Como fazer um avião de papel? Trabalho de pesquisa "Estudo das propriedades de voo de vários modelos de aviões de papel" Quais são as condições para o planejamento a longo prazo de um avião de papel

Fatos Incríveis

Muitos de nós já vimos, ou talvez fizemos, aviões de papel e os lançaram, observando-os voarem alto.

Você já se perguntou quem foi o primeiro a criar um avião de papel e por quê?

Hoje, os aviões de papel são feitos não apenas por crianças, mas também por empresas sérias de fabricação de aeronaves - engenheiros e designers.

Como, quando e para que aviões de papel foram usados e ainda são usados, você pode descobrir aqui.

Alguns fatos históricos relacionados às aeronaves de papel

* O primeiro avião de papel foi criado há cerca de 2.000 anos. Acredita-se que os primeiros que tiveram a ideia de fazer aviões de papel foram os chineses, que também gostavam de criar pipas voadoras de papiro.

* Os irmãos Montgolfier, Joseph-Michel e Jacques-Etienne, também decidiram usar papel para voar. Foram eles que inventaram o balão e usaram papel para isso. Aconteceu no século XVIII.

* Leonardo da Vinci escreveu sobre o uso de papel para criar modelos de ornitópteros (aeronaves).

* No início do século 20, as revistas de aeronaves usavam imagens de aviões de papel para explicar os princípios da aerodinâmica.

Veja também: Como fazer um avião de papel

* Em sua busca para construir o primeiro avião de transporte humano, os irmãos Wright usaram aviões de papel e asas em túneis de vento.

* Na década de 1930, o artista e engenheiro inglês Wallis Rigby projetou seu primeiro avião de papel. Essa ideia pareceu interessante para vários editores, que começaram a cooperar com ele e publicar seus modelos de papel, que eram bastante fáceis de montar. Vale a pena notar que Rigby tentou fazer não apenas modelos interessantes, mas também voadores.

* Também no início da década de 1930, Jack Northrop, da Lockheed Corporation, usou vários modelos de papel de aviões e asas para fins de teste. Isso foi feito antes da criação de grandes aeronaves reais.

* Durante a Segunda Guerra Mundial, muitos governos restringiram o uso de materiais como plástico, metal e madeira por serem considerados estrategicamente importantes. O papel tornou-se comum e muito popular na indústria de brinquedos. Foi isso que tornou a modelagem de papel popular.

* Na URSS, a modelagem em papel também era muito popular. Em 1959, o livro de P. L. Anokhin "Paper Flying Models" foi publicado. Como resultado, este livro tornou-se muito popular entre os modeladores por muitos anos. Nele, pode-se conhecer a história da construção de aeronaves, bem como a modelagem em papel. Todos os modelos de papel eram originais, por exemplo, pode-se encontrar um modelo de papel voador da aeronave Yak.

Fatos incomuns sobre modelos de avião de papel

*De acordo com a Paper Aircraft Association, um avião de papel lançado por EVA não voará, ele deslizará em linha reta. Se um avião de papel não colidir com algum objeto, ele pode voar para sempre no espaço.

* O avião de papel mais caro foi usado no ônibus espacial durante o próximo voo para o espaço. O custo do combustível usado para levar o avião ao espaço apenas no ônibus é suficiente para chamar esse avião de papel o mais caro.

* A maior envergadura de um avião de papel é de 12,22 cm. Um avião com essas asas poderia voar quase 35 metros antes de bater na parede. Tal aeronave foi feita por um grupo de estudantes da Faculdade de Aviação e Engenharia de Foguetes do Instituto Politécnico de Delft, na Holanda.

O lançamento foi realizado em 1995, quando a aeronave foi lançada dentro do prédio de uma plataforma de 3 metros de altura. De acordo com as regras, o avião teve que voar cerca de 15 metros. Se não fosse pelo espaço limitado, ele teria voado muito mais longe.

* Cientistas, engenheiros e estudantes usam aviões de papel para estudar aerodinâmica. A Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) enviou um avião de papel ao espaço no ônibus espacial.

* Aviões de papel podem ser feitos em várias formas. De acordo com o recordista Ken Blackburn, aviões feitos em forma de "X", um aro ou uma nave espacial futurista podem voar como simples aviões de papel, se bem feitos.

* Especialistas da NASA junto com astronautas realizou uma master class para crianças em idade escolarno hangar de seu centro de pesquisa em 1992. Juntos, eles construíram grandes aviões de papel com uma envergadura de até 9 metros.

* O menor avião de origami de papel foi criado sob um microscópio pelo Sr. Naito do Japão. Ele dobrou um avião de uma folha de papel medindo 2,9 metros quadrados. milímetro. Uma vez feito, o avião foi colocado na ponta de uma agulha de costura.

* O voo mais longo de um avião de papel ocorreu em 19 de dezembro de 2010 e foi lançado pelo japonês Takuo Toda, que é o chefe da Japan Origami Airplane Association. A duração do voo de seu modelo, lançado na cidade de Fukuyama, na província de Hiroshima, foi de 29,2 segundos.

Como fazer um avião Takuo Toda

Robô monta um avião de papel

Instituição Educacional Geral Autônoma Municipal

escola secundária №41 com. Aksakovo

distrito municipal distrito de Belebeevsky

I. Introdução ____________________________________________________ páginas 3-4

II. A história da aviação _______________________páginas 4-7

III _________páginas 7-10

4.Parte prática: Organização de uma exposição de modelos

aeronaves de diferentes materiais e segurando

pesquisar ____________________________________________ páginas 10-11

V. Conclusão ____________________________________________________ página 12

VI. Referências. _________________________________ página 12

VII. Inscrição

EU.Introdução.

Relevância:"O homem não é um pássaro, mas se esforça para voar"

Acontece que uma pessoa sempre foi atraída para o céu. As pessoas tentaram fazer asas para si mesmas, depois máquinas voadoras. E seus esforços foram justificados, eles ainda conseguiram decolar. O aparecimento dos aviões não diminuiu em nada a relevância do desejo antigo. transportar correio, medicamentos, ajuda humanitária, apagar incêndios e salvar pessoas . Então, quem construiu e fez um vôo controlado nele? Quem deu este passo, tão importante para a humanidade, que se tornou o início de uma nova era, a era da aviação?

Considero o estudo deste tema interessante e relevante.

Objetivo: estude a história da aviação e a história do aparecimento dos primeiros aviões de papel, explore modelos de aviões de papel

Objetivos de pesquisa:

Alexander Fedorovich Mozhaisky construiu em 1882 um "projétil aeronáutico". Então foi escrito na patente para ele em 1881. Aliás, a patente da aeronave também foi a primeira do mundo! Os irmãos Wright patentearam seu aparelho apenas em 1905. Mozhaisky criou uma aeronave real com todas as partes que lhe eram devidas: uma fuselagem, uma asa, uma usina de dois motores a vapor e três hélices, um trem de pouso e uma unidade de cauda. Era muito mais como um avião moderno do que o avião dos irmãos Wright.

Decolagem do avião Mozhaisky (de um desenho do famoso piloto K. Artseulov)

deck de madeira inclinado especialmente construído, decolou, voou uma certa distância e pousou com segurança. O resultado, é claro, é modesto. Mas a possibilidade de voar em um aparelho mais pesado que o ar foi claramente comprovada. Cálculos adicionais mostraram que, para um voo completo, a aeronave de Mozhaisky simplesmente não tinha energia suficiente da usina. Três anos depois, ele morreu, e por muitos anos ele mesmo ficou no Krasnoye Selo sob o céu aberto. Então ele foi transportado perto de Vologda para a propriedade Mozhaisky, e já lá ele incendiou em 1895. Bem, o que eu posso dizer. É uma pena…

III. A história do aparecimento dos primeiros aviões de papel

A versão mais comum da época da invenção e o nome do inventor é 1930, Northrop é cofundador da Lockheed Corporation. A Northrop usou aviões de papel para testar novas ideias no projeto de aeronaves reais. Apesar da aparente frivolidade dessa atividade, descobriu-se que lançar aviões é uma ciência completa. Ela nasceu em 1930, quando Jack Northrop, cofundador da Lockheed Corporation, usou aviões de papel para testar novas ideias na construção de aeronaves reais.

