Podmínky pro dlouhé plánování papírového letadla. "Závislost délky letu papírového letadla na jeho tvaru." Super papírové letadlo
K výrobě papírového letadla budete potřebovat obdélníkový papír, který může být bílý nebo barevný. V případě potřeby můžete použít poznámkový blok, kopírku, noviny nebo jakýkoli jiný dostupný papír.
Hustotu základny pro budoucí letadlo je lepší volit blíže střední, aby letěla daleko a zároveň nebyla příliš složitá na skládání (na příliš tlustém papíře je obvykle obtížné fixovat záhyby a jsou nerovnoměrné).
Skládací nejjednodušší figurka letadla
Začínající milovníci origami by měli začít s nejjednodušším modelem letadla, který každý zná z dětství:
Pro ty, kteří nebyli schopni složit letadlo podle pokynů, je zde video master class:
Pokud vás tato možnost ve škole omrzela a chcete si rozšířit své dovednosti při výrobě papírových letadel, řekneme vám, jak krok za krokem dokončit dvě jednoduché varianty předchozího modelu.
Letadla na dlouhé vzdálenosti
Foto návod krok za krokem
- Přeložte obdélníkový list papíru na polovinu podél větší strany. Ohneme dva horní rohy do středu listu. Vzniklé rohové „údolí“ otočíme směrem k sobě.
- Rohy výsledného obdélníku ohneme směrem ke středu tak, aby uprostřed listu vykukoval malý trojúhelník.
- Malý trojúhelník ohneme nahoru - zafixuje křídla budoucího letadla.
- Postavu složíme podél osy symetrie, přičemž vezmeme v úvahu, že malý trojúhelník by měl zůstat venku.
- Křídla ohneme na obě strany k základně.
- Obě křídla letadla jsme nastavili pod úhlem 90 stupňů, aby mohlo letět daleko.
- Tak, aniž bychom trávili spoustu času, dostaneme dlouho létající letadlo!
Skládací vzor
- Přeložte obdélníkový list papíru na polovinu podél jeho větší strany.
- Ohneme dva horní rohy do středu listu.
- Rohy zabalíme „údolím“ podél tečkované čáry. V technice origami je „údolí“ proces ohýbání části listu podél určité linie ve směru „směrem“.
- Přeložte výsledný obrazec podél osy symetrie tak, aby rohy byly na vnější straně. Ujistěte se, že se obrysy obou polovin budoucího letadla shodují. Na tom závisí, jak bude létat v budoucnu.
- Křídla ohýbáme na obou stranách roviny, jak je znázorněno na obrázku.
- Ujistěte se, že úhel mezi křídlem letounu a jeho trupem je 90 stupňů.
- Výsledkem je tak rychlé letadlo!
Jak přimět letadlo letět daleko?
Chcete se naučit, jak správně spustit papírové letadlo, které jste právě vyrobili vlastníma rukama? Pak si pozorně přečtěte pravidla jeho řízení:
Pokud jsou dodržena všechna pravidla, ale model stále nelétá tak, jak byste chtěli, zkuste jej vylepšit následovně:
- Pokud se letadlo neustále snaží stoupat vzhůru a poté, když udělá mrtvou smyčku, prudce klesne a narazí nosem do země, potřebuje vylepšení v podobě zvýšení hustoty (hmotnosti) nosu. To lze provést mírným ohnutím nosu papírový model dovnitř, jak je znázorněno na obrázku, nebo připevněním kancelářské sponky ke spodní části.
- Pokud model během letu neletí rovně, jak by měl, ale do strany, vybavte jej kormidlem ohnutím části křídla podél linie znázorněné na obrázku.
- Pokud se letadlo dostane do vývrtky, nutně potřebuje ocas. Vyzbrojeni nůžkami, poskytněte mu rychlý a funkční upgrade.
- Pokud ale model během testování spadne na jednu stranu, s největší pravděpodobností je důvodem selhání nedostatek stabilizátorů. Chcete-li je přidat do konstrukce, stačí ohnout křídla letadla podél okrajů podél naznačených tečkovaných čar.
Dáváme do pozornosti i videonávod na výrobu a testování zajímavého modelu letadla, které je schopné létat nejen daleko, ale i neuvěřitelně dlouho:
Nyní, když jste si jisti svými schopnostmi a již se vám dostalo do rukou skládání a spouštění jednoduchých letadel, nabízíme návod, který vám řekne, jak vyrobit papírové letadlo složitějšího modelu.
Stealth letoun F-117 ("Nighthawk")
Nosič bomb
Schéma provedení
- Vezměte obdélníkový kus papíru. Přeložte horní část obdélníku do dvojitého trojúhelníku: za tímto účelem ohněte pravý horní roh obdélníku tak, aby se jeho horní strana kryla s levou stranou.
- Poté analogicky ohneme levý roh a zarovnáme horní část obdélníku s jeho pravou stranou.
- Přes průsečík výsledných čar uděláme záhyb, který by nakonec měl být rovnoběžný s menší stranou obdélníku.
- Podél této linie složte výsledné boční trojúhelníky dovnitř. Měli byste získat obrázek znázorněný na obrázku 2. Nakreslete čáru uprostřed listu dole, podobně jako na obrázku 1.
- Označíme přímku rovnoběžnou se základnou trojúhelníku.
- Figurku převrátíme na rubovou stranu a roh ohneme k sobě. Měli byste získat následující papírový design:
- Opět posuneme postavu na druhou stranu a ohneme dva rohy nahoru, přičemž nejprve ohneme horní část na polovinu.
- Otočte figurku a ohněte roh nahoru.
- Levý a pravý roh, zakroužkované na obrázku, složíme podle obrázku 7. Toto schéma vám umožní dosáhnout správného ohnutí rohu.
