Fatos interessantes sobre aviões de papel. Como fazer um avião de papel? Alguns resultados sobre a visualização de vórtices

FÍSICA DE UM AVIÃO DE PAPEL.
REPRESENTAÇÃO DO CAMPO DO CONHECIMENTO. PLANEJAMENTO DA EXPERIÊNCIA.

1. Introdução. Objetivo. Padrões gerais de desenvolvimento do campo do conhecimento. A escolha do objeto de estudo. mapa mental.
2. Física elementar do voo de planador (BS). Sistema de equações de força.

9. Fotografias da visão geral aerodinâmica das características do tubo, equilíbrio aerodinâmico.
10. Resultados dos experimentos.
12. Alguns resultados sobre a visualização de vórtices.
13. Relação entre parâmetros e soluções de projeto. Comparação de opções reduzida a uma asa retangular. A posição do centro aerodinâmico e do centro de gravidade e as características dos modelos.
14. Energeticamente planejamento eficaz. estabilização do voo. Tática de recorde mundial para a duração do voo.

18. Conclusão.
19. Lista de referências.

1. Introdução. Objetivo. Padrões gerais de desenvolvimento do campo do conhecimento. A escolha do objeto de pesquisa. mapa mental.

O desenvolvimento da física moderna, principalmente em sua parte experimental, e especialmente em campos aplicados, procede de acordo com um padrão hierárquico acentuado. Isso se deve à necessidade de uma concentração adicional de recursos necessários à obtenção de resultados, desde o suporte material de experimentos até a distribuição de trabalhos entre institutos científicos especializados. Independentemente de ser realizado em nome do Estado, estruturas comerciais ou mesmo entusiastas, mas o planejamento do desenvolvimento do campo do conhecimento, a gestão da pesquisa científica é uma realidade moderna.
O objetivo deste trabalho não é apenas montar um experimento local, mas também uma tentativa de ilustrar tecnologia moderna organização científica em seu nível mais simples.
As primeiras reflexões que antecedem a obra propriamente dita costumam ser fixadas de forma livre, historicamente isso acontece em guardanapos. No entanto, em Ciência moderna essa forma de apresentação é chamada de mapeamento mental - literalmente “esquema de pensamento”. É um esquema em que tudo se encaixa na forma de formas geométricas. que podem ser relevantes para o problema em questão. Esses conceitos são conectados por setas que indicam conexões lógicas. A princípio, tal esquema pode conter conceitos completamente diferentes e desiguais que são difíceis de combinar em um plano clássico. No entanto, essa diversidade permite que você encontre um lugar para suposições aleatórias e informações não sistematizadas.
Um avião de papel foi escolhido como objeto de pesquisa - algo familiar a todos desde a infância. Supunha-se que a realização de uma série de experimentos e a aplicação dos conceitos da física elementar ajudariam a explicar as características do voo, e também, talvez, possibilitassem formular princípios gerais construção.
A coleta preliminar de informações mostrou que a área não é tão simples quanto parecia à primeira vista. De grande ajuda foi a pesquisa de Ken Blackburn, engenheiro aeroespacial, detentor de quatro recordes mundiais (incluindo o atual) de tempo de planejamento, que ele estabeleceu com aviões de seu próprio projeto.

Com relação à tarefa, o mapa mental fica assim:

Este é um esboço básico que representa a estrutura pretendida do estudo.

2. Física elementar do voo de planador. Sistema de equações para pesos.

O deslizamento é um caso especial de descida de aeronaves sem a participação do empuxo gerado pelo motor. Para aeronaves não motorizadas - planadores, como um caso especial - aviões de papel, o planador é o principal modo de voo.
O deslizamento é realizado devido aos pesos que se equilibram e à força aerodinâmica, que por sua vez consiste em forças de sustentação e arrasto.
O diagrama vetorial das forças que atuam na aeronave (planador) durante o voo é o seguinte:

A condição para um planejamento direto é a igualdade

A condição para a uniformidade do planejamento é a igualdade

Assim, para manter o planejamento uniforme retilíneo, ambas as igualdades são necessárias, o sistema