E as competições de lançamento de aviões de papel Red Bull Paper Wings são realizadas em nível mundial. Eles foram inventados pelo britânico Andy Chipling. Por muitos anos ele e seus amigos estiveram envolvidos na criação de modelos de papel e, finalmente, em 1989, fundaram a Paper Aircraft Association. Foi ele quem escreveu o conjunto de regras para o lançamento de aviões de papel. Para criar um avião, deve-se usar uma folha de papel A-4. Todas as manipulações com o avião devem consistir em dobrar o papel - não é permitido cortá-lo ou colá-lo, e também usar objetos estranhos para fixação (clipes de papel, etc.). As regras da competição são muito simples - as equipes competem em três disciplinas (alcance de voo, tempo de voo e acrobacias - um show espetacular).

O Campeonato Mundial de Lançamento de Aviões de Papel foi realizado pela primeira vez em 2006. Acontece a cada três anos em Salzburgo, em um enorme edifício esférico de vidro chamado "Angar-7".

O avião Glider, embora pareça um raskoryak perfeito, desliza bem, por isso, no Campeonato Mundial, pilotos de vários países o lançaram na competição por maior tempo de voo. É importante jogá-lo não para a frente, mas para cima. Então descerá suavemente e por um longo tempo. Tal aeronave certamente não precisa ser lançada duas vezes, qualquer deformação é fatal para ela. O recorde mundial de voo livre é agora de 27,6 segundos. Foi instalado pelo piloto americano Ken Blackburn .

Durante o trabalho, nos deparamos com palavras desconhecidas que são usadas na construção. Nós olhamos para o dicionário enciclopédico, aqui está o que aprendemos:

Glossário de termos.

Aviette- uma aeronave de pequeno porte com motor de baixa potência (potência do motor não superior a 100 cavalos), geralmente um ou dois lugares.

Estabilizador- um dos planos horizontais que garante a estabilidade da aeronave.

Quilha- Este é um plano vertical que garante a estabilidade da aeronave.

Fuselagem- a carroceria da aeronave, que serve para acomodar a tripulação, passageiros, carga e equipamentos; conecta a asa, a plumagem, às vezes o chassi e a usina.

4. Parte prática:

Organização de uma exposição de modelos de aeronaves de diferentes materiais e testes .

Bem, qual das crianças não fez aviões? Eu acho que essas pessoas são muito difíceis de encontrar. Foi uma grande alegria lançar esses modelos de papel, e foi interessante e fácil de fazer. Porque o avião de papel é muito fácil de fazer e não requer custos de material. Tudo o que é necessário para uma aeronave dessas é pegar uma folha de papel e, após alguns segundos, tornar-se o vencedor do pátio, escola ou escritório na competição pelo voo mais distante ou mais longo.

Também fizemos nosso primeiro avião - o Kid na aula de tecnologia e os lançamos bem na sala de aula no recreio. Foi muito interessante e divertido.

Nosso dever de casa era fazer ou desenhar um modelo de avião de qualquer

material. Organizamos uma exposição de nossas aeronaves, onde todos os alunos se apresentaram. Havia aviões desenhados: com tintas, lápis. Aplicação a partir de guardanapos e papel colorido, modelos de aeronaves em madeira, papelão, 20 caixas de fósforos, garrafa plástica.

Queríamos aprender mais sobre aviões, e Lyudmila Gennadievna sugeriu que um grupo de alunos aprendesse quem construiu e fez um vôo controlado nele, e o outro - história dos primeiros aviões de papel. Encontramos todas as informações sobre a aeronave na Internet. Quando soubemos da competição de lançamento do avião de papel, decidimos também realizar tal competição para a maior distância e o maior planejamento.

Para participar, decidimos fazer aviões: “Dart”, “Glider”, “Kid”, “Arrow”, e eu mesmo criamos o avião “Falcon” (diagramas de aeronaves no Apêndice 1-5).

Modelos lançados 2 vezes. O avião ganhou - "Dart", ele é um prolema.

Modelos lançados 2 vezes. O avião venceu - "Glider", ficou no ar por 5 segundos.

Modelos lançados 2 vezes. Um avião feito de papel de escritório ganhou

papel, ele voou 11 metros.

Conclusão: Assim, nossa hipótese foi confirmada: o Dart voou mais longe (15 metros), o Glider ficou no ar mais tempo (5 segundos), os aviões feitos de papel de escritório voam melhor do que todos.

Mas gostamos tanto de aprender tudo novo e novo que encontramos um novo modelo de aeronave a partir de módulos na Internet. O trabalho, é claro, é meticuloso - requer precisão, perseverança, mas muito interessante, especialmente a montagem. Fizemos 2.000 módulos para a aeronave. Designer de aeronaves" href="/text/category/aviakonstruktor/" rel="bookmark">Projetista de aeronaves e projetará um avião no qual as pessoas voarão.

VI. Referências:

1.http: //ru. wikipédia. org/wiki/Avião de papel...

2. http://www. *****/notícias/detalhe

3 http://ru. wikipédia. org›wiki/Aircraft_Mozhaisky

4. http://www. ›200711.htm

5.http://www. *****›avia/8259.html

6. http://ru. wikipédia. org›wiki/Wright Brothers

7. http:// locais. md› 2012 /stan-chempionom-mira…samolyotikov/

8 http:// *****› dos módulos MK aeronaves

APÊNDICE

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transcrição

1 Trabalho de pesquisa Tema do trabalho Avião de papel ideal Concluído por: Prokhorov Vitaly Andreevich, aluno da 8ª série da escola secundária de Smelovskaya Supervisor: Prokhorova Tatiana Vasilievna professora de história e estudos sociais da escola secundária de Smelovskaya 2016

2 Conteúdo Introdução O avião ideal Componentes do sucesso Segunda lei de Newton ao lançar um avião Forças que atuam em um avião em voo Sobre a asa Lançamento de um avião Testando aviões Modelos de aviões Testes de alcance de voo e tempo de planeio Modelo de um avião ideal Resumindo: a modelo teórico Modelo próprio e seus ensaios Lista de conclusões Anexo 1. Esquema do impacto de forças em um avião em voo Anexo 2. Arrasto Anexo 3. Extensão da asa Anexo 4. Varredura da asa Anexo 5. Corda aerodinâmica média da asa (MAC) Anexo 6. Forma da asa Anexo 7. Circulação de ar ao redor da asa Anexo 8 Ângulo de lançamento do avião Anexo 9. Modelos de avião para o experimento

3 Introdução Avião de papel (avião) é um avião de brinquedo feito de papel. É provavelmente a forma mais comum de aerogami, um dos ramos do origami (a arte japonesa de dobrar papel). Em japonês, tal aeronave é chamada 紙飛行機 (kami hikoki; kami=papel, hikoki=avião). Apesar da aparente frivolidade dessa atividade, descobriu-se que lançar aviões é uma ciência completa. Nasceu em 1930, quando Jack Northrop, fundador da Lockheed Corporation, usou aviões de papel para testar novas ideias em aviões reais. E as competições de lançamento de aviões de papel Red Bull Paper Wings são realizadas em nível mundial. Eles foram inventados pelo britânico Andy Chipling. Por muitos anos ele e seus amigos estavam envolvidos na criação de modelos de papel, em 1989 ele fundou a Paper Aircraft Association. Foi ele quem escreveu o conjunto de regras para o lançamento de aviões de papel, usados por especialistas do Guinness Book of Records e que se tornaram as instalações oficiais do campeonato mundial. Origami, e depois o aerogami, tem sido minha paixão. Eu construí vários modelos de aviões de papel, mas alguns deles voaram muito bem, enquanto outros caíram de cara. Por que isso acontece, como fazer um modelo de avião ideal (voando por muito tempo e longe)? Combinando minha paixão com o conhecimento da física, comecei minha pesquisa. O objetivo do estudo: aplicando as leis da física, criar um modelo de um avião ideal. Tarefas: 1. Estudar as leis básicas da física que afetam o voo de um avião. 2. Deduza as regras para criar o avião perfeito. 3