- Ohneme roh od sebe a přeložíme postavu podél střední čáry.
- Přivedeme okraje dovnitř, znovu složíme postavu na polovinu a pak na sebe.
- Nakonec skončíte s takovou papírovou hračkou - letadlem pro přepravu bomb!
Bombardér SU-35
Razorback Hawk Fighter
Schéma provádění krok za krokem
- Vezměte kus obdélníkového papíru, ohněte jej na polovinu podél větší strany a označte střed.
- Ohneme dva rohy obdélníku k sobě.
- Ohněte rohy obrázku podél tečkované čáry.
- Přeložte postavu do kříže tak, aby ostrý úhel byl uprostřed protilehlé strany.
- Výsledný obrazec otočíme na rubovou stranu a vytvoříme dva záhyby, jak je znázorněno na obrázku. Je velmi důležité, aby záhyby nebyly složeny směrem ke středové čáře, ale v mírném úhlu k ní.
- Výsledný roh ohýbáme směrem k sobě a současně otočíme dopředu roh, který po všech manipulacích bude na zadní straně rozložení. Měli byste skončit s tvarem, jak je znázorněno na obrázku níže.
- Postavu ohneme napůl od sebe.
- Sklopíme křídla letadla podél tečkované čáry.
- Konce křídel trochu ohneme, abychom získali tzv. winglety. Poté křídla narovnáme tak, aby svírala s trupem pravý úhel.
Papírový bojovník je připraven!
Plovoucí stíhačka Hawk
Návod na výrobu:
- Vezměte obdélníkový kus papíru a označte střed tak, že jej přehnete na polovinu podél větší strany.
- Ohneme dva horní rohy obdélníku dovnitř směrem ke středu.
- List otočíme na rubovou stranu a přehyby přehneme k sobě ke středové čáře. Je velmi důležité, aby se horní rohy neohýbaly. Měli byste dostat takovou postavu.
- Horní část čtverce přeložte diagonálně směrem k sobě.
- Přeložte výslednou postavu na polovinu.
- Obrysujeme záhyb, jak je znázorněno na obrázku.
- Uvnitř vyplníme obdélníkovou část trupu budoucího letounu.
- Ohněte křídla dolů podél tečkované čáry v pravém úhlu.
- Výsledkem je papírové letadlo! Zbývá se podívat, jak to letí.
Stíhačka F-15 Eagle
Letadlo "Concorde"
Podle daného foto a video návodu si vlastníma rukama během pár minut vyrobíte papírové letadlo, se kterým bude hraní pro vás i vaše děti příjemnou a zábavnou zábavou!
Palkin Michail Lvovič
- Papírová letadla jsou známé papírové řemeslo, které zvládne vyrobit téměř každý. Nebo jsem to uměl dřív, ale trochu jsem zapomněl. Žádný problém! Letadlo totiž složíte během pár sekund vytržením listu papíru z obyčejného školního sešitu.
- Jedním z hlavních problémů papírového letadla je jeho krátká doba letu. Proto by mě zajímalo, zda délka letu závisí na jeho tvaru. Pak můžete svým spolužákům poradit, aby vyrobili letadlo, které překoná všechny rekordy.
Předmět studia
Papírová letadla různých tvarů.
Předmět studia
Doba letu papírových letadel různých tvarů.
Hypotéza
- Pokud změníte tvar papírového letadla, můžete prodloužit dobu jeho letu.
cílová
- Určete papírový model letadla s nejdelším trváním letu.
Úkoly
- Zjistěte, jaké formy papírového letadla existují.
- Skládejte papírová letadla v různých vzorech.
- Určete, zda délka letu závisí na jeho tvaru.
Stažení:
Náhled:
Chcete-li používat náhledy prezentací, vytvořte si účet Google a přihlaste se k němu: https://accounts.google.com
Popisky snímků:
Výzkumná práce člena vědecké společnosti „Umka“ Městského vzdělávacího ústavu „Lyceum č. 8 Novoaltaisk“ Michail Lvovič Palkin Vedoucí práce Gohar Matevosovna Hovsepyan
Téma: "Moje papírové letadlo letí!" (závislost délky letu papírového letadla na jeho tvaru)
Relevance zvoleného tématu Papírová letadla jsou známým papírovým řemeslem, které zvládne téměř každý. Nebo jsem to uměl dřív, ale trochu jsem zapomněl. Žádný problém! Letadlo totiž složíte během pár sekund vytržením listu papíru z obyčejného školního sešitu. Jedním z hlavních problémů papírového letadla je jeho krátká doba letu. Proto by mě zajímalo, zda délka letu závisí na jeho tvaru. Pak můžete svým spolužákům poradit, aby vyrobili letadlo, které překoná všechny rekordy.
Předmětem výzkumu jsou papírová letadla různých tvarů. Předmětem studia je délka letu papírových letounů různých tvarů.
Hypotéza: Pokud změníte tvar papírového letadla, můžete prodloužit dobu jeho letu. Cíl: Určete papírový model letadla s nejdelším trváním letu. Cíle Zjistit, jaké formy papírového letadla existují. Skládejte papírová letadla v různých vzorech. Určete, zda délka letu závisí na jeho tvaru.
Metody: Pozorování. Experiment. Zobecnění. Výzkumný záměr: Výběr tématu - květen 2011 Formulace hypotézy, cílů a záměrů - květen 2011 Studium materiálu - červen - srpen 2011 Provádění experimentů - červen-srpen 2011. Analýza získaných výsledků - září-listopad 2011.