Y=GcosA
Q=GsinA

3. Aprofundando a teoria básica da aerodinâmica. laminar e turbulento. Número de Reynolds.

Uma compreensão mais detalhada do voo é dada pela teoria aerodinâmica moderna, baseada na descrição do comportamento tipos diferentes fluxos de ar, dependendo da natureza da interação das moléculas. Existem dois tipos principais de escoamentos - laminar, quando as partículas se movem ao longo de curvas suaves e paralelas, e turbulentas, quando são misturadas. Como regra, não existem situações com fluxo idealmente laminar ou puramente turbulento, a interação de ambos cria uma imagem real do funcionamento da asa.
Se considerarmos um objeto específico com características finitas - massa, dimensões geométricas, então as propriedades de fluxo no nível da interação molecular são caracterizadas pelo número de Reynolds, que dá um valor relativo e denota a razão dos impulsos de força para a viscosidade do fluido. Quanto maior o número, menor o impacto da viscosidade.

Re=VLρ/η=VL/ν

V (velocidade)
L (característica de tamanho)
ν (coeficiente (densidade/viscosidade)) = 0,000014 m^2/s para ar à temperatura normal.

Para um avião de papel, o número de Reynolds é de cerca de 37.000.

Como o número de Reynolds é muito menor do que em aeronaves reais, isso significa que a viscosidade do ar desempenha um papel muito maior, resultando em aumento do arrasto e redução da sustentação.

4. Como funcionam as asas convencionais e planas.

Uma asa plana do ponto de vista da física elementar é uma placa localizada em ângulo com uma corrente de ar em movimento. O ar é "lançado" em um ângulo para baixo, criando uma força de direção oposta. Esta é a força aerodinâmica total, que pode ser representada como duas forças - sustentação e arrasto. Tal interação é facilmente explicada com base na terceira lei de Newton. Um exemplo clássico de uma asa refletora plana é uma pipa.

O comportamento de uma superfície aerodinâmica convencional (plano-convexa) é explicado pela aerodinâmica clássica como o aparecimento de uma força de sustentação devido à diferença nas velocidades dos fragmentos de fluxo e, consequentemente, a diferença nas pressões abaixo e acima da asa.

Uma asa de papel plana no fluxo cria uma zona de vórtice no topo, que é como um perfil curvo. É menos estável e eficiente do que uma casca dura, mas o mecanismo é o mesmo.

A figura é retirada da fonte (ver referências). Mostra a formação de um aerofólio devido à turbulência na superfície superior da asa. Existe também o conceito de camada de transição, na qual o escoamento turbulento torna-se laminar devido à interação das camadas de ar. Acima da asa de um avião de papel, chega a 1 centímetro.

5. Visão geral de três projetos de aeronaves

Três desenhos diferentes de aviões de papel com características diferentes foram escolhidos para o experimento.

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 ela tenha bons dados aerodinâmicos devido à asa de alta proporção.

Todos os aviões foram montados a partir das mesmas folhas de papel com gravidade específica de 80 gramas/m^2 formato A4. A massa de cada aeronave é de 5 gramas.

6. Conjuntos de recursos, por que eles são.

Para obter parâmetros característicos para cada projeto, é necessário determinar esses próprios parâmetros. A massa de todas as aeronaves é a mesma - 5 gramas. É bastante fácil medir a velocidade de planejamento para cada estrutura e ângulo. A relação entre a diferença de altura e o alcance correspondente nos dará a relação sustentação-arrasto, essencialmente o mesmo ângulo de deslizamento.
De interesse é a medição das forças de sustentação e arrasto em diferentes ângulos de ataque da asa, a natureza de suas mudanças nos regimes de fronteira. Isto permitirá caracterizar as estruturas com base em parâmetros numéricos.
Separadamente, é possível analisar os parâmetros geométricos dos aviões de papel - a posição do centro aerodinâmico e o centro de gravidade para diferentes formas de asa.
Ao visualizar os fluxos, pode-se obter uma imagem visual dos processos que ocorrem nas camadas limites do ar próximas às superfícies aerodinâmicas.

7. Experimentos preliminares (câmara). Obteve valores para velocidade e relação sustentação-arrasto.

Para determinar os parâmetros básicos, foi feito o experimento mais simples- o voo de um avião de papel foi registrado por uma câmera de vídeo contra o 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 do avião é de 5-6 m / s, o que não é tão pequeno.
Qualidade aerodinâmica - cerca de 8.