4 3. Examine os modelos de aviões já criados quanto à proximidade do modelo teórico de um avião ideal. 4. Crie seu próprio modelo de avião que se aproxime do modelo teórico de um avião ideal. 1. Avião ideal 1.1. Componentes do sucesso Primeiro, vamos lidar com a questão de como fazer um bom avião de papel. Você vê, a principal função de um avião é a capacidade de voar. Como fazer uma aeronave com o melhor desempenho. Para fazer isso, primeiro nos voltamos para as observações: 1. Um avião voa mais rápido e mais longe, mais forte é o arremesso, exceto quando algo (na maioria das vezes um pedaço de papel esvoaçante no nariz ou asas abaixadas) cria resistência e diminui a velocidade para a frente. progresso do avião. 2. Por mais que tentemos jogar uma folha de papel, não conseguiremos lançá-la tão longe quanto uma pedrinha com o mesmo peso. 3. Para um avião de papel, asas longas são inúteis, asas curtas são mais eficazes. Aviões pesados não voam longe 4. Outro fator importante a ser levado em consideração é o ângulo em que o avião está avançando. Voltando às leis da física, encontramos as causas dos fenômenos observados: 1. Voos de aviões de papel obedecem à segunda lei de Newton: a força (neste caso, sustentação) é igual à taxa de variação do momento. 2. É tudo uma questão de arrasto, uma combinação de resistência do ar e turbulência. A resistência do ar causada por sua viscosidade é proporcional à área da seção transversal da parte frontal da aeronave, 4

5 em outras palavras, depende do tamanho do nariz da aeronave quando visto de frente. A turbulência é o resultado da ação de correntes de ar em redemoinho que se formam ao redor da aeronave. É proporcional à área de superfície da aeronave, a forma simplificada a reduz significativamente. 3. As grandes asas do avião de papel cedem e não podem resistir ao efeito de flexão da força de elevação, tornando o avião mais pesado e aumentando o arrasto. O excesso de peso impede que a aeronave voe longe, e esse peso geralmente é criado pelas asas, sendo que a maior sustentação ocorre na região da asa mais próxima da linha central da aeronave. Portanto, as asas devem ser muito curtas. 4. No lançamento, o ar deve atingir a parte inferior das asas e ser desviado para baixo para fornecer sustentação adequada à aeronave. Se a aeronave não estiver em ângulo com a direção de deslocamento e seu nariz não estiver para cima, a sustentação não ocorrerá. Abaixo consideraremos as leis físicas básicas que afetam o avião, com mais detalhes a segunda lei de Newton quando o avião é lançado.Sabemos que a velocidade de um corpo muda sob a influência de uma força aplicada a ele. Se várias forças atuam sobre o corpo, então a resultante dessas forças é encontrada, ou seja, uma certa força total total que tem uma determinada direção e valor numérico. De fato, todos os casos de aplicação de várias forças em um determinado momento podem ser reduzidos à ação de uma força resultante. Portanto, para descobrir como a velocidade do corpo mudou, precisamos saber qual força atua sobre o corpo. Dependendo da magnitude e direção da força, o corpo receberá uma ou outra aceleração. Isso é claramente visível quando o avião é lançado. Quando agimos no avião com uma força pequena, ele não acelerou muito. Quando é o poder 5

6 impacto aumentou, então o avião adquiriu uma aceleração muito maior. Ou seja, a aceleração é diretamente proporcional à força aplicada. Quanto maior a força de impacto, maior a aceleração adquirida pelo corpo. A massa do corpo também está diretamente relacionada à aceleração adquirida pelo corpo como resultado da força. Neste caso, a massa do corpo é inversamente proporcional à aceleração resultante. Quanto maior a massa, menor será a aceleração. Com base no exposto, chegamos à conclusão de que quando o avião é lançado, ele obedece à segunda lei de Newton, que é expressa pela fórmula: a \u003d F / m, onde a é a aceleração, F é a força de impacto, m é a massa do corpo. A definição da segunda lei é a seguinte: a aceleração adquirida por um corpo como resultado de um impacto sobre ele é diretamente proporcional à força ou resultante das forças desse impacto e inversamente proporcional à massa do corpo. Assim, inicialmente o avião obedece à segunda lei de Newton e o alcance do voo também depende da força inicial e da massa do avião. Portanto, as primeiras regras para criar um avião ideal decorrem disso: o avião deve ser leve, inicialmente dar ao avião uma grande força Forças que atuam no avião em vôo. Quando um avião voa, ele é afetado por muitas forças devido à presença de ar, mas todas elas podem ser representadas na forma de quatro forças principais: gravidade, sustentação, força definida no lançamento e força de resistência do ar. arraste) (ver Apêndice 1). A força da gravidade permanece sempre constante. A sustentação neutraliza o peso da aeronave e pode ser maior ou menor que o peso, dependendo da quantidade de energia gasta na propulsão. A força definida no lançamento é neutralizada pela força de resistência do ar (caso contrário, arrasto). 6

7 Em voo reto e nivelado, essas forças são mutuamente equilibradas: a força definida no lançamento é igual à força de resistência do ar, a força de sustentação é igual ao peso da aeronave. Sem outra proporção dessas quatro forças básicas, o vôo reto e nivelado é impossível. Qualquer mudança em qualquer uma dessas forças afetará a maneira como a aeronave voa. Se a sustentação gerada pelas asas for maior que a força da gravidade, então o avião sobe. Por outro lado, uma diminuição na sustentação contra a gravidade faz com que a aeronave desça, ou seja, perda de altitude e sua queda. Se o equilíbrio de forças não for mantido, a aeronave curvará a trajetória de voo na direção da força predominante. Detenhamo-nos com mais detalhes no arrasto, como um dos fatores importantes na aerodinâmica. A resistência frontal é a força que impede o movimento de corpos em líquidos e gases. A resistência frontal consiste em dois tipos de forças: forças de atrito tangencial (tangencial) direcionadas ao longo da superfície do corpo e forças de pressão direcionadas para a superfície (Apêndice 2). A força de arrasto é sempre direcionada contra o vetor velocidade do corpo no meio e, juntamente com a força de sustentação, é uma componente da força aerodinâmica total. A força de arrasto é geralmente representada como a soma de dois componentes: arrasto em sustentação zero (arrasto prejudicial) e arrasto indutivo. A resistência prejudicial ocorre como resultado do impacto da pressão do ar de alta velocidade nos elementos estruturais da aeronave (todas as partes salientes da aeronave criam resistência prejudicial ao se mover pelo ar). Além disso, na junção da asa e do “corpo” da aeronave, bem como na cauda, ocorrem turbulências no fluxo de ar, que também conferem resistência prejudicial. Prejudicial 7