Existuje mnoho způsobů, jak složit papír a vyrobit letadlo. Některé možnosti jsou poměrně složité, zatímco jiné jsou jednoduché. Pro někoho je lepší použít měkký tenký papír a pro někoho naopak silnější papír. Papír je poddajný a zároveň má dostatečnou tuhost, zachovává si daný tvar, takže z něj lze snadno vyrábět letadla. Vezměme si jednoduchou verzi papírového letadla, kterou každý zná.
Letadlo, kterému mnoho lidí říká „moucha“. Snadno se složí a letí rychle a daleko. Samozřejmě, abyste se naučili, jak to správně spustit, budete muset trochu cvičit. Níže řada sekvenčních výkresů vám ukáže, jak vyrobit letadlo z papíru. Sledujte a vyzkoušejte!
Nejprve složte list papíru přesně na polovinu a poté ohněte jeden z jeho rohů. Nyní není těžké ohnout druhou stranu stejným způsobem. Ohněte, jak je znázorněno na obrázku.
Ohněte rohy směrem ke středu a nechte mezi nimi malou vzdálenost. Ohneme roh, čímž zajistíme rohy postavy.
Ohneme postavu na polovinu. Ohneme „křídla“ a vyrovnáme spodní část postavy na obou stranách. Nyní víte, jak vyrobit origami letadlo z papíru.
Existují další možnosti, jak sestavit létající model letadla.
Po složení papírového letadla jej můžete vybarvit barevnými tužkami a nalepit identifikační značky.
Tohle se mi stalo.
Abychom zjistili, zda délka letu letadla závisí na jeho tvaru, zkusme postupně spustit různé modely a porovnat jejich let. Vyzkoušeno, létá skvěle! Někdy při startování může letět „nosem dolů“, ale to je opravitelné! Stačí mírně ohnout konce křídel nahoru. Let takového letadla se obvykle skládá z rychlého stoupání nahoru a klesání dolů.
Některá letadla létají rovně, jiná po klikaté dráze. Letadla pro nejdelší lety mají velké rozpětí křídel. Letadla ve tvaru šipky – jsou stejně úzká a dlouhá – létají vyšší rychlostí. Takové modely létají rychleji a stabilněji a snáze se spouštějí.
Moje objevy: 1. Můj první objev byl, že opravdu létá. Ne nahodile a křivě, jako obyčejná školní hračka, ale rovnou, rychle a daleko. 2. Druhým objevem je, že složit papírové letadlo není tak jednoduché, jak se zdá. Akce musí být sebevědomé a přesné, zatáčky musí být dokonale rovné. 3. Startování pod širým nebem se liší od letu v hale (vítr mu v letu buď brání, nebo mu pomáhá). 4. Hlavním objevem je, že délka letu výrazně závisí na konstrukci letadla.
Použitý materiál: www.stranaorigami.ru www.iz-bumagi.com www.mykler.ru www.origami-paper.ru Děkujeme za pozornost!
Panaiotov Georgij
Cíl práce: Navrhněte letadlo s následujícími charakteristikami: maximální dolet a doba letu.
úkoly:
analyzovat informace získané z primárních zdrojů;
Studujte prvky starověkého orientálního umění aerogami;
Seznámit se se základy aerodynamiky, technologií stavby letadel z papíru;
Provádět testy navržených modelů;
Rozvíjet dovednosti pro správné a efektivní spouštění modelů;
Stažení:
Náhled:
Chcete-li používat náhledy prezentací, vytvořte si účet Google a přihlaste se k němu: https://accounts.google.com
Popisky snímků:
Výzkumná práce „Studium letových vlastností různých modelů papírových letadel“
Hypotéza: lze předpokládat, že letové vlastnosti letadla závisí na jeho tvaru.
Pokus č. 1 „Princip tvorby křídla“ Vzduch pohybující se po horní ploše pásu vyvíjí menší tlak než stacionární vzduch umístěný pod pásem. Zvedne proužek nahoru.
Pokus č. 2 Pohybující se vzduch vyvíjí menší tlak než stacionární vzduch, který je pod listem.
Pokus č. 3 „Foukání“ Stacionární vzduch na okrajích proužků vyvíjí silnější tlak než vzduch pohybující se mezi nimi. Rozdíl tlaků tlačí proužky k sobě.
Testy: Model č. 1 Pokus o rozsah č. 1 6m 40cm č. 2 10m 45cm č. 3 8m
Testy: Model č. 2 Pokusný rozsah č. 1 10m 20cm č. 2 14m č. 3 16m 90cm
Testy: Model č. 3 Pokusný rozsah č. 1 13m 50cm č. 2 12m č. 3 13m
Testy: Model č. 4 Pokusný rozsah č. 1 13m 60cm č. 2 19m 70cm č. 3 21m 60cm
Testy: Model č. 5 Pokusný rozsah č. 1 9m 20cm č. 2 13m 20cm č. 3 10m 60cm
Výsledky testu: Šampion v doletu Model č. 4 Šampion v čase stráveném ve vzduchu Model č. 5
Závěr: Letové vlastnosti letadla závisí na jeho tvaru.
Náhled:
Úvod
Pokaždé, když vidím letadlo - stříbrného ptáka vznášejícího se k nebi - obdivuji sílu, s jakou snadno překonává gravitaci a brázdí nebeský oceán, a kladu si otázky:
- Jak by mělo být křídlo letadla navrženo tak, aby uneslo těžký náklad?
- Jaký by měl být optimální tvar křídla prořezávajícího vzduch?
- Jaké vlastnosti větru pomáhají letadlu létat?
- Jakou rychlost může letadlo dosáhnout?
