Проект ученика

• Почему летают птицы?
• Какие силы поднимают самолет?
• Почему планер парит в воздухе?
Гипотеза:
летательный аппарат
взлетит, если создать
необходимые условия
Цель исследования:
•
•
•
•
познакомиться с теорией полета;
выявить условия, необходимые для
полета летательного аппарата.
Задачи исследования:
Определить условия, необходимые
для возникновения подъемной силы
крыла;
Выявить условия, обеспечивающие
устойчивость летательного аппарата.
Методы и способы исследования
 Анализ литературы по проблеме,
 Опытно- экспериментальная
работа по выявлению условий для
полета самолета ( определение
центра тяжести и дальности полёта,
влияние положения центра тяжести,
винта и формы крыла на дальность
полёта).
 Анализ результатов
экспериментальной работы
Изучил
•
Три принципа создания подъемной силы,
закон Архимеда, закон Бернулли.
Узнал
•
•
•
Почему и как возникает подъемная сила?
(угол атаки, центр давления крыла)
Об устойчивости полета, центре тяжести,
значении центровки модели для установки
прямолинейного движения (смещение центра
тяжести).
Почему и как летает самолет. Режимы полета.
1. Три принципа создания подъемной
силы
• Аэростатический
• Аэродинамический
• Реактивно-ракетный
Закон Архимеда
Аэростатический принцип cоздания подъемной силы можно
объяснить, используя закон Архимеда, одинаково справедливый
как для жидкой, так и для
воздушной среды:
«Сила, выталкивающая целиком
погруженное в жидкость или газ
тело, равна весу жидкости или
газа в объеме этого тела».
Летательные
аппараты,
основанные на аэростатическом
принципе,
называются
воздушными
шарами
или
аэростатами.
Закон Бернулли
Аэродинамический
принцип
объясняется законом Бернулли.
создания
Если скорость обтекания воздухом верхней
кромки крыла больше, чем нижней. То
давление воздуха на нижнюю кромку больше,
чем на верхнюю.
р2+1/2ρѵ 22 =p1 +1/2 ρѵ 21,
∆р=р2-р1=1/2 ρ(ѵ21-ѵ22).
Подъемная сила планеров, самолетов, вертолётов создается по аэродинамическому
принципу.
2. Почему и как возникает
подъемная сила
Николай Егорович
Жуковский
Y- Подъемная сила крыла,
R - аэродинамическая сила,
Х - сила лобового сопротивления,
ЦД - центр давления крыла
3. Как обеспечивается
устойчивость полета
Разновидности винтов и их
применение
Сход воздушных вихрей с
концов лопастей
воздушного винта.
Реактивные двигатели
турбореактивный
турбовинтовой
4. Режимы полета самолета
Y-Подъемная сила крыла,
R- аэродинамическая сила,
Х- сила лобового сопротивления,
P-сила тяги винта
Пусть самолет летит прямолинейно по
горизонтальной траектории с некоторой
постоянной воздушной сила R. Разложим
эту силу на две -перпендикулярно
направлению полета Y и по полету X. На
самолет действует сила тяжести G. По
величине силы Y и G должны быть равны,
иначе самолет не будет лететь
горизонтально. На самолет действует сила
тяги винта Р, которая направлена по
направлению движения самолета. Эта сила
уравновешивает силу лобового
сопротивления. Итак, при установившемся
горизонтальном полете, подъемная сила
крыла равна силе тяжести самолета, а тяга
винта - лобовому сопротивлению. При
отсутствии равенства этих сил движение
называется криволинейным.
P- сила тяги винта,
Y-подъемная сила крыла,
R- аэродинамическая сила,
Х- сила лобового сопротивления,
G,G1,G2-силы тяжестей.
Рассмотрим теперь, какие
силы действуют на самолет
при установившемся
подъеме.
Подъемная сила У
направлена
перпендикулярно
движению самолета, сила
лобового сопротивления Х
– прямо против движения,
сила тяги Р- по движению и
сила тяжести Gвертикально вниз.
Y-Подъемная сила крыла,
R- аэродинамическая сила,
Х- сила лобового сопротивления
G,G1,G2-силы тяжести.
Планирование
характеризуется
непрерывной потерей
высоты. Сила R должна
уравновешивать силу G.
Благодаря действию силы
G 2 , уравновешивающей
лобовое сопротивление Х,
и возможное планирование
самолета.
Анализ результатов
исследования
Условия, необходимые для
полёта изучены и
проверены на моделях.
Журнал
исследований
Основные показатели
моделей
Длина, см
Время, с
Скорость, м/с
Модель
180
0,56
3,21
Пенопластовый
планер
180
0,94
1,91
Пенопластовая
резиномоторка
180
0,59
3,05
Бумажный планер
180
0,63
2,85
Планер «Колибри»
180
0,90
2,00
Резиномоторка
Характеристики моих моделей
модель
+
Резиномоторка
Наличие винта, форма
крыльев, размеры крыла,
нервюры на стабилизаторе, съёмность всех
деталей
Небольшие размеры –
меньше лобовое
сопротивление
Винт
«Ушки» (устойчивость в
полете)
Прочный
Вес резиномотора
Винт-сопротивление в
планировании
Прочность, лёгкость,
наличие винта
-
Планер «Колибри»
Пенопластовая
резиномоторка
Планер пенопластовый
Электролёт
-
Грузик – большой вес, нет
нервюр на стабилизаторе
,не съёмность деталей
Хрупкость,вес резиномотора,распорная мачта
(лобовое сопротивление)
Грузик – большой вес
Зависимость величины крутящего момента
резиномотора от длины и поперечного сечения
жгута
длина, см
сечение жгута, см²
крутящий момент, кг/см
30
0,24*
0,100
40
0,40
0,215
45
0,56
0,356
50
0,64
0,433
55
0,80*
0,800
Подъемная сила крыла
моделей
Модель
Подъемная сила крыла моделей
Резиномоторка
0,21 Н
Планер «Колибри»
0,48 Н
Пенопластовый планер
0,21 Н
Пенопластовая резиномоторка.
0,07 Н
ИТОГИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
1.В каждом классе своя модель сильна;
2.Нельзя
сравнивать
разные
классы
моделей между собой.
3.Можно сравнивать:
•резиномоторки
с одинаковым весом
резиномотора;
•кордовые
с
одинаковым
объемом
двигателя;
•планера одинакового размера.
Выводы по работе:
Таким образом, изучив материал о теории полета,
принципах и причинах возникновения подъемной
силы, я сделал вывод о том, что для того, чтобы
летательный аппарат полетел, необходимы
следующие условия:
• Правильная центровка крыла;
• Достаточная сила тяги винта;
• Правильное расположение центра тяжести
летательного аппарата;
В процессе исследования моя гипотеза о
необходимости определенных условий для полета
летательного аппарата оказалась верной.
Библиография
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ермаков А.М. Простейшие авиамодели. Москва,
Просвещение, 1984г.
Гаевский О.К. Авиамоделирование. Москва,
Просвещение, 1964г.
Дузь П.Д. История воздухоплавания и авиации
в СССР. Москва, Просвещение, 1960г.
Интернет-сайты
Анощенко Н.Д. Воздухоплаватели. Москва,
Просвещение, 2004 г.
Детская энциклопедия. Техника. Москва,
Аванта +, 2007 г.