8 o arrasto aumenta à medida que o quadrado da aceleração da aeronave (se você dobrar a velocidade, o arrasto prejudicial aumenta por um fator de quatro). Na aviação moderna, aeronaves de alta velocidade, apesar das bordas afiadas das asas e do formato super aerodinâmico, experimentam um aquecimento significativo da pele quando superam a força de arrasto com a potência de seus motores (por exemplo, o avião de alta velocidade mais rápido do mundo). aeronave de reconhecimento de altitude SR-71 Black Bird é protegida por um revestimento especial resistente ao calor). O segundo componente do arrasto, o arrasto indutivo, é um subproduto da sustentação. Ocorre quando o ar flui de uma área de alta pressão na frente da asa para um meio rarefeito atrás da asa. O efeito especial da resistência indutiva é perceptível em baixas velocidades de voo, o que é observado em aviões de papel (Um bom exemplo desse fenômeno pode ser visto em aeronaves reais durante a aproximação de pouso. A aeronave levanta o nariz durante a aproximação de pouso, os motores começam a zumbir impulso mais crescente). O arrasto indutivo, semelhante ao arrasto prejudicial, está na proporção de um para dois com a aceleração da aeronave. E agora um pouco sobre turbulência. O dicionário explicativo da enciclopédia "Aviação" dá uma definição: "Turbulência é a formação aleatória de ondas fractais não lineares com aumento de velocidade em meio líquido ou gasoso". Em nossas próprias palavras, essa é uma propriedade física da atmosfera, na qual a pressão, a temperatura, a direção e a velocidade do vento mudam constantemente. Por causa disso, as massas de ar tornam-se heterogêneas em composição e densidade. E ao voar, nosso avião pode entrar em correntes de ar descendentes (“pregadas” ao solo) ou ascendentes (melhor para nós, porque levantam o avião do solo), e esses fluxos também podem se mover aleatoriamente, torcer (então o avião voa imprevisivelmente, voltas e mais voltas). oito

9 Assim, deduzimos do que foi dito as qualidades necessárias para criar um avião ideal em voo: Um avião ideal deve ser longo e estreito, afilando-se em direção ao nariz e à cauda como uma flecha, com uma área de superfície relativamente pequena para seu peso. Um avião com essas características voa uma distância maior. Se o papel for dobrado de forma que a parte de baixo do avião fique plana e nivelada, a sustentação atuará sobre ele enquanto desce e aumenta seu alcance. Como observado acima, a sustentação ocorre quando o ar atinge a superfície inferior de uma aeronave que voa com o nariz levemente levantado na asa. A envergadura é a distância entre planos paralelos ao plano de simetria da asa e tocando seus pontos extremos. A envergadura é uma importante característica geométrica de uma aeronave que afeta sua aerodinâmica e desempenho de voo, sendo também uma das principais dimensões gerais de uma aeronave. Extensão da asa - a razão entre a envergadura da asa e sua corda aerodinâmica média (Apêndice 3). Para uma asa não retangular, razão de aspecto = (quadrado da envergadura)/área. Isso pode ser entendido se tomarmos uma asa retangular como base, a fórmula será mais simples: razão de aspecto = vão / corda. Aqueles. se a asa tiver uma envergadura de 10 metros e a corda = 1 metro, então o alongamento será = 10. Quanto maior o alongamento, menor será o arrasto indutivo da asa associado ao fluxo de ar da superfície inferior da asa asa para a superior através da ponta com a formação de vórtices finais. Na primeira aproximação, podemos supor que o tamanho característico de tal vórtice é igual à corda - e com o aumento da envergadura, o vórtice torna-se cada vez menor em relação à envergadura da asa. 9

10 Naturalmente, quanto menor a resistência indutiva, menor a resistência total do sistema, maior a qualidade aerodinâmica. Naturalmente, existe a tentação de tornar o alongamento o maior possível. E aqui começam os problemas: junto com o uso de altas proporções, temos que aumentar a força e a rigidez da asa, o que acarreta um aumento desproporcional na massa da asa. Do ponto de vista da aerodinâmica, o mais vantajoso será essa asa, que tem a capacidade de criar o máximo de sustentação possível com o mínimo de arrasto possível. Para avaliar a perfeição aerodinâmica da asa, é introduzido o conceito de qualidade aerodinâmica da asa. A qualidade aerodinâmica de uma asa é a razão entre a sustentação e a força de arrasto da asa. O melhor em termos de aerodinâmica é uma forma elíptica, mas essa asa é difícil de fabricar, por isso raramente é usada. Uma asa retangular é menos vantajosa aerodinamicamente, mas muito mais fácil de fabricar. A asa trapezoidal é melhor em termos de características aerodinâmicas do que a retangular, mas é um pouco mais difícil de fabricar. As asas varridas e triangulares em termos de aerodinâmica em baixas velocidades são inferiores às trapezoidais e retangulares (tais asas são usadas em aeronaves que voam em velocidades transônicas e supersônicas). A asa elíptica em planta tem a mais alta qualidade aerodinâmica - a resistência mínima possível com sustentação máxima. Infelizmente, uma asa dessa forma não é frequentemente usada devido à complexidade do projeto (um exemplo do uso de uma asa desse tipo é o caça inglês Spitfire) (Apêndice 6). Ângulo de varredura da asa de desvio da asa da normal ao eixo de simetria da aeronave, projetado no plano base da aeronave. Neste caso, a direção para a cauda é considerada positiva (Apêndice 4). Existem 10

11 varre ao longo do bordo de ataque da asa, ao longo do bordo de fuga e ao longo da linha de quarto de corda. Asa de varredura reversa (KOS) asa com varredura negativa (exemplos de modelos de aeronaves com varredura reversa: Su-47 Berkut, planador tchecoslovaco LET L-13) . A carga alar é a razão entre o peso de uma aeronave e sua área de superfície de apoio. É expresso em kg/m² (para modelos - g/dm²). Quanto menor a carga, menor a velocidade necessária para voar. A corda aerodinâmica média da asa (MAC) é um segmento de linha reta que conecta os dois pontos mais distantes do perfil um do outro. Para uma asa retangular em planta, o MAR é igual à corda da asa (Apêndice 5). Conhecendo o valor e a posição do MAR na aeronave e tomando-o como linha de base, determina-se a posição do centro de gravidade da aeronave em relação a ele, que é medido em % do comprimento do MAR. A distância do centro de gravidade ao início do MAR, expressa em porcentagem de seu comprimento, é chamada de centro de gravidade da aeronave. É mais fácil descobrir o centro de gravidade de um avião de papel: pegue uma agulha e linha; fure o avião com uma agulha e deixe-o pendurado em um fio. O ponto em que a aeronave se equilibrará com asas perfeitamente planas é o centro de gravidade. E um pouco mais sobre o perfil da asa é o formato da asa em seção transversal. O perfil da asa tem a maior influência em todas as características aerodinâmicas da asa. Existem vários tipos de perfis, porque a curvatura das superfícies superior e inferior é diferente para diferentes tipos, assim como a espessura do próprio perfil (Apêndice 6). O clássico é quando o fundo está próximo ao plano e o topo é convexo de acordo com uma determinada lei. Este é o chamado perfil assimétrico, mas também existem os simétricos, quando o topo e o fundo têm a mesma curvatura. O desenvolvimento de aerofólios foi realizado quase desde o início da história da aviação e está sendo realizado agora (na Rússia, TsAGI Central Aerohydrodynamic 11

12 Instituto em homenagem ao Professor N.E. Zhukovsky, nos EUA, essas funções são desempenhadas pelo Langley Research Center (uma divisão da NASA)). Vamos tirar conclusões do que foi dito sobre a asa de um avião: Um avião tradicional tem asas longas e estreitas mais próximas ao meio, a parte principal, equilibradas por pequenas asas horizontais mais próximas da cauda. O papel não tem força para projetos tão complexos, dobrando e dobrando facilmente, especialmente durante o processo de lançamento. Isso significa que as asas de papel perdem características aerodinâmicas e criam arrasto. Os aviões projetados tradicionalmente são aerodinâmicos e bastante fortes, suas asas delta proporcionam um deslizamento estável, mas são relativamente grandes, criam arrasto excessivo e podem perder a rigidez. Essas dificuldades podem ser superadas: Superfícies de elevação menores e mais fortes na forma de asas delta são feitas de duas ou mais camadas de papel dobrado, elas mantêm melhor sua forma durante o lançamento em alta velocidade. As asas podem ser dobradas de modo que se forme uma leve protuberância na superfície superior, aumentando a força de sustentação, como na asa de uma aeronave real (Apêndice 7). O design solidamente construído tem uma massa que aumenta o torque de partida, mas sem um aumento significativo no arrasto. Se movermos as asas deltóides para frente e equilibrarmos a sustentação com um corpo longo e plano em forma de V mais próximo da cauda, o que evita movimentos laterais (desvios) em voo, as características mais valiosas de um avião de papel podem ser combinadas em um design. 1.5 Lançamento do avião 12