Člověk vždy snil o tom, že se vznese do nebe „jako pták“ a od pradávna se snaží svůj sen uskutečnit. Ve 20. století se letectví začalo rozvíjet tak rychle, že lidstvo nedokázalo zachovat mnoho originálů této složité technologie. V muzeích se ale dochovalo mnoho příkladů v podobě zmenšených modelů, které poskytují téměř úplný obraz skutečných strojů.
Toto téma jsem si vybral, protože pomáhá v životě nejen k rozvoji logického technického myšlení, ale také k získání praktických dovedností při práci s papírem, nauce o materiálech, technologii pro navrhování a konstrukci letadel. A nejdůležitější je vytvořit si vlastní letadlo.
Předkládáme hypotézu - lze předpokládat, že letové vlastnosti letadla závisí na jeho tvaru.
Použili jsme následující metody výzkumu:
- Studium vědecké literatury;
- Získávání informací na internetu;
- Přímé pozorování, experimentování;
- Tvorba experimentálních pilotních modelů letadel;
Cíl práce: Navrhněte letadlo s následujícími charakteristikami: maximální dolet a doba letu.
úkoly:
analyzovat informace získané z primárních zdrojů;
Studujte prvky starověkého orientálního umění aerogami;
Seznámit se se základy aerodynamiky, technologií stavby letadel z papíru;
Provádět testy navržených modelů;
Rozvíjet dovednosti pro správné a efektivní spouštění modelů;
Svůj výzkum jsem založil na jedné z oblastí japonského umění origami – aerogami (z japonského „gami“ - papír a latinského „aero“ - vzduch).
Aerodynamika (z řeckých slov aer - vzduch a dinamis - síla) je věda o silách, které vznikají při pohybu těles ve vzduchu. Vzduch v něm díky svým fyzikálním vlastnostem odolává pohybu pevné látky. Mezi tělesy a vzduchem přitom vznikají interakční síly, které studuje aerodynamika.
Aerodynamika je teoretickým základem moderního letectví. Jakékoli letadlo létá podle zákonů aerodynamiky. Pro leteckého konstruktéra je proto znalost základních zákonů aerodynamiky nejen užitečná, ale také prostě nezbytná. Při studiu zákonů aerodynamiky jsem provedl řadu pozorování a experimentů: „Výběr tvaru letadla“, „Principy tvorby křídla“, „Foukání“ atd.
Konstrukce.
Složit papírové letadlo není tak snadné, jak se zdá. Akce musí být sebevědomé a přesné, zatáčky musí být dokonale rovné a na správných místech. Jednoduché návrhy odpouštějí chyby, ale ve složitých může několik neideálních úhlů vést proces montáže do slepé uličky. Navíc existují případy, kdy musí být ohyb záměrně proveden nepříliš přesně.
Pokud například jeden z posledních kroků vyžaduje přeložení tlusté vícevrstvé struktury na polovinu, přehyb nebude fungovat, pokud nebudou provedeny úpravy pro tloušťku na samém začátku skládání. Takové věci nejsou popsány v diagramech, přicházejí se zkušenostmi. A jak dobře bude létat, závisí na symetrii a přesném rozložení hmotnosti modelu.
Klíčovým bodem v „papírovém letectví“ je umístění těžiště. Při vytváření různých designů navrhuji ztížit nos letadla umístěním více papíru, aby se vytvořila plnohodnotná křídla, stabilizátory a kýl. Pak lze papírové letadlo ovládat jako skutečné.
Experimentováním jsem například zjistil, že rychlost a dráhu letu lze upravit ohnutím zadní části křídel jako skutečné klapky, mírným otočením papírové ploutve. Takové ovládání je základem „papírové akrobacie“.
Konstrukce letadel se výrazně liší v závislosti na účelu jejich konstrukce. Například letouny pro dálkové lety mají tvar šipky – jsou stejně úzké, dlouhé, tuhé, s výrazným posunem těžiště směrem k nosu. Letouny pro nejdelší lety nejsou nijak zvlášť tuhé, ale mají velké rozpětí křídel a jsou dobře vyvážené. Vyvážení je extrémně důležité pro letadla startovaná venku. Musí udržovat správnou polohu navzdory destabilizujícím vibracím vzduchu. Letadla vypouštěná uvnitř těží z přesunutí těžiště směrem k nosu. Takové modely létají rychleji a stabilněji a snáze se spouštějí.
Testy
Abyste dosáhli vysokých výsledků při spouštění, musíte zvládnout správnou techniku hodu.
- Chcete-li poslat letadlo co nejdále, musíte ho hodit dopředu a nahoru pod úhlem 45 stupňů co nejtvrději.
- V soutěžích v době letu byste měli hodit letadlo do jeho maximální výšky, aby klouzání dolů trvalo déle.
Běh venku přináší kromě dalších problémů (vítr) další výhody. Pomocí stoupavých proudů vzduchu dokážete přimět letadlo létat neuvěřitelně daleko a na dlouhou dobu. Silný vzestupný proud lze nalézt například v blízkosti velké vícepatrové budovy: nárazem do zdi vítr změní směr na vertikální. Přívětivější vzduchový polštář najdete za slunečného dne na parkovišti. Tmavý asfalt se velmi zahřívá a horký vzduch nad ním plynule stoupá.
Hlavní část
1.1 Pozorování a experimenty
Pozorování
Výběr tvaru letadla.(Příloha 11)
FYZIKA PAPÍROVÉ ROVINY.
REPREZENTACE OBLASTI POZNÁNÍ. PLÁNOVÁNÍ EXPERIMENTU.
1. Úvod. Cíl práce. Obecné zákonitosti vývoje oboru vědění. Výběr výzkumného objektu. Myšlenková mapa.
