Наша сеть партнеров Banwar
Козлов Тимофій
Повітряні змії: дитячі забави або практична аеронавтика?
Якщо вдуматися, то на політ повітряного змія теж діють певні закони.
Мало хто знає історію появи і розвитку повітряного змія, класифікацію повітряних зміїв та іншу інформацію про них.
Вступ
Давайте дізнаємося, яка мета стоїть перед нами при виконанні цієї роботи. Розберемося в значенні слова «аеронавтика». Аеронавтика - від грец. аеро - повітря і Наута - плаваючий, мореплавець - керовані або некеровані польоти в атмосфері Землі на літальних апаратах легше повітря. Отже, аеронавтика - це повітроплавання. Давайте подивимося спочатку на історію повітряного змія.
Історія
Перший повітряний змій був винайдений в Китаї. На жаль, точну дату першого запуску точно не визначили, але відомо, що це було в IV- III століттях до н. е. Ім'я точного винахідника так само невідомо, але є припущення: Мо Цзи, Гун Шубань або Хань Сінь.
Існує не дуже достовірне переказ, згідно з яким винахід змія було обумовлено війною. Ця подія відноситься до 300 г до н.е. Генерал китайської армії Хань-Чинь вів бойові дії проти повсталих, які сховалися у фортеці Вейань-Конг. Імператор наказав за всяку ціну взяти фортецю.
Прямі атаки не мали успіху, тому вирішено було зробити підкоп, через який можна було б проникнути в місто.
Поміркувавши деякий час, розумний генерал знайшов дотепне рішення. Він виготовив невелику рамку з бамбука, яку обтяг папером. До рамки був прив'язаний противагу, а з іншого боку кінець довгої тонкої мотузки, змотаною в клубок. Дочекавшись потрібного вітру, винахідник запустив свою конструкцію і розмотував клубок до тих пір, поки змій не досяг стін фортеці.
Змотавши линву, генерал визначив точну відстань до стіни. Інше було лише справою часу. Підкоп незабаром був зроблений, і фортеця впала.
Надалі повітряні змії стали забавою, відомої в усьому Китаї. Вони використовувалися на святах (повітряні змії у вигляді драконів). У ті далекі часи в повітря піднімалися величезні полотнища, які за формою нагадують голови казкових птахів, тварин, драконів, на кінці яких кріпився довгий пухнастий хвіст. Звідси мабуть і пішла назва цих дивовижних апаратів - змії. Їх розфарбування була настільки фантастично строкатою, що її важко описати словами.
Не минуло й ста років, як повітряний змій звернув на себе увагу військових. Під час війни його використовували для передачі сигналів. Наприклад: зелений повітряний змій означав «в атаку», червоний - «відступаємо» і т.п.
Відомий випадок, коли ватажок армії, облягав місто, наказав виготовити тисячі гігантських повітряних зміїв із зображеннями воїнів. Коли світанок освятив Землю, обложені побачили, що до стін їх міста підступає армія, що складається з тисячі крилатих воїнів.
Але чи мають значення в сучасній авіації повітряні змії? Здається, чим може бути пов'язаний якийсь повітряний змій з сучасним літаком?
З давніх записок Марко Поло (під час його подорожі по Китаю, 1275 - 1292) ми дізнаємося, що були випадки, коли людина піднімала в повітря тварина (або самого себе) за допомогою повітряного змія. Дивіться, адже людина при цьому піднімався в повітря! Але ж в подальшому для цього використовувалися дельтаплани, планери, дирижаблі, аеростати і, врешті-решт, - літаки! Значить, можна припускати, що винахід повітряного змія штовхнуло людей на винахід інших літальних апаратів.
Повернемося до початку
Повітряні змії - практична аеронавтика? Чи правда це, і як це довести?
Змії різної форми мають свої переваги і недоліки. Давайте розглянемо класифікацію повітряних зміїв.
Flat - плоскі повітряні змії. Образно представляють собою плоску пластину прямокутної або будь-який інший форми, до якої підв'язані леер за допомогою вуздечки. Вуздечка задає змію певний кут атаки змія щодо вітру, що і викликає підйомну силу. Всі плоскі змії вимагають наявність великого хвоста для підтримки стійкого польоту.
