ЛЕТИТ БУМАЖНАЯ МОДЕЛЬ
Этот выпуск приложения посвящен бумажной авиации. Пионеры-инструкторы, работающие летом в пионерских лагерях, могут взять его в свой творческий портфель. Все модели просты по конструкции и доступны для изготовления младшими школьниками. Строя и запуская эти модели, вы наглядно, на опыте, сможете убедиться, как в зависимости от формы крыла, аэродинамической компоновки, центровки одни модели летают дальше, другие – выше, третьи – быстрее.
Автор всех этих моделей – инженер-конструктор Борис Августович Аукап.
Имя его хорошо известно авиамоделистам Ленинграда. Руководитель конструкторской секции городского Дворца пионеров имени А.А. Жданова, он одновременно ведет авиамодельную лабораторию в Выборгском районном Доме пионеров.
Увлечение авиамоделизмом пришло к нему еще в далекие довоенные годы. Он жил тогда на Дальнем Востоке и, сам недавний школьник, вел авиамодельный кружок. Мечтал стать летчиком. Поступил в авиационное училище и совсем не предполагал, каким суровым жизненным делом станет его юношеское увлечение. Все трудные годы Великой Отечественной войны Борис Августович Аунап провел за штурвалом боевого самолета.
В послевоенные годы Б. А. Аунап окончил Военно-воздушную академию, работал в конструкторском. А когда ушел в запас, его вновь потянуло в малую авиацию. Сколько учеников воспитал он с той поры, скольких увлек техникой! С благодарностью вспоминают его воспитанники первые шаги в техническом моделировании, сделанные под руководством строгого и чуткого руководителя Бориса Августсвича Аунапа.
НАЧИНАЮЩЕМУ АВИАМОДЕЛИСТУ
Даже самая простая модель самолета – это самолет в миниатюре со всеми его свойствами. Многие известные авиаконструкторы начинали с увлечения авиамоделизмом. Чтобы построить хорошую летающую модель, нужно немало потрудиться, изучить теорию полета аппаратов тяжелее воздуха. Зато какое увлекательное зрелище – полет модели и какая это радость для ее создателя и зрителей!
|
|
Все многообразие авиамоделей можно разделить на несколько классов. Самые популярные среди начинающих авиамоделистов – бумажные авиамодели. В бумажном авиамоделировании можно выделить несколько направлений.
Элементарные контурные модели. Это простейшие летающие модели самолетов, которые вырезаются из листа бумаги несколькими взмахами ножниц. Они наиболее просты и доступны для начинающих.
Нелетающие модели-копии. Они в точности повторяют внешний вид известных марок самолетов. Проектирование моделей-копий требует специальных знаний, большого терпения и труда. Занимаются ими опытные моделисты, коллекционирующие модели авиационной техники.
Свободнолетающие модели. Такие модели, сделанные из плотной бумаги или тонкого картона, могут запускаться с помощью резины с рук, как из рогатки, или со специального устройства – катапульты. Для достижения наибольшей дальности полета относительное поперечное сечение их фюзеляжа делается меньше, чем у самолетов-прототипов.
Есть свободнолетающие бумажные модели, движущиеся за счет тяги, развиваемой воздушным винтом с приводом от резиномотора или миниатюрного электромоторчика.
Безмоторные модели, запускаемые в полет с помощью нити-леера, называются планерами.
|
|
Кордовые модели летают «на привязи». Они управляются рукой авиамоделиста с помощью стальных нитей или тросиков, которые называются кордами. Кордовая модель не может удалиться от спортсмена больше чем на длину корды. Этим кордовая модель отличается от свободнолетающей. На таких моделях устанавливают двигатели внутреннего сгорания или электродвигатели, питающиеся от внешнего источника тока, подаваемого по проводникам-кордам. Бумажные кордовые модели обычно оснащаются электродвигателями.
Мы с вами сегодня поговорим о наиболее доступных и интересных широкому кругу ребят свободнолетающих моделях – тех, что запускаются с рук или катапультой.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБ АЭРОДИНАМИКЕ
Аэродинамические силы. Почему же летают аппараты тяжелее воздуха – самолеты и их модели?
Вспомните, как ветер гонит листья и бумажки вдоль улицы, поднимает их вверх. Летящую модель можно сравнить с предметом, гонимым потоком воздуха. Только воздух здесь неподвижен, а модель мчится, рассекая его. При этом воздух не только тормозит полет, но при определенных условиях создает подъемную силу. Посмотрите на рисунок 1. Здесь показано сечение крыла самолета. Если крыло будет расположено так, чтобы между его нижней плоскостью и направлением движения самолета был некоторый угол а (называемый углом атаки), то, как показывает практика, скорость потока воздуха, обтекающего крыло сверху, будет больше, чем его скорость снизу крыла.