2. Elementární fyzika letu kluzáku (BS). Soustava silových rovnic.
9. Fotografie aerodynamické trubky Přehled vlastností trubky, aerodynamická měřítka.
10. Experimentální výsledky.
12. Některé výsledky o vizualizaci vírů.
13. Vztah parametrů a konstrukčního řešení. Srovnání možností redukovaných na obdélníkové křídlo. Poloha aerodynamického středu a těžiště a charakteristika modelů.
14. Energeticky efektivní plánování. Stabilizace letu. Světový rekord v délce letu.
18. Závěr.
19. Seznam literatury.
1. Úvod. Cíl práce. Obecné zákonitosti vývoje oboru vědění. Výběr výzkumného objektu. Myšlenková mapa.
Vývoj moderní fyziky, především v její experimentální části a zejména v aplikovaných oblastech, probíhá podle jasně vyjádřeného hierarchického schématu. Je to způsobeno potřebou dodatečné koncentrace zdrojů nutných k dosažení výsledků, od materiální podpory experimentů až po rozdělování práce mezi specializované vědecké ústavy. Bez ohledu na to, zda se to děje jménem státu, komerčních struktur nebo dokonce nadšenců, ale plánování rozvoje oblasti znalostí, managementu vědecký výzkum- to je moderní realita.
Účelem této práce není pouze vytvořit lokální experiment, ale také pokusit se ilustrovat moderní technologie vědecká organizace na nejjednodušší úrovni.
První myšlenky, které předcházejí vlastní práci, jsou obvykle zaznamenány ve volné formě, historicky se tak děje na ubrouscích. V moderní vědě se však tato forma prezentace nazývá myšlenkové mapování – doslova „schéma myšlení“. Je to schéma, do kterého vše zapadá v podobě geometrických tvarů. které mohou být relevantní pro danou problematiku. Tyto pojmy jsou spojeny šipkami označujícími logické souvislosti. Zpočátku může takové schéma obsahovat zcela odlišné a nerovné pojmy, které je obtížné spojit do klasického plánu. Taková rozmanitost však poskytuje prostor pro náhodné odhady a nesystematizované informace.
Za objekt zkoumání bylo vybráno papírové letadlo – věc známá všem už od dětství. Předpokládalo se, že uspořádání série experimentů a aplikace pojmů elementární fyziky pomůže vysvětlit rysy letu a také možná umožní formulovat obecné principy návrhu.
Předběžný sběr informací ukázal, že oblast není tak jednoduchá, jak se zprvu zdálo. Velkou pomoc přinesl výzkum Kena Blackburna, leteckého inženýra, který je držitelem čtyř světových rekordů (včetně aktuálního) při klouzání, které vytvořil s letouny vlastní konstrukce.
Ve vztahu k danému úkolu vypadá myšlenková mapa takto:
Toto je základní schéma představující zamýšlenou strukturu studie.
2. Elementární fyzika letu kluzáku. Systém rovnic pro měřítka.
Klouzání je speciální případ klesání letadla bez účasti tahu generovaného motorem. Pro bezmotorová letadla - kluzáky, jako speciální případ - papírová letadla, je klouzání hlavním letovým režimem.
Plánování se provádí díky vzájemnému vyvážení hmotnosti a aerodynamické síly, která se zase skládá ze vztlakových a odporových sil.
Vektorový diagram sil působících na letadlo (kluzák) během letu je následující:
Podmínkou přímého plánování je rovnost
Podmínkou jednotnosti plánování je rovnost
Pro zachování přímočarého jednotného plánování jsou tedy vyžadovány obě rovnosti, systém
Y=GcosA
Q=GsinA
3. Ponoření se do základní aerodynamické teorie. Laminarita a turbulence. Reynoldsovo číslo.
Podrobnější pochopení letu dává moderní aerodynamická teorie, která je založena na popisu chování různých typů proudění vzduchu v závislosti na povaze interakce molekul. Existují dva hlavní typy proudění – laminární, kdy se částice pohybují po hladkých a rovnoběžných křivkách, a turbulentní, kdy se mísí. Zpravidla nedochází k situacím s ideálně laminárním nebo čistě turbulentním prouděním, souhra obou vytváří reálný obraz chodu křídla.
Uvažujeme-li konkrétní objekt s konečnými charakteristikami – hmotnost, geometrické rozměry, pak vlastnosti proudění na úrovni molekulární interakce charakterizuje Reynoldsovo číslo, které udává relativní hodnotu a označuje poměr silových impulsů k viskozitě kapalina. Čím vyšší číslo, tím menší vliv viskozity.
Re= VLρ/η=VL/ν
V (rychlost)
L (specifikace velikosti)
ν (koeficient (hustota/viskozita)) = 0,000014 m^2/s pro vzduch za normální teploty.
U papírového letadla je Reynoldsovo číslo asi 37 000.
Protože Reynoldsovo číslo je mnohem nižší než u skutečných letadel, znamená to, že viskozita vzduchu hraje mnohem významnější roli, což má za následek zvýšený odpor vzduchu a snížený vztlak.
4. Jak funguje běžné a ploché křídlo.
Ploché křídlo je z hlediska elementární fyziky deska umístěná pod úhlem k pohybujícímu se proudu vzduchu. Vzduch je „hozen zpět“ pod úhlem dolů a vytváří opačnou sílu. Jedná se o celkovou aerodynamickou sílu, která může být reprezentována ve formě dvou sil – zdvihu a odporu. Tuto interakci lze snadno vysvětlit na základě třetího Newtonova zákona. Klasickým příkladem plochého deflektorového křídla je drak.
Chování konvenčního (rovinně konvexního) aerodynamického povrchu vysvětluje klasická aerodynamika jako vzhled vztlaku v důsledku rozdílu v rychlostech úlomků proudění a podle toho rozdílu v tlaku zespodu a nad křídlem.