8. Requisitos para o experimento, tarefa de Engenharia.

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 pesquisa aerodinâmica é o túnel de vento. No nosso caso, a situação é simplificada pelo fato de que o próprio avião é pequeno em tamanho e velocidade e pode ser colocado diretamente em um tubo de dimensões limitadas.
Portanto, não somos prejudicados pela situação em que o modelo soprado difere significativamente em dimensões do original, o que, devido à diferença nos números de Reynolds, requer 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.
Para medir a força de arrasto e a força de sustentação, são utilizados balanços aerodinâmicos, que permitem determinar as forças em várias direções (no nosso caso, em duas).

9. Fotografias do túnel de vento. Visão geral das características do tubo, equilíbrio aerodinâmico.

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 uma casa simples regulador eletrônico.

As características do tubo se mostraram piores 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 (fator (densidade/viscosidade)) = 0,000014 m2/s

Re = 1,25/ 0,000014 = 89285,7143

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.

10. Resultados dos experimentos.

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.

11. Relações de curvas para três modelos.

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 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.

12. 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 especial para 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.

13. Relação entre parâmetros e soluções de projeto. Comparação de opções reduzida a uma asa retangular. A posição do centro aerodinâmico e do centro de gravidade e as características dos modelos.

Já foi observado que o papel como material tem muitas limitações. Para baixas velocidades de vôo, asas longas e estreitas são da melhor qualidade. Não é coincidência que os planadores reais, especialmente os recordistas, também tenham essas asas. No entanto, os aviões de papel têm limitações tecnológicas e suas asas não são ideais.
Para analisar a relação entre a geometria dos modelos e suas características de voo, é necessário trazer uma forma complexa para um análogo retangular pelo método de transferência de área. A melhor maneira de fazer isso é com programas de computador que permitem apresentar diferentes modelos de forma universal. Após as transformações, a descrição será reduzida aos parâmetros básicos - vão, comprimento da corda, centro aerodinâmico.

A interligação dessas grandezas e o centro de massa permitirá fixar os valores característicos para Vários tipos comportamento. Esses cálculos estão além do escopo deste trabalho, mas podem ser feitos facilmente. No entanto, pode-se supor que o centro de gravidade para um avião de papel com asas retangulares está a uma distância de um a quatro do nariz à cauda, para uma aeronave com asas delta - em um segundo (o chamado ponto neutro).

14. Planejamento de eficiência energética. estabilização do voo.
Tática de recorde mundial para o tempo de duração do voo.

Com base nas curvas de sustentação e arrasto, pode-se encontrar um modo de voo energeticamente favorável com as menores perdas. Isso certamente é importante para navios de longo alcance, mas também pode ser útil na aviação de papel. Ao modernizar um pouco o avião (dobrar as bordas, redistribuir o peso), você pode obter melhores características de voo ou, inversamente, transferir o voo para um modo crítico.
De um modo geral, os aviões de papel não alteram as características durante o voo, portanto, podem dispensar estabilizadores especiais. A cauda, que cria resistência, permite deslocar o centro de gravidade para a frente. A retidão de voo é mantida devido ao plano vertical da dobra e devido ao V transversal das asas.
Estabilidade significa que a aeronave, quando desviada, tende a retornar à posição neutra. O ponto de estabilidade do ângulo de planeio é que a aeronave manterá a mesma velocidade. Quanto mais estável o avião, mais velocidade, como o modelo #2. Mas, essa tendência precisa ser reduzida - o elevador deve ser usado, para que os melhores aviões de papel, em sua maioria, tenham estabilidade neutra, esta é a melhor combinação de qualidades.
No entanto, os regimes estabelecidos nem sempre são os melhores. O recorde mundial do voo mais longo foi estabelecido com uma tática muito específica. Em primeiro lugar, a partida do avião é realizada em linha reta vertical, ele é simplesmente lançado à altura máxima. Em segundo lugar, após a estabilização no ponto mais alto devido à posição relativa centro de gravidade e área efetiva da asa, o avião deve entrar em voo normal por conta própria. Em terceiro lugar, a distribuição de peso do avião não é normal - ele tem uma parte frontal subcarregada, portanto, devido à grande resistência que não compensa o peso, ele desacelera muito rapidamente. Ao mesmo tempo, a força de elevação da asa cai acentuadamente, abaixa e, caindo, acelera com um solavanco, mas novamente diminui e congela. Tais oscilações (cabração) são suavizadas devido à inércia nos pontos de desvanecimento e, como resultado, o tempo total gasto no ar é maior do que o deslizamento uniforme normal.