| Рисунок 1 |
А по законам физики в том месте потока, где скорость больше, давление меньше, и наоборот. Вот почему при достаточно быстром движении самолета давление воздуха под крылом будет больше, чем над крылом. Эта разность давлений поддерживает самолет в воздухе и называется подъемной силой.
|
|
| Рисунок 2 |
Подъемная сила Y всегда направлена перпендикулярно направлению движения, сила сопротивления X – против движения. Сила тяжести G всегда направлена вертикально вниз. Подъемная сила зависит от площади крыла, скорости полета, плотности воздуха, угла атаки а и аэродинамического совершенства профиля крыла. Сила сопротивления зависит от геометрических размеров поперечного сечения фюзеляжа, скорости полета, плотности воздуха и качества обработки поверхностей. При прочих равных условиях дальше летит та модель, у которой поверхность отделана более тщательно. Дальность полета определяется аэродинамическим качеством К, равным отношению подъемной силы к силе сопротивления: 
, то есть аэродинамическое качество показывает, во сколько раз подъемная сила крыла больше силы сопротивления модели;
В планирующем полете подъемная сила модели Y обычно равна весу модели, а сила сопротивления X в 10-15 раз меньше, поэтому дальность полета L будет в 10-15 раз больше высоты Н, с которой начался планирующий полет, то есть 
. Следовательно, чем легче модель, чем она тщательнее изготовлена, тем большей дальности полета можно достигнуть.
Центровка модели. Чтобы полет был устойчивым, модель должна иметь определенную центровку: центр тяжести ЦТ должен совпасть с центром давления крыла ЦД или быть несколько впереди его (центром давления крыла называется точка приложения аэродинамической силы).
У прямоугольного профилированного крыла ЦД находится примерно на первой четверти ширины крыла.
У простых бумажных моделей профиль крыла, как правило, очень тонкий либо вообще плоский. У таких крыльев центр давления находится в геометрическом центре площади. У прямоугольных крыльев центр площади находится на пересечении его диагоналей (см. Рис. 3).
На рисунке 3 показано, как определять центр площади любой другой формы крыла. Нужно вырезать крыло из плотного картона, установить его на ребро линейки и уравновесить. Точка пересечения ребра линейки с линией, проведенной посередине крыла, и есть центр тяжести и центр давления крыла.
Центр тяжести модели находят тогда, когда уже изготовлен груз. Для чего он нужен? У простейших свободнолетающих моделей нет двигателя, и силу тяги, движущую модель вперед, создает ее собственная масса. Для повышения инерционности модели в фюзеляж ее вклеивают груз, вырезанный из фанеры или нескольких слоев плотного картона. Наличие груза в носовой части фюзеляжа обеспечивает достаточную устойчивость модели в полете.
Зная центр тяжести модели и центр давления, подбирают правильное положение крыла на модели. У моделей, летающих с большими скоростями (запускаемых с катапульты), ЦТ должен быть впереди ЦД, а у свободно планирующих – совпадать.
На прямолинейности полета особенно сильно сказывается «погибь» фюзеляжа, то есть искривление в процессе склейки. За его формой нужно следить и в процессе регулировки, и во время запусков, так как при ударах о препятствия он может деформироваться.
Рисунок 3
Вообще свободнолетающие модели, имея большие скорости полета, часто деформируются при ударах о препятствия, поэтому они должны изготавливаться очень тщательно.
После полета не рекомендуется брать модель за крылья, стабилизатор и киль. Берите их только за носовую часть, то есть за груз.
Начиная пробные полеты, старайтесь пускать модели на открытом месте, там, где нет препятствий и людей.
Только изучив «повадки» модели, определив ее траекторию и хорошо отрегулировав, можно запускать ее в залах и коридорах. Но при этом помните, что развившая большую скорость модель может поранить кого-нибудь из зрителей. Поэтому при запусках следите, чтобы предполагаемая траектория вашей модели не была направлена в сторону людей.
Как можно управлять полетом модели? В отличие от кордовых моделей свободнолетающими моделями невозможно управлять после старта. Но можно отрегулировать модель так, чтобы она летела по заданной траектории.
Для управления в вертикальной плоскости (по тангажу) на самолетах служат рули высоты. На модели для этого достаточно отогнуть заднюю кромку стабилизатора вверх или вниз. При этом модель будет соответственно набирать высоту (и даже делать мертвую петлю) или пикировать.
Для управления по крену достаточно отогнуть в противоположные стороны (вверх и вниз) задние кромки крыльев. На реальных самолетах на задней кромке крыла установлены специальные управляемые поверхности – элероны.
Для управления в горизонтальной плоскости на самолетах применяются рули направления. На модели для этой цели можно отогнуть в сторону заднюю кромку вертикального оперения.
Когда модель выполняется по схеме «бесхвостка», то есть без стабилизатора, отгиб задней кромки крыла обеспечивает управление и по крену, и по тангажу. У настоящих самолетов такие рулевые поверхности, выполняющие роль и элеронов, и руля высоты, называются элевонами.