Ploché papírové křídlo v proudu vytváří vírovou zónu nahoře, která je jako zakřivený profil. Je méně stabilní a efektivní než tvrdá skořápka, ale mechanismus je stejný.
Obrázek je převzat ze zdroje (viz seznam literatury). Ukazuje vytvoření profilu křídla v důsledku turbulence na horní ploše křídla. Existuje také koncept přechodové vrstvy, ve které se turbulentní proudění stává laminárním vlivem interakce vrstev vzduchu. Nad křídlem papírového letadla je to až 1 centimetr.
5. Přehled tří návrhů letadel
Pro experiment byly vybrány tři různé konstrukce papírového letadla s různými charakteristikami.
Model č. 1. Nejběžnější a nejznámější design. Většina lidí si zpravidla přesně toto představí, když slyší výraz „papírové letadlo“.
Model č. 2. „Šipka“ nebo „Oštěp“. Výrazný model s ostrým úhlem křídla a očekávanou vysokou rychlostí.
Model č. 3. Model s křídlem s vysokým poměrem stran. Speciální design, sestavený podél široké strany listu. Předpokládá se, že má dobré aerodynamické vlastnosti díky křídlu s vysokým poměrem stran.
Všechna letadla byla sestavena z identických listů papíru o měrné hmotnosti 80 gramů/m^2, formátu A4. Hmotnost každého letadla je 5 gramů.
6. Soubory charakteristik, proč jsou.
Abyste získali charakteristické parametry pro každý návrh, musíte tyto parametry skutečně určit. Hmotnost všech letadel je stejná - 5 gramů. Je docela jednoduché měřit rychlost klouzání a úhel pro každou konstrukci. Poměr výškového rozdílu a odpovídajícího dojezdu nám dá aerodynamickou kvalitu, v podstatě stejný úhel skluzu.
Je zajímavé měřit vztlakové a odporové síly při různých úhlech náběhu křídla a povahu jejich změn za okrajových podmínek. To umožní charakterizovat struktury na základě číselných parametrů.
Samostatně můžete analyzovat geometrické parametry papírových letadel - polohu aerodynamického středu a těžiště pro různé tvary křídel.
Vizualizací proudění lze dosáhnout vizuální reprezentace procesů probíhajících v hraničních vrstvách vzduchu v blízkosti aerodynamických povrchů.
7. Předběžné pokusy (komora). Získané hodnoty pro rychlost a poměr zdvihu a odporu.
Pro stanovení základních parametrů byl proveden jednoduchý experiment - let papírového letadla byl zaznamenán videokamerou na pozadí stěny s aplikovaným metrickým značením. Protože je znám interval snímků pro natáčení videa (1/30 sekundy), lze rychlost klouzání snadno vypočítat. Na základě poklesu výšky se v odpovídajících snímcích zjistí úhel klouzání a aerodynamická kvalita letadla.
Průměrná rychlost letadla je 5-6 m/s, což není tak málo.
Aerodynamická kvalita - asi 8.
8. Požadavky na experiment, Inženýrská úloha.
K obnovení letových podmínek potřebujeme laminární proudění až 8 m/s a schopnost měřit vztlak a odpor. Klasická metoda aerodynamického výzkumu je aerodynamická trubka. V našem případě je situace zjednodušena tím, že samotný letoun je malých rozměrů a rychlosti a lze jej přímo umístit do potrubí omezených rozměrů.
Nevadí nám tedy situace, kdy se foukaný model od originálu výrazně liší velikostí, což vzhledem k rozdílu v Reynoldsových číslech vyžaduje kompenzaci při měření.
Při průřezu potrubí 300x200mm a rychlosti proudění do 8m/s budeme potřebovat ventilátor o výkonu minimálně 1000m3/hod. Ke změně rychlosti proudění potřebujete regulátor otáček motoru a k jeho měření pak anemometr s odpovídající přesností. Rychloměr nemusí být digitální, docela dobře si vystačíte s vychylovací deskou s úhlovou stupnicí nebo kapalinovým anemometrem, který má větší přesnost.
Aerodynamický tunel je znám již poměrně dlouho, Mozhaisky jej používal při výzkumu a Ciolkovskij a Žukovskij ho již podrobně vyvinuli moderní technologie experiment, který se zásadně nezměnil.
K měření odporových a vztlakových sil se používají aerodynamické váhy, které umožňují určit síly ve více směrech (v našem případě ve dvou).
9. Fotografie aerodynamického tunelu. Přehled charakteristik potrubí, aerodynamické vyvážení.
Desktopový aerodynamický tunel byl realizován na základě poměrně výkonného průmyslového ventilátoru. Za ventilátorem jsou vzájemně kolmé desky, které narovnávají proudění před vstupem do měřící komory. Okna v měřicí komoře jsou opatřena sklem. Ve spodní stěně je vyříznut obdélníkový otvor pro držáky. Pro měření rychlosti proudění je přímo v měřicí komoře instalováno oběžné kolo digitálního anemometru. Potrubí má na výstupu mírné zúžení pro „zálohování“ proudění, což snižuje turbulence za cenu snížení rychlosti. Rychlost ventilátoru je řízena jednoduchým domácím elektronickým regulátorem.
Charakteristiky potrubí se ukázaly horší, než bylo vypočteno, a to především kvůli nesouladu mezi výkonem ventilátoru a specifikacemi. Záloha proudění také snížila rychlost v oblasti měření o 0,5 m/s. Díky tomu je maximální rychlost mírně vyšší než 5 m/s, což se nicméně ukázalo jako dostatečné.