15. Um pouco sobre a síntese de uma estrutura com determinadas características.

Supõe-se que determinados os principais parâmetros de um avião de papel, sua relação, e assim completando a etapa de análise, é possível avançar para o problema de síntese - baseado em requisitos necessários criar uma nova estrutura. Empiricamente, amadores de todo o mundo fazem isso, o número de projetos ultrapassou 1000. Mas não há uma expressão numérica final para esse trabalho, assim como não há obstáculos especiais para fazer essa pesquisa.

16. Analogias práticas. Esquilo voador. Suíte de asa.

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, pelo menos em nossa pista.

Um equivalente mais prático de um avião de papel é o "Wing Suite" - um wingsuit 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.

17. Retorne ao mapa mental. O nível de desenvolvimento. Surgiram questões e opções para um maior desenvolvimento da pesquisa.

Levando em conta o trabalho realizado, podemos aplicar uma coloração no mapa mental indicando a conclusão das tarefas. A cor verde aqui indica pontos que estão em um nível satisfatório, verde claro - questões que possuem algumas limitações, amarelo - áreas afetadas, mas não desenvolvidas na medida necessária, vermelho - promissor, necessitando de pesquisas adicionais.

18. Conclusão.

Como resultado do trabalho, estudou-se a base teórica do voo de aviões de papel, planejaram-se e realizaram-se experimentos, que permitiram determinar os parâmetros numéricos para diferentes projetos e as relações gerais entre eles. Os complexos mecanismos de voo também são afetados, do ponto de vista da aerodinâmica moderna.
Os principais parâmetros que afetam o voo são descritos, são fornecidas recomendações abrangentes.
Na parte geral, buscou-se sistematizar o campo do conhecimento com base no mapa mental, e traçaram-se as principais direções para futuras pesquisas.

19. Lista de referências.

1. Aerodinâmica do avião de papel [recurso eletrônico] / Ken Blackburn - modo de acesso: http://www.paperplane.org/paero.htm, gratuito. - Zag. da tela. - Yaz. Inglês

2. Para Schütt. Introdução à física do voo. Tradução de G. A. Wolpert da quinta edição alemã. - M.: Editora Científica e Técnica Unida da URSS NKTP. Edição da literatura técnica e teórica, 1938. - 208 p.

3. Stakhursky A. Para mãos hábeis: Túnel de vento de mesa. Estação central jovens técnicos com o nome de N. M. Shvernik - M.: Ministério da Cultura da URSS. Direcção Principal da Indústria Gráfica, 13ª Casa Gráfica, 1956. - 8 p.

4. Merzlikin V. Modelos de planadores controlados por rádio. - M: Editora DOSAAF URSS, 1982. - 160 p.

5. A. L. Stasenko. Física de voo. - M: Ciência. Edição principal da literatura física e matemática, 1988, - 144 p.

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 descobrir, reescreveu algum independente ali mesmo e conseguiu 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.

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.

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 planar na prática é usado apenas por esquilos voadores, que não são de grande importância econômica nacional, pelo menos em nossa pista.

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 tudo, mas no contexto de uma pressão completamente selvagem de tópicos e participantes de lobby, ganhar 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 nanotecnólogos zumbis na velocidade da luz. Aparentemente, todos estão tão fartos nos círculos científicos que colocam incondicionalmente uma barreira tácita ao obscurantismo. Chegou ao 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 procurando 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.
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Sou engenheiro acústico, uma pequena empresa de engenharia, me formei em engenharia de sistemas na aviação, ainda estudei depois.