Bowed - категорія повітряних зміїв, з землі дуже нагадує плоских. Однак даний вид повітряних зміїв є подальшим розвитком плоских в плані стійкості. Для додання стійкості дані змії мають вигин або злам в поздовжньої осі, що як би піднімає кінці крила і створює v-образне крило. Таке рішення надає значний запас стійкості
1. Плоскі повітряні змії
Плоскі змії в плані можуть виконуватися у всіляких формах, починаючи від квадрата і закінчуючи фантазією художника. Розглянемо основні з них.
1.1 
Прямокутний повітряний змій є найпоширенішим прикладом повітряних зміїв з підручників, проте він мало відрізняється стійкістю від своїх "великих" побратимів. Змій має три планки: дві з них служать діагоналями ( «хрестом»), а третя знаходиться вгорі і скріплює діагоналі. По контуру майбутнього змія натягують міцну нитку, яка з'єднує всі куточки, і наклеюють обтяжку з паперу або тканини. Змій обов'язково оснащується довгим і досить важким хвостом для додання йому стійкості в польоті.
1.2 
Diamond (bowed diamond) - ромбовіднийзмей. Каркас виготовляється у вигляді пересічних рейок. Відноситься до категорії bowed. Існує багато схем для додання змію угнутості, наприклад використання центральної хрестовини, де поперечні рейки йдуть під деяким кутом, або натягування тятиви на поперечної рейці. При великий v-образності такому змію не потрібен хвіст, однак при значному збільшенні v-образності змій втрачає в підйомній силі. Вуздечка найчастіше підв'язується до поздовжньої рейці в двох місцях.
1.3 
Delta (дельта, bowed delta) - змій, в плані нагадує дельтакрило. Каркас трохи складніше, тому що потрібно не менше трьох рейок, які жорстко закріплені у вигляді трикутника (дві консольні і одна поперечна). Особливість конструкції в тому, що при польоті тиск вітру надає вигин консольних рейок і змій приймає v-подібну форму. Додаткову стійкість надає так само купольні обшивки. При цьому чим сильніше дме вітер, тим стійкіше поводиться змій. Цю форму отримали моделі спортивних керованих повітряних зміїв. Можливість управління досягається використанням двухлеерной схеми. Обидва леера пілот тримає в руках. Змінюючи натяг лееров, домагаються керованого польоту.
1.4 
Роккаку - цей шестикутний японський змій (звідси його назва) родом з середньо японського регіону Ніїгата на узбережжі Японського моря. Має центральну рейку і дві поперечних. Поперечним рейках надається вигнута форма (форма bowed), за рахунок цього змії типу роккаку досить стійкі навіть без хвостів.
1.5 
Bermuda (бермудський) - повітряний змій, як правило, шестигранної форми. Конструкція являє собою кілька плоских рейок, що перетинаються в центрі. По периметру рейок натягнута тятива, що надає жорсткість конструкції. Парус вже натягується між рейками і тятивою. Вимагає наявність довгого хвоста.
2. Коробчаті повітряні змії
Коробчаті змії з'явилися як результат розвитку плоских. Люди помітили, що вертикальні поверхні дуже сильно впливають на стабільність польоту змія. Так з'явився перший змій у вигляді коробки. Коробчаті змії в більшості своїй не мають потреби в хвості.
2.1 
Ромбічний - найбільш простий коробчатий змій, не складний по влаштуванню, стійкий в польоті і легко запускається. В її структуру входять чотири поздовжні рейки (лонжерони). Між ними вставлені дві хрестовини, кожна з яких складається з двох рейок-розпірок. Обтягування змія виготовляється з двох смужок паперу або синтетичної тканини. Таким чином, виходять дві коробки - передня і задня.
2.2 
Поттера - коробчатий повітряний змій, для збільшення підйомної сили має спеціальні Відкрилки. Він складається з чотирьох поздовжніх рейок (лонжеронів) і чотирьох парних поперечних рейок-хрестовин, двох коробок і двох Відкрилки.
3. Безкаркасні повітряні змії
До безкаркасним відносяться змії не мають жорстких частин. Форму змій приймає, роздуваючи за рахунок набігаючого потоку повітря. Звідси два гідності цих зміїв - ймовірність поломки при падінні дорівнює нулю і компактність при транспортуванні. Друга перевага дозволяє виготовляти зміїв дуже великих розмірів.