Reynoldsovo číslo pro potrubí:
Re = VLρ/η = VL/ν
V (rychlost) = 5 m/s
L (charakteristika)= 250mm = 0,25m
ν (koeficient (hustota/viskozita)) = 0,000014 m2/s
Re = 1,25/ 0,000014 = 89285,7143
Pro měření sil působících na letoun byly použity elementární aerodynamické stupnice se dvěma stupni volnosti na bázi dvojice elektronických klenotnických vah s přesností 0,01 gramu. Letadlo bylo upevněno na dvou stojanech v požadovaném úhlu a instalováno na plošinu prvních vah. Ty byly zase umístěny na pohyblivé plošině s pákou přenášející horizontální sílu na druhou váhu.
Měření ukázala, že přesnost je pro základní režimy zcela dostatečná. Bylo však obtížné upevnit úhel, takže bylo lepší vyvinout vhodné schéma upevnění se značkami.
10. Experimentální výsledky.
Při ofukování modelů byly měřeny dva hlavní parametry – odporová síla a vztlaková síla v závislosti na rychlosti proudění v daném úhlu. Pro popis chování každého letadla byla zkonstruována rodina charakteristik s poměrně realistickými hodnotami. Výsledky jsou shrnuty v grafech s další normalizací měřítka vzhledem k rychlosti.
11. Vztahy mezi křivkami pro tři modely.
Model č. 1.
Zlatá střední cesta. Design co nejvíce odpovídá materiálu - papíru. Síla křídel odpovídá jejich délce, rozložení hmotnosti je optimální, takže správně složené letadlo se dobře vyrovnává a létá hladce. Právě kombinace takových vlastností a snadné montáže učinila tento design tak populární. Rychlost je nižší než u druhého modelu, ale vyšší než u třetího. Ve vysokých rychlostech začíná překážet široká ocasní plocha, která dříve model dokonale stabilizovala.
Model č. 2.
Model s nejhoršími letovými vlastnostmi. Větší zametání a krátká křídla jsou navržena tak, aby lépe fungovala vysoké rychlosti, což se sice stane, ale vztlaková síla se nezvýší dostatečně a letadlo opravdu letí jako oštěp. Navíc se za letu nestabilizuje správně.
Model č. 3.
Model zástupce „strojírenské“ školy byl koncipován se speciálními vlastnostmi. Křídla s vysokým poměrem stran ve skutečnosti fungují lépe, ale odpor se zvyšuje velmi rychle - letadlo letí pomalu a nesnáší zrychlení. Pro kompenzaci nedostatečné tuhosti papíru jsou použity četné záhyby ve špičce křídla, což také zvyšuje odolnost. Model je však velmi působivý a dobře létá.
12. Některé výsledky vizualizace víru
Pokud do proudu zavedete zdroj kouře, můžete vidět a vyfotografovat proudění, které prochází kolem křídla. Neměli jsme k dispozici speciální generátory kouře, používali jsme vonné tyčinky. Pro zvýšení kontrastu byl použit speciální filtr pro zpracování fotografií. Průtok se také snížil, protože hustota kouře byla nízká.
Tvorba proudění na náběžné hraně křídla.
Turbulentní „ocas“.
Průtoky lze také zkoumat pomocí krátkých závitů nalepených na křídle, nebo tenké sondy se závitem na konci.
13. Vztah parametrů a konstrukčního řešení. Srovnání možností redukovaných na obdélníkové křídlo. Poloha aerodynamického středu a těžiště a charakteristika modelů.
Již bylo uvedeno, že papír jako materiál má mnoho omezení. Pro nízké rychlosti letu jsou kvalitnější dlouhá úzká křídla. Ne náhodou mají taková křídla i skutečné větroně, zvláště ty rekordní. Papírová letadla však mají technologická omezení a jejich křídla nejsou optimální.
Pro analýzu vztahu mezi geometrií modelů a jejich letovými vlastnostmi je nutné redukovat složitý tvar na pravoúhlý analog pomocí metody plošného přenosu. Nejlépe si s tím poradí počítačové programy, které umožňují prezentovat různé modely v univerzální podobě. Po transformacích bude popis zredukován na základní parametry - rozpětí, délka tětivy, aerodynamický střed.
Vzájemný vztah mezi těmito veličinami a těžištěm umožní zaznamenat charakteristické hodnoty pro různé typy chování. Tyto výpočty jsou nad rámec této práce, ale lze je snadno provést. Lze však předpokládat, že těžiště u papírového letounu s obdélníkovými křídly je od přídě k ocasu ve vzdálenosti jedna ku čtyřem, u letounu s delta křídly je to v polovině (tzv. neutrální bod) .
14. Energeticky efektivní plánování. Stabilizace letu.
Světová rekordní taktika pro dobu trvání letu.
Na základě křivek pro vztlakové a odporové síly je možné najít energeticky příznivý letový režim s nejmenšími ztrátami. To je jistě důležité pro letadla na dlouhé vzdálenosti, ale může se to hodit i v papírovém letectví. Mírnou modernizací letounu (prohnutí hran, přerozdělení hmotnosti) lze dosáhnout lepších letových vlastností nebo naopak převést let do kritického režimu.
Obecně lze říci, že papírová letadla během letu nemění své vlastnosti, takže se obejdou bez speciálních stabilizátorů. Ocas, který vytváří odpor, umožňuje posunout těžiště dopředu. Přímost letu je zachována díky svislé rovině zatáčky a díky příčnému V křídel.
Stabilita znamená, že letadlo má při vychýlení tendenci vrátit se do neutrální polohy. Bod stability úhlu klouzání spočívá v tom, že letadlo bude udržovat stejnou rychlost. Čím stabilnější je letadlo, tím vyšší je rychlost, jako u modelu #2. Ale tato tendence musí být omezena - musí být použit vztlak, takže nejlepší papírová letadla mají z větší části neutrální stabilitu, to je nejlepší kombinace vlastností.
