
Почему?
|