transcrição

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

2 Índice 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 distância 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 ramo 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 criaram modelos de papel, fundou a Paper Aircraft Association em 1989. 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 volte-se 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. 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, não há sustentação. 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. arrastar) (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 irá curvar 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 à 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 vôo, o que é observado em aviões de papel ( exemplo ilustrativo deste fenômeno, pode ser visto em aeronaves reais ao pousar. O avião levanta o nariz ao pousar, os motores começam a zumbir com mais força, aumentando o empuxo). 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 suas próprias palavras, isso é propriedade física atmosfera em que a pressão, temperatura, direção do vento e velocidade estão em constante mudança. Devido a esta massas de ar tornam-se heterogêneos 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 podem se mover aleatoriamente, torcer (então o avião voa imprevisível, 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 inferior 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 um vão de 10 metros e a corda = 1 metro, então o alongamento será = 10. Quanto maior o alongamento, menor será a resistência indutiva da asa associada ao fluxo de ar da superfície inferior da asa asa para o 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, a mais vantajosa 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. 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, bem 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 ainda está sendo realizado agora (na Rússia, TsAGI Central Aerohydrodynamic 11

12 Instituto em homenagem ao Professor N.E. Zhukovsky, nos EUA tais funções são desempenhadas por Centro de Pesquisa em Langley (uma divisão da NASA)). Vamos tirar as conclusões acima sobre a asa de um avião: Um avião tradicional tem asas longas e estreitas mais próximas do 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 são superáveis: superfícies de elevação menores e mais fortes na forma de asas delta são feitas de duas ou mais camadas de papel dobrado, elas mantêm sua forma melhor durante lançamentos de 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. Ao mover as asas deltoides para a frente e equilibrar a sustentação com um corpo de aeronave longo e plano em forma de V mais próximo da cauda, o que impede o movimento lateral (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, não há sustentação. A aeronave tende a ter a maior parte do peso para trás, o que significa que a traseira está para baixo, 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 aeronaves acrobáticas 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 estrutural, estabilizadores adicionais. E é claro que pegamos o modelo de avião clássico para explorar também a escolha de muitas gerações (Apêndice 9) 2.2. Alcance de voo e teste de 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 Voando demais Controle 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 Longo vôo curvo Deslizando 5. Voando ao longo Asas afiladas Corpo largo em linha reta, em vôo estabilizadores Nenhum arco de fim de vôo do besouro muda abruptamente Mudança abrupta na trajetória de vôo 6. Voando em linha reta Fundo plano Corpo largo Tradicional bom Asas pequenas Sem arco de planagem 15

16 7. Mergulho Asas estreitas Nariz pesado Voando na frente Asas grandes, retas Corpo estreito deslocado para trás Mergulho-bombardeiro Arqueado (devido às abas na asa) Densidade estrutural 8. Scout Voando ao longo Corpo pequeno Asas largas retas Deslizando Tamanho pequeno em comprimento Arqueado Denso construção 9. Cisne branco Voando em um corpo estreito em linha reta Estável Asas estreitas em um vôo de fundo plano Construção densa Equilibrado 10. Furtivo Voando em uma curva reta Planar Muda a trajetória Eixo das asas estreitado para trás Sem curva Asas largas Corpo grande Não denso construção Duração do vôo (do maior para o menor): Planador Guinness e Tradicional, Fusca, 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 o longo corpo plano da aeronave, tendo um formato em 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 de 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. Informações breves em aerodinâmica Como eles voam 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 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 de cauda 3 8 Hunter Scout 4 9 Guinness Glider White Swan 5 10 Stealth Beetle 26

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87 Elevação da asa da aeronave Efeito Magnus Quando um corpo está se movendo para frente em um meio viscoso, como foi mostrado no parágrafo anterior, a sustentação ocorre se o corpo estiver localizado de forma assimétrica

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Avião de papel(avião) - um avião de brinquedo feito de papel. É provavelmente a forma mais comum de aerogami, um ramo do origami (a arte japonesa de dobrar papel). Em japonês, tal aeronave é chamada 紙飛行機 (kami hikoki; kami=papel, hikoki=avião).

Este brinquedo é popular devido à sua simplicidade - é fácil de fazer, mesmo para um iniciante na arte de dobrar papel. O avião mais simples requer apenas seis passos para completar a dobra. Além disso, um avião de papel pode ser dobrado de papelão.

Acredita-se que o uso de papel para fazer brinquedos começou há 2.000 anos na China, onde fazer pipas e voar era um passatempo popular. Embora esse evento possa ser visto como a origem dos modernos aviões de papel, é impossível dizer com certeza onde ocorreu exatamente a invenção da pipa; com o passar do tempo, surgiram mais e mais belos desenhos, assim como tipos de pipas com melhor velocidade e/ou características de levantamento.