Zavedené režimy však nejsou vždy nejlepší. Světový rekord v nejdelším trvání letu byl stanoven pomocí velmi specifické taktiky. Nejprve je letoun vypuštěn ve svislé přímce, jednoduše je vyhozen do maximální výšky. Za druhé, po stabilizaci v nejvyšším bodě v důsledku vzájemné polohy těžiště a efektivní plochy křídla musí letoun sám přejít do normálního letu. Za třetí, rozložení hmotnosti letounu není normální – jeho přední část je podtížená, takže kvůli velkému odporu, který nekompenzuje váhu, velmi rychle zpomaluje. Současně vztlaková síla křídla prudce poklesne, sklopí nos a při pádu se trhnutím zrychlí, ale opět zpomalí a zamrzne. Takové oscilace (pitch up) jsou vyhlazeny díky setrvačnosti v bodech slábnutí a v důsledku toho je celkový čas strávený ve vzduchu delší než normální rovnoměrné klouzání.
15. Něco málo o syntéze designu s danými vlastnostmi.
Předpokládá se, že po stanovení hlavních parametrů papírového letounu, jejich vztahu a tím dokončení fáze analýzy, lze přejít k úloze syntézy - vytvoření nového návrhu na základě nezbytných požadavků. Empiricky to dělají amatéři po celém světě, počet návrhů přesáhl 1000. Ale pro takovou práci neexistuje žádné konečné číselné vyjádření, stejně jako neexistují žádné zvláštní překážky pro provádění takového výzkumu.
16. Praktické analogie. Létající veverka. Křídlo apartmá.
Je jasné, že papírové letadlo je v první řadě jen zdrojem radosti a nádhernou ilustrací pro první krok do nebe. Podobný princip plachtění v praxi využívají jen poletující veverky, které nemají, alespoň v našich končinách, velký ekonomický význam.
Praktičtější podobností s papírovým letadlem je „Wing suite“ - křídlový oblek pro výsadkáře, který umožňuje horizontální let. Mimochodem, aerodynamická kvalita takového obleku je nižší než u papírového letadla - ne více než 3.
17. Návrat k myšlenkové mapě. Úroveň rozvoje. Otázky a možnosti vzneseny další vývoj výzkum.
S přihlédnutím k odvedené práci můžeme do myšlenkové mapy přidat vybarvení označující splnění zadaných úkolů. Zelená zde jsou body, které jsou na uspokojivé úrovni, světle zelená – problémy, které mají určitá omezení, žlutá – oblasti, kterých se dotýkáme, ale nejsou dostatečně rozvinuté, červená – slibné oblasti, které vyžadují další výzkum.
18. Závěr.
Výsledkem práce bylo prostudování teoretického základu pro let papírových letounů, naplánování a provedení experimentů, které umožnily určit číselné parametry pro různé konstrukce a obecné vztahy mezi nimi. Z hlediska moderní aerodynamiky se dotýká i složitých letových mechanismů.
Jsou popsány hlavní parametry ovlivňující let a jsou uvedena obsáhlá doporučení.
V obecné části byl učiněn pokus o systematizaci oblasti poznání na základě myšlenkové mapy a byly nastíněny hlavní směry dalšího bádání.
19. Seznam literatury.
1. Aerodynamika papírového letadla [Elektronický zdroj] / Ken Blackburn - režim přístupu: http://www.paperplane.org/paero.htm, zdarma. - Víčko. z obrazovky. - Yaz. Angličtina
2. Schuette. Úvod do fyziky letu. Překlad G.A. Wolpert z pátého německého vydání. - M.: Spojené vědeckotechnické nakladatelství SSSR NKTP. Redakce technické a teoretické literatury, 1938. - 208 s.
3. Stakhursky A. Pro zručné ruce: Stolní větrný tunel. Centrální stanice mladí technici pojmenovaný po N.M. Shvernik - M.: Ministerstvo kultury SSSR. Hlavní ředitelství polygrafického průmyslu, 13. tiskárna, 1956. - 8 s.
4. Merzlikin V. Rádiem řízené modely kluzáků. - M,: Nakladatelství DOSAAF SSSR, 1982. - 160 s.
5. A.L. Stasenko. Fyzika letu. - M: Věda. Hlavní redakce fyzikální a matematické literatury, 1988, - 144 s.
Jak vyrobit papírové letadlo - 13 DIY modelů papírových letadelPodrobné schémata pro výrobu různých papírových letadel: od nejjednodušších „školních“ letadel až po technicky upravené modely.
Standardní model
Model "Větroň"
Model "Advanced Glider"
Model "Scat"
Model "Kanárci"
Model "Delta"
Model raketoplánu
Model "Neviditelný"
Model "Taran"
Model "Hawk Eye"
Model "Věž"
Model "Needle"
Model "Kite"
Zajímavosti
V roce 1989 Andy Chipling založil Paper Aircraft Association a v roce 2006 se konalo první mistrovství v papírových letadlech. Soutěže se konají ve třech disciplínách: nejdelší vzdálenost, nejdelší plachtění a akrobacie.
Četné pokusy prodloužit čas od času papírové letadlo ve vzduchu vedou k prolomení nových bariér v tomto sportu. Ken Blackburn držel světový rekord 13 let (1983-1996) a znovu ho vyhrál 8. října 1998, když hodil papírové letadlo v interiéru tak, že se udrželo ve vzduchu 27,6 sekund. Tento výsledek potvrdili zástupci Guinessovy knihy rekordů a reportéři CNN. Papírové letadlo, používané společností Blackburn, lze klasifikovat jako kluzáky.