13 Vamos começar com o básico. Nunca segure seu avião de papel pela borda de fuga da asa (cauda). Como o papel dobra muito, o que é muito ruim para a aerodinâmica, qualquer ajuste cuidadoso ficará comprometido. A aeronave é melhor segurada pelo conjunto mais grosso de camadas de papel perto do nariz. Normalmente, este ponto está próximo ao centro de gravidade da aeronave. Para enviar a aeronave à distância máxima, você precisa jogá-la para frente e para cima o máximo possível em um ângulo de 45 graus (ao longo de uma parábola), o que foi confirmado por nosso experimento de lançamento em diferentes ângulos da superfície (Apêndice 8 ). Isso ocorre porque durante o lançamento, o ar deve atingir a parte inferior das asas e ser desviado para baixo, proporcionando sustentação adequada à aeronave. Se a aeronave não estiver em ângulo com a direção de deslocamento e seu nariz não estiver para cima, a sustentação não ocorrerá. Um avião normalmente tem a maior parte de seu peso para trás, o que significa que a traseira está abaixada, o nariz está para cima e a sustentação é garantida. Ele equilibra o avião, permitindo que ele voe (a menos que a sustentação seja muito alta, fazendo com que o avião salte para cima e para baixo violentamente). Em competições de tempo de voo, você deve lançar o avião na altura máxima para que ele deslize mais tempo. Em geral, as técnicas de lançamento de aviões acrobáticos são tão diversas quanto seus projetos. E assim é a técnica para lançar o avião perfeito: um aperto adequado deve ser forte o suficiente para segurar o avião, mas não tão forte a ponto de deformá-lo. A borda de papel dobrada na superfície inferior sob o nariz do avião pode ser usada como suporte de lançamento. Ao lançar, mantenha o avião em um ângulo de 45 graus em relação à sua altura máxima. 2. Testando aviões 13

14 2.1. Modelos de aviões Para confirmar (ou refutar, se estão errados para aviões de papel), selecionamos 10 modelos de aviões com características diferentes: varredura, envergadura, densidade de estrutura, estabilizadores adicionais. E é claro que pegamos o modelo de avião clássico para explorar também a escolha de muitas gerações (Apêndice 9) 2.2. Teste de alcance de voo e tempo de voo livre. quatorze

15 Nome do modelo Alcance do vôo (m) Duração do vôo (batidas do metrônomo) Características no lançamento Prós Contras 1. Deslizamento torcido Voar demais Manuseio ruim Fundo plano asas grandes Grande Não planeja turbulência 2. Deslizamento torcido Asas largas Cauda Fraca Instável em vôo Turbulência direcionável 3. Mergulho Nariz estreito Turbulence Hunter Torção Fundo plano Peso da proa Parte do corpo estreita 4. Deslizando Fundo plano Asas grandes Guinness Glider Voando em arco Forma de proa Corpo estreito Voo em arco longo Deslizamento 5. Voando asas mais estreitas Corpo largo reto, em estabilizadores de vôo Nenhum arco de fim de vôo do besouro muda abruptamente Mudança abrupta na trajetória de vôo 6. Voando reto Fundo plano Corpo largo Tradicional bom Asas pequenas Sem arco de planagem 15

16 7. Mergulho Asas estreitas Nariz pesado Voando para frente Asas grandes, retas Corpo estreito deslocado para trás Bombardeiro de mergulho Arqueado (devido a abas na asa) Densidade estrutural 8. Scout Voando ao longo Corpo pequeno Asas largas retas Deslizando Tamanho pequeno em comprimento Arqueado Construção densa 9. Cisne branco Voando em um corpo estreito em uma linha reta Estável Asas estreitas em um vôo de fundo plano Construção densa Equilibrada 10. Furtivo Voando em uma linha arqueada Planar Muda a trajetória Eixo das asas é estreitado para trás Sem arqueamento Asas largas Corpo grande Não a estrutura densa Duração do vôo (do maior para o menor): Planador Guinness e Tradicional, Besouro, Cisne Branco Comprimento do vôo (do maior para o menor): Cisne Branco, Fusca e tradicional, Escoteiro. Sairam os líderes em duas categorias: o Cisne Branco e o Fusca. Para estudar esses modelos e, combinando-os com conclusões teóricas, tome-os como base para um modelo de avião ideal. 3. Modelo de um avião ideal 3.1 Resumindo: modelo teórico 16

17 1. o avião deve ser leve, 2. inicialmente dar ao avião grande força, 3. longo e estreito, afilando em direção ao nariz e cauda como uma flecha, com uma área de superfície relativamente pequena para seu peso, 4. a superfície inferior do o avião é plano e horizontal, 5. superfícies de elevação pequenas e mais fortes na forma de asas delta, 6. dobre as asas de modo que uma leve protuberância se forme na superfície superior, 7. mova as asas para frente e equilibre a sustentação com a longa corpo plano da aeronave, em forma de V em direção à cauda, 8. projeto solidamente construído, 9. a aderência deve ser forte o suficiente e pela borda na superfície inferior, 10. lançamento em um ângulo de 45 graus e ao máximo altura. 11. Usando os dados, fizemos esboços do avião ideal: 1. Vista lateral 2. Vista inferior 3. Vista frontal Tendo esboçado o avião ideal, voltei-me para a história da aviação para ver se minhas conclusões coincidiam com os projetistas de aeronaves. E encontrei um protótipo de aeronave com asa delta desenvolvida após a Segunda Guerra Mundial: o interceptor de ponto Convair XF-92 (1945). E a confirmação da veracidade das conclusões é que se tornou o ponto de partida para uma nova geração de aeronaves. 17

18 Modelo próprio e seus testes. Nome do modelo Alcance do voo (m) Duração do voo (batidas do metrônomo) ID Características no lançamento Prós (proximidade do avião ideal) Contras (desvios do avião ideal) Voa 80% 20% direto (perfeição (para planos de controle adicionais não há limite) ). Mas, ao mesmo tempo, fiz várias mudanças significativas: uma grande forma delta da asa, uma curva na asa (como no “scout” e similares), o casco foi reduzido e foi dada rigidez estrutural adicional ao casco. Não se pode dizer que estou completamente satisfeito com o meu modelo. Gostaria de reduzir as minúsculas, deixando a mesma densidade de construção. As asas podem receber um delta maior. Pense na cauda. Mas não pode ser de outra forma, há tempo pela frente para mais estudos e criatividade. Isso é exatamente o que os designers de aeronaves profissionais fazem, você pode aprender muito com eles. O que vou fazer no meu hobby. 17

19 Conclusões Como resultado do estudo, conhecemos as leis básicas da aerodinâmica que afetam o avião. Com base nisso, foram deduzidas as regras, cuja combinação ótima contribui para a criação de um avião ideal. Para testar as conclusões teóricas na prática, montamos modelos de aviões de papel de várias complexidades de dobramento, alcance e duração de voo. Durante o experimento, uma tabela foi compilada, onde as deficiências manifestadas dos modelos foram comparadas com as conclusões teóricas. Comparando os dados da teoria e do experimento, criei um modelo do meu avião ideal. Ainda precisa ser melhorado, aproximando-o da perfeição! dezoito