3.1 
Sled (сани) - це повітряний змій з не жорстким каркасом. У польоті його оболонка підтримує форму за рахунок вітру, як би надувається. Використовуються лише дві поздовжні рейки, вшиті в оболонку, що не з'єднуються між собою. Ці рейки підтримують форму оболонки і не дають їй зім'яв. Змій такого типу досить капризно себе веде при поривчастим вітром. Для стійкого польоту змію обов'язково потрібно довгий хвіст.
3.2 
Sled foil - подальший розвиток змія попередньої моделі. У даній конструкції взагалі немає жорстких елементів. Жорсткість куполу надають надувати потоком, що набігає повітря циліндри. Створюваного тиску в звужуються до задньої крайки змія циліндрах цілком достатньо, щоб тримати купол розправленим в польоті. Однак у змія такої конструкції є і недоліки, наприклад купол може запросто зім'яв при затихання вітру і це призведе до падіння змія, навіть якщо вітер підніметься знову, купол самостійно вже не може розправитися. Йому так само притаманні певні труднощі з запуском. Але незаперечна перевага того, що змій неможливо поламати, дозволило даної конструкції продовжити свій розвиток.
3.3 
Super Sled foil - ще одне розвиток "саней". Три надувні секції роблять цей змій більш стійким до складання. Так само дозволяє виготовити цей змій значних розмірів і отримати значну тягу. Може бути використаний для підйому предметів, в тому числі фотоапарата.
3.4 
FlowForm - змій дуже поширеною конструкції, так як є одним з найбільш стійких безкаркасних одне стропних повітряних зміїв. При правильній опрацювання в рівний вітер може літати без хвоста. Однак в сильний і поривчастий вітер використання хвоста все ж рекомендується. Змій дуже часто використовують для підйому предметів (Lifters), проведення аерофотозйомки шляхом підйому фотокамери (KAPing). Можуть бути виготовлені дійсно гігантських розмірів, площа в 3 кв.м вважається звичайнісінькою. Так само виготовляються з великою кількістю секцій, шість, вісім і навіть більше. Для зменшення лобового опору змія, і як наслідок, збільшення кута затяжки, на задній кромці є отвір, що сприяє наскрізного проходу повітря крізь змій - відмінна риса всіх "Флоуформов".
3.5 
Parafoil (парафойл) - особливий підклас безкаркасних повітряних зміїв. Змії даного типу виготовляються з повітронепроникної тканини з замкнутими внутрішніми просторами і повітрозабірником, зверненим у бік потоку, що набігає. Повітря, проникаючи в вхідний отвір, створює усередині замкнутого простору змія надлишковий тиск і надуває повітряний змій подібно повітряної кулі. Однак конструкція змія така, що надуваючись, змій приймає певну аеродинамічну форму, яка здатна створити підйомну силу змія. Існує багато різновидів зміїв - парафойл: одне стропні, двох стропні керовані, чотирьох стропні керовані. Двох стропні в основному це пілотажні змії, або кайти площею до 3 кв.м. Чотиристопним - це змії досить більшої площі від 4 кв.м, використовувані в спорті як рушійної сили (кайтінг).
Розглядаючи класифікацію повітряних зміїв, ми знаходили такі терміни, як «v-образність», «стійкість у повітрі», - всі ці терміни відносяться до авіації, чи означає це, що управління змієм - практична аеронавтика? Я вважаю, що так.
висновок
Ми з вами прийшли до висновку: повітряні змії - приклад практичної аеронавтики, так як при польоті потрібно враховувати силу вітру (силу тяги), кут атаки, а все це - терміни з авіації.
Отже, хоч повітряний змій, на перший погляд, проста річ, саме починаючи з повітряного змія, почала розвиватися аеронавтика.
http://aviaschool.net wikipedia.org
джерело: http://aviaschool.net wikipedia.org
Але чи мають значення в сучасній авіації повітряні змії?Здається, чим може бути пов'язаний якийсь повітряний змій з сучасним літаком?
Чи правда це, і як це довести?