20 Referências 1. Enciclopédia "Aviação" / site Acadêmico %D0%BB%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1% 82%D1%8C 2. Collins J. Aviões de papel / J. Collins: por. do inglês. P. Mironova. Moscou: Mani, Ivanov e Ferber, 2014. 160c Babintsev V. Aerodinâmica para manequins e cientistas / portal Proza.ru 4. Babintsev V. Einstein e força de elevação, ou Por que uma cobra precisa de uma cauda / portal Proza.ru 5. Arzhanikov N.S., Sadekova G.S., Aerodinâmica de aeronaves 6. Modelos e métodos de aerodinâmica / 7. Ushakov V.A., Krasilshchikov P.P., Volkov A.K., Grzhegorzhevsky A.N., Atlas de características aerodinâmicas de perfis de asas / 8. Aerodinâmica de aeronaves / 9. Movimento de corpos no ar / e-mail zhur. Aerodinâmica na natureza e tecnologia. Breves informações sobre aerodinâmica Como voam os aviões de papel? / Interessante. Ciência interessante e legal Sr. Chernyshev S. Por que um avião voa? S. Chernyshev, diretor da TsAGI. Revista "Ciência e Vida", 11, 2008 / VVS SGV 4º VA VGK - fórum de unidades e guarnições "Aviação e equipamentos de aeródromo" - Aviação para "dummies" 19

21 12. Gorbunov Al. Aerodinâmica para "manequins" / Gorbunov Al., Sr. Estrada nas nuvens / jour. Planeta julho de 2013 Marcos na aviação: um protótipo de aeronave com asa delta 20

22 Apêndice 1. Esquema do impacto de forças no avião em voo. Força de sustentação Aceleração dada no lançamento Força de gravidade Arraste Apêndice 2. Arraste. Fluxo e forma do obstáculo Resistência à forma Resistência à fricção viscosa 0% 100% ~10% ~90% ~90% ~10% 100% 0% 21

23 Anexo 3. Extensão da asa. Apêndice 4. Varredura de asa. 22

24 Apêndice 5. Corda aerodinâmica média da asa (MAC). Anexo 6. A forma da asa. Plano de seção transversal 23

25 Apêndice 7. Circulação de ar ao redor da asa Um vórtice é formado na borda afiada do perfil da asa. Quando um vórtice é formado, ocorre a circulação de ar ao redor da asa. O vórtice é levado pelo fluxo e as linhas de corrente fluem suavemente ao redor o perfil; eles são condensados sobre a asa Apêndice 8. Ângulo de lançamento do avião 24

26 Apêndice 9. Modelos de aviões para o experimento Modelo da ordem de pagamento em papel 1 Nome da ordem de pagamento 6 Modelo do papel Nome Morcego da fruta Tradicional 2 7 Piloto de mergulho com cauda 3 8 Hunter Scout 4 9 Guinness Glider White Swan 5 10 Stealth Beetle 26

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Aviões de papel têm uma história rica e longa. Acredita-se que eles tentaram dobrar um avião de papel com as próprias mãos na China antiga e na Inglaterra durante o tempo da rainha Vitória. Novas gerações subsequentes de entusiastas de modelos de papel desenvolveram novas variantes. Até uma criança pode fazer um avião de papel voador, assim que aprender os princípios básicos de dobrar um layout. Um esquema simples não contém mais de 5-6 operações, as instruções para criar modelos avançados são muito mais sérias.

Modelos diferentes exigirão papel diferente, diferindo em densidade e espessura. Certos modelos são capazes de se mover apenas em linha reta, alguns são capazes de escrever uma curva fechada. Para a fabricação de diferentes modelos, é necessário papel de certa rigidez. Antes de começar a modelar, experimente papéis diferentes, selecione a espessura e a densidade necessárias. Você não deve coletar artesanato de papel amassado, eles não voarão. Brincar com um avião de papel é o passatempo favorito da maioria dos meninos.

Antes de fazer um avião de papel, a criança precisará ativar toda a sua imaginação, concentrar-se. Ao realizar um feriado infantil, você pode realizar competições entre crianças, deixá-las lançar aviões dobrados com as próprias mãos.

Tal avião pode ser dobrado por qualquer menino. Para sua fabricação, qualquer papel é adequado, até mesmo o papel de jornal. Depois que a criança for capaz de fazer esse tipo de avião, projetos mais sérios estarão ao seu alcance.

Considere todas as etapas da criação de uma aeronave:

Prepare um pedaço de papel de aproximadamente tamanho A4. Coloque-o com o lado curto voltado para você.
Dobre o papel ao longo do comprimento, coloque uma marca no centro. Expanda a folha, conecte o canto superior com o meio da folha.
Execute as mesmas manipulações com o ângulo oposto.
Desdobre o papel. Posicione os cantos de forma que não atinjam o centro da folha.
Dobre um pequeno canto, ele deve segurar todos os outros cantos.
Dobre a maquete do avião ao longo da linha central. As partes triangulares estão localizadas no topo, leve as laterais até a linha central.

O segundo esquema de uma aeronave clássica

Essa opção comum é chamada de planador, você pode deixá-lo com um nariz afiado ou pode torná-lo sem corte, dobrá-lo.

avião de hélice

Há toda uma direção de origami envolvida na criação de modelos de aviões de papel. Chama-se aerogami. Você pode aprender uma maneira fácil de fazer um avião de papel de origami. Esta opção é feita muito rapidamente, voa bem. Isso é exatamente o que vai interessar o bebê. Você pode equipá-lo com uma hélice. Prepare uma folha de papel, tesoura ou faca, lápis, um alfinete de costura que tenha uma miçanga na parte superior.

Esquema de fabricação:

Coloque a folha com o lado curto voltado para você, dobre ao meio no sentido do comprimento.
Dobre os cantos superiores em direção ao centro.
Os cantos laterais resultantes também dobram para o centro da folha.
Dobre os lados novamente para o meio. Passe bem todas as dobras.
Para fazer uma hélice, você precisará de uma folha quadrada medindo 6 * 6 cm, marque ambas as diagonais. Faça cortes ao longo dessas linhas, recuando do centro um pouco menos de um centímetro.
Dobre a hélice, colocando os cantos para o centro através de um. Prenda o meio com uma agulha de contas. É aconselhável colar a hélice, ela não se espalhará.

Anexe a hélice à cauda da maquete do avião. O modelo está pronto para ser executado.

avião bumerangue

A criança ficará muito interessada em um avião de papel incomum, que retorna de forma independente às suas mãos.

Vamos descobrir como esses layouts são feitos:

Coloque uma folha de papel A4 à sua frente com o lado curto voltado para você. Dobre ao meio ao longo do lado comprido, desdobre.
Dobre os cantos superiores para o centro, alise. Expanda esta parte para baixo. Endireite o triângulo resultante, alise todas as rugas no interior.
Desdobre o produto com o lado inverso, dobre o segundo lado do triângulo no meio. Envie a extremidade larga do papel na direção oposta.
Realize as mesmas manipulações com a segunda metade do produto.
Como resultado de tudo isso, uma espécie de bolso deve se formar. Levante-o até o topo, dobre-o para que sua borda fique exatamente ao longo do comprimento da folha de papel. Dobre o canto neste bolso e envie o de cima para baixo.
Faça o mesmo com o outro lado do avião.
Dobre os detalhes na lateral do bolso.
Expanda o layout, coloque a borda frontal no meio. Pedaços de papel salientes devem aparecer, eles devem ser dobrados. Detalhes que lembram barbatanas, também são removidos.
Expanda o layout. Resta dobrar ao meio e passar cuidadosamente todas as dobras.
Decore a parte frontal da fuselagem, dobre os pedaços das asas para cima. Passe as mãos pela frente das asas, você deve obter uma ligeira curva.

O avião está pronto para operar, voará cada vez mais longe.

O alcance do voo depende da massa da aeronave e da força do vento. Quanto mais leve for o papel do mockup, mais fácil será voar. Mas com um vento forte, ele não poderá voar para longe, ele simplesmente será levado. Uma aeronave pesada resiste mais facilmente ao fluxo do vento, mas tem um alcance de voo menor. Para que nosso avião de papel voe em uma trajetória suave, é necessário que ambas as partes sejam exatamente iguais. Se as asas forem de formas ou tamanhos diferentes, o avião entrará imediatamente em um mergulho. É aconselhável não usar fita adesiva, grampos de metal, cola na fabricação. Tudo isso torna o produto mais pesado, por causa do peso extra que o avião não voará.

Visualizações complexas

avião de origami

Sendo o pai de um graduado praticamente do ensino médio, ele se envolveu em uma história engraçada com um final inesperado. Tem uma parte educacional e uma parte política vital comovente.
Post na véspera do Dia da Cosmonáutica. Física de um avião de papel.

Pouco antes do ano novo, a filha resolveu verificar seu próprio progresso e descobriu que a aluna física, ao preencher o diário retroativo, instruiu alguns quatros extras e a nota semestral oscila entre "5" e "4". Aqui você precisa entender que a física na 11ª série é, para dizer o mínimo, uma matéria não essencial, todo mundo está ocupado com treinamento para admissão e um exame terrível, mas afeta a pontuação geral. Com o coração gemendo, por questões pedagógicas, me foi negada a intervenção - como resolver você mesmo. Ela se preparou, veio ao esclarecimento, reescreveu algum independente ali mesmo e recebeu um cinco de seis meses. Tudo ficaria bem, mas o professor pediu, como parte da resolução do problema, para se inscrever na Conferência Científica do Volga (Universidade de Kazan) na seção "física" e escrever algum tipo de relatório. A participação de um aluno neste shnyaga é levada em consideração na certificação anual dos professores, bem, como “então vamos fechar o ano com certeza”. O professor pode ser entendido, normal, em geral, um acordo.

A criança carregou, foi para a comissão organizadora, pegou as regras de participação. Como a garota é bastante responsável, ela começou a pensar e a pensar em algum assunto. Naturalmente, ela se voltou para mim, o intelectual técnico mais próximo da era pós-soviética, em busca de conselhos. Havia uma lista de vencedores de conferências anteriores na Internet (eles dão diplomas de três graus), isso nos orientou, mas não ajudou. Os relatórios consistiam em duas variedades, uma - "nanofiltros em inovações de petróleo", a segunda - "fotografias de cristais e um metrônomo eletrônico". Para mim, o segundo tipo é normal - as crianças deveriam cortar um sapo e não esfregar óculos para obter subsídios do governo, mas não tínhamos muitas ideias. Eu tinha que seguir as regras, algo como "é dada preferência ao trabalho e experimentos independentes".

Decidimos que faríamos algum tipo de reportagem engraçada, visual e legal, sem zaum e nanotecnologias - vamos divertir o público, a participação nos basta. O tempo foi de um mês e meio. Copiar e colar era fundamentalmente inaceitável. Depois de pensar um pouco, decidimos sobre o tema - "Física de um avião de papel". Certa vez, passei minha infância como modelo de aeronaves, e minha filha adora aviões, então o assunto é mais ou menos próximo. Era necessário fazer um estudo prático completo de orientação física e, de fato, escrever um artigo. A seguir, postarei o resumo deste trabalho, alguns comentários e ilustrações/fotos. No final haverá o fim da história, o que é lógico. Se você estiver interessado, responderei perguntas com fragmentos já detalhados.

Descobriu-se que o avião de papel tem um estol complicado no topo da asa, que forma uma zona curva, semelhante a um aerofólio completo.

Três modelos diferentes foram levados para experimentos.

Modelo nº 1. O design mais comum e conhecido. Via de regra, a maioria imagina quando ouve a expressão “avião de papel”.
Modelo número 2. "Seta" ou "Lança". Um modelo característico com um ângulo de asa acentuado e uma alta velocidade assumida.
Modelo número 3. Modelo com asa de alta proporção. Design especial, montado no lado largo da folha. Supõe-se que tenha bons dados aerodinâmicos devido à asa de alta proporção.
Todos os aviões foram montados a partir de folhas idênticas de papel A4. A massa de cada aeronave é de 5 gramas.

Para determinar os parâmetros básicos, foi realizado um experimento simples - o vôo de um avião de papel foi registrado por uma câmera de vídeo no fundo de uma parede com marcações métricas. Como o intervalo de quadros para gravação de vídeo (1/30 segundo) é conhecido, a velocidade de deslizamento pode ser facilmente calculada. De acordo com a queda de altitude, o ângulo de planeio e a qualidade aerodinâmica da aeronave são encontrados nos quadros correspondentes.
Em média, a velocidade de um avião é de 5 a 6 m / s, o que não é tão pequeno.
Qualidade aerodinâmica - cerca de 8.

Para recriar as condições de voo, precisamos de fluxo laminar de até 8 m/s e a capacidade de medir sustentação e arrasto. O método clássico de tal pesquisa é o túnel de vento. No nosso caso, a situação é simplificada pelo fato de que o próprio avião tem pequenas dimensões e velocidade e pode ser colocado diretamente em um tubo de dimensões limitadas. Portanto, não somos impedidos pela situação em que o modelo soprado difere significativamente em tamanho do o original, que, devido à diferença dos números de Reynolds, exige compensação durante as medições.
Com uma seção de tubo de 300x200 mm e vazão de até 8 m/s, precisamos de um ventilador com capacidade de pelo menos 1000 metros cúbicos/hora. Para alterar a vazão, é necessário um controlador de velocidade do motor e, para a medição, um anemômetro com precisão adequada. O velocímetro não precisa ser digital, é bem possível conviver com uma placa defletida com graduações angulares ou um anemômetro de líquido, que tem maior precisão.

O túnel de vento é conhecido há muito tempo, foi usado em pesquisas por Mozhaisky, e Tsiolkovsky e Zhukovsky já desenvolveram em detalhes a moderna técnica experimental, que não mudou fundamentalmente.

O túnel de vento de mesa foi implementado com base em um ventilador industrial suficientemente potente. Placas mutuamente perpendiculares estão localizadas atrás do ventilador, que endireitam o fluxo antes de entrar na câmara de medição. As janelas na câmara de medição estão equipadas com vidro. Um orifício retangular para suportes é cortado na parede inferior. Diretamente na câmara de medição, um impulsor de anemômetro digital é instalado para medir a velocidade do fluxo. A tubulação tem uma leve constrição na saída para “aumentar” o fluxo, o que reduz a turbulência em detrimento da redução da velocidade. A velocidade do ventilador é controlada por um simples controlador eletrônico doméstico.

As características do tubo acabaram sendo piores do que as calculadas, principalmente devido à discrepância entre o desempenho do ventilador e as características do passaporte. O aumento de fluxo também reduziu a velocidade na zona de medição em 0,5 m/s. Como resultado, a velocidade máxima é ligeiramente superior a 5 m/s, o que, no entanto, acabou por ser suficiente.

Número de Reynolds para tubo:
Re = VLρ/η = VL/ν
V (velocidade) = 5m/s
L (característica) = 250mm = 0,25m
ν (coeficiente (densidade/viscosidade)) = 0,000014 m^2/s
Re = 1,25/ 0,000014 = 89285,7143

Para medir as forças atuantes na aeronave, foram utilizadas balanças aerodinâmicas elementares com dois graus de liberdade baseadas em um par de balanças eletrônicas de joias com precisão de 0,01 grama. A aeronave foi fixada em dois racks em ângulo reto e montada na plataforma das primeiras balanças. Estas, por sua vez, eram colocadas sobre uma plataforma móvel com uma alavanca de transmissão de força horizontal para a segunda balança.
As medições mostraram que a precisão é suficiente para os modos básicos. No entanto, foi difícil fixar o ângulo, por isso é melhor desenvolver um esquema de montagem apropriado com marcações.

Ao purgar os modelos, dois parâmetros principais foram medidos - a força de arrasto e a força de sustentação, dependendo da velocidade do fluxo em um determinado ângulo. Uma família de características foi construída com valores suficientemente realistas para descrever o comportamento de cada aeronave. Os resultados são resumidos em gráficos com posterior normalização da escala em relação à velocidade.

Modelo nº 1.
Média dourada. O design corresponde ao material - papel. A força das asas corresponde ao comprimento, a distribuição de peso é ótima, então uma aeronave devidamente dobrada fica bem alinhada e voa suavemente. É a combinação de tais qualidades e facilidade de montagem que tornou este design tão popular. A velocidade é menor que o segundo modelo, mas maior que o terceiro. Em altas velocidades, a cauda larga já começa a interferir, o que antes estabilizava perfeitamente o modelo.
Modelo número 2.
Modelo com as piores características de voo. A grande varredura e as asas curtas são projetadas para funcionar melhor em altas velocidades, que é o que acontece, mas a sustentação não cresce o suficiente e o avião realmente voa como uma lança. Além disso, não se estabiliza em voo adequadamente.
Modelo número 3.
O representante da escola de "engenharia" - o modelo foi especialmente concebido com características especiais. Asas de alta proporção funcionam melhor, mas o arrasto aumenta muito rapidamente - o avião voa devagar e não tolera aceleração. Para compensar a falta de rigidez do papel, são utilizadas inúmeras dobras na biqueira da asa, o que também aumenta a resistência. No entanto, o modelo é muito revelador e voa bem.

Alguns resultados sobre a visualização de vórtices
Se você introduzir uma fonte de fumaça no córrego, poderá ver e fotografar os córregos que circundam a asa. Não tínhamos geradores de fumaça especiais à nossa disposição, usávamos bastões de incenso. Para aumentar o contraste, foi utilizado um filtro de processamento de fotos. A vazão também diminuiu porque a densidade da fumaça era baixa.
Formação de fluxo no bordo de ataque da asa.

Cauda turbulenta.

Além disso, os fluxos podem ser examinados usando fios curtos colados na asa, ou com uma sonda fina com um fio na extremidade.

É claro que um avião de papel é, antes de tudo, apenas uma fonte de alegria e uma ilustração maravilhosa para o primeiro passo no céu. Um princípio semelhante de planagem é usado na prática apenas por esquilos voadores, que não são de grande importância econômica nacional, pelo menos em nossa pista.

Um equivalente mais prático de um avião de papel é o "Wing Suite" - um traje de asa para pára-quedistas que permite o vôo horizontal. A propósito, a qualidade aerodinâmica desse traje é menor que a de um avião de papel - não mais que 3.

Eu criei o tema, o plano - 70%, edição teórica, peças de ferro, edição geral, plano de discurso.
Ela coletou toda a teoria, até a tradução dos artigos, medições (muito trabalhosa, diga-se de passagem), desenhos/gráficos, texto, literatura, apresentação, relatório (foram muitas perguntas).

Pulo a seção onde, em termos gerais, são considerados os problemas de análise e síntese, que permitem construir a sequência inversa - o projeto de um avião de acordo com determinadas características.

Levando em conta o trabalho realizado, podemos aplicar uma coloração no mapa mental indicando a conclusão das tarefas. Verde indica pontos que estão em um nível satisfatório, verde claro - questões que possuem algumas limitações, amarelo - áreas afetadas, mas não desenvolvidas adequadamente, vermelho - promissor, necessitando de pesquisas adicionais (financiamentos são bem-vindos).

O mês passou despercebido - a filha estava cavando a Internet, dirigindo um cachimbo na mesa. Balanças semicerradas, aviões foram levados além da teoria. A saída acabou sendo 30 páginas de texto decente com fotografias e gráficos. O trabalho foi enviado para o tour de correspondência (apenas alguns milhares de trabalhos em todas as seções). Um mês depois, oh horror, eles postaram uma lista de relatórios cara a cara, onde o nosso estava lado a lado com o resto dos nanocrocodilos. A criança suspirou tristemente e começou a esculpir uma apresentação por 10 minutos. Eles imediatamente descartaram a leitura - para falar, de forma tão vívida e significativa. Antes do evento, eles realizaram uma corrida com cronometragem e protestos. De manhã, um orador sonolento com a sensação certa de “não me lembro e não sei de nada” bebeu na KSU.

No final do dia, comecei a me preocupar, sem resposta - sem olá. Havia um estado tão instável quando você não entende se uma piada arriscada foi um sucesso ou não. Eu não queria que o adolescente de alguma forma ficasse de lado nessa história. Descobriu-se que tudo atrasou e seu relatório caiu até as 16h. A criança enviou um SMS - "ela contou tudo, o júri ri". Bem, eu acho, ok, obrigado pelo menos não repreender. E cerca de uma hora depois - "diploma de primeiro grau". Isso foi completamente inesperado.

Pensamos em qualquer coisa, mas no contexto de uma pressão completamente selvagem de tópicos e participantes de lobby, obter o primeiro prêmio por um trabalho bom, mas informal, é algo de uma época completamente esquecida. Depois disso, ela já disse que o júri (bastante autoritário, diga-se de passagem, nada menos que o CFM) acertou os nanotecnólogos zumbificados na velocidade da luz. Aparentemente, todos estão tão fartos nos círculos científicos que colocam incondicionalmente uma barreira tácita ao obscurantismo. Ficou ridículo - a pobre criança leu alguns cientismos selvagens, mas não conseguiu responder em que o ângulo foi medido durante seus experimentos. Líderes científicos influentes ficaram um pouco pálidos (mas rapidamente se recuperaram), é um mistério para mim por que eles tiveram que organizar tal desgraça, e mesmo às custas das crianças. Como resultado, todos os prêmios foram dados a caras legais com olhos normais e bons tópicos. O segundo diploma, por exemplo, foi dado a uma garota com um modelo do motor Stirling, que o lançou rapidamente no departamento, mudou rapidamente de modo e comentou significativamente todo tipo de situação. Outro diploma foi dado a um cara que estava sentado em um telescópio universitário e procurava algo lá sob a orientação de um professor que claramente não permitia nenhuma "ajuda" externa. Essa história me deu alguma esperança. No que é a vontade de pessoas comuns, normais para a ordem normal das coisas. Não um hábito de uma injustiça predeterminada, mas uma prontidão para esforços para restaurá-la.

No dia seguinte, na cerimônia de premiação, o presidente do comitê de seleção abordou os vencedores e disse que todos estavam matriculados antes do previsto na Faculdade de Física da KSU. Se eles quiserem entrar, eles simplesmente precisam trazer documentos fora da competição. Esse benefício, a propósito, realmente existiu ao mesmo tempo, mas agora foi oficialmente cancelado, assim como preferências adicionais para medalhistas e olimpíadas (exceto, ao que parece, os vencedores das Olimpíadas russas), foram canceladas. Ou seja, foi uma iniciativa pura do Conselho Acadêmico. É claro que agora há uma crise de candidatos e eles não estão ansiosos por física, por outro lado, esta é uma das faculdades mais normais com um bom nível. Então, corrigindo os quatro, a criança estava na primeira fila de matriculados. Não consigo imaginar como ela vai conseguir isso, vou descobrir - vou cancelar a inscrição.

Uma filha faria um trabalho desses sozinha?

Ela também perguntou - como os pais, eu não fiz tudo sozinho.
Minha versão é essa. Você fez tudo sozinho, entende o que está escrito em cada página e responderá a qualquer pergunta - sim. Você sabe mais sobre a região do que os presentes aqui e seus conhecidos - sim. Compreendi a tecnologia geral de um experimento científico desde o início de uma ideia até o resultado + estudos paralelos - sim. Fez um ótimo trabalho, sem dúvida. Ela apresentou este trabalho em uma base geral sem patrocínio - sim. Protegido - ok. O júri é qualificado - sem dúvida. Então este é o seu prêmio da conferência estudantil.

Sou engenheiro acústico, uma pequena empresa de engenharia, me formei em engenharia de sistemas na aviação, ainda estudei depois.