A data mais antiga conhecida para a criação de aviões de papel é 1909. No entanto, a versão mais comum da época da invenção e o nome do inventor é 1930, Jack Northrop é cofundador da Lockheed Corporation. A Northrop usou aviões de papel para testar novas ideias enquanto construía aviões reais. Por outro lado, é possível que os aviões de papel fossem conhecidos desde a Inglaterra vitoriana.

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

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

Em 2 de setembro de 2001, na rua Deribasovskaya, a um famoso atleta (espadachim, nadador, iatista, boxeador, jogador de futebol, ciclista, motociclista e piloto de automóveis do início do século 20) e um dos primeiros aviadores e pilotos de testes russos, Sergei Isaevich Utochkin (12 de julho de 1876, Odessa - 13 de janeiro de 1916, São Petersburgo) um monumento foi revelado - um aviador de bronze, de pé nas escadas da casa (22 Deribasovskaya St.), em que o cinema foi inaugurado pelo Utochkin irmãos - "UtochKino" foi localizado, pensei nisso, prestes a lançar um avião de papel. Grandes são os méritos de Utochkin na popularização da aviação na Rússia em 1910-1914. Ele fez dezenas de voos de demonstração em muitas cidades Império Russo. Seus voos foram observados por futuros pilotos famosos e projetistas de aeronaves: V. Ya. Klimov e S. V. Ilyushin (em Moscou), N. N. Polikarpov (em Orel), A. A. Mikulin e I. I. Sikorsky (em Kyiv), S. P. Korolev (em Nizhyn), P. O. Sukhoi (em Gomel), P. N. Nesterov (em Tbilisi) e outros. "Das muitas pessoas que vi, ele é a figura mais brilhante em originalidade e espírito" , - o editor do Odessa News, escritor A.I. Kuprin escreveu sobre ele . V.V. também escreveu sobre ele. Mayakovsky no poema "Moscou-Königsberg":
De desenhos
selas Leonardo,
para eu voar
onde eu preciso.
Utochkin estava aleijado,
tão perto, perto,
um pouco do sol
pairar sobre Dvinsk.
Os autores do monumento são os mestres de Odessa Alexander Tokarev e Vladimir Glazyrin.

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.
Em 1989, Andy Chipling fundou a Paper Aircraft Association e, em 2006, foi realizado o primeiro campeonato de vôo de avião de papel. A incrível popularidade da competição é evidenciada pelo número de participantes. O primeiro campeonato desse tipo contou com a participação de 9.500 alunos de 45 países. E depois de 3 anos, quando aconteceu o segundo torneio da história, mais de 85 países estavam representados na Áustria na final. As competições são realizadas em três disciplinas: a distância mais longa, o planejamento mais longo e acrobacias.

Paper Planes, um filme infantil dirigido por Robert Connolly, ganhou o Grand Prix no festival de cinema australiano CinéfestOz. “Este encantador filme infantil também atrairá os pais. Crianças e adultos brincam maravilhosamente. E eu simplesmente invejo o diretor por seu nível e talento”, disse Bruce Beresford, presidente do júri do festival. O diretor Robert Connolly decidiu gastar o prêmio de US$ 100.000 em viagens de trabalho ao redor do mundo para os jovens atores envolvidos no filme. O filme "Aviões de Papel" conta a história de um pequeno australiano que foi ao campeonato mundial de aviões de papel. O filme é a estreia do diretor Robert Connolly em um longa-metragem infantil.

Inúmeras tentativas de aumentar o tempo que o avião de papel fica no ar de tempos em tempos levam à tomada das próximas barreiras neste esporte. Ken Blackburn deteve o recorde mundial por 13 anos (1983-1996) e o conseguiu novamente em 8 de outubro de 1998, jogando um avião de papel dentro de casa para que ele ficasse no ar por 27,6 segundos. Este resultado foi confirmado por representantes do Guinness Book of Records e repórteres da CNN. O avião de papel usado por Blackburn pode ser classificado como planador.

Existem competições de vôo de avião de papel chamadas Red Bull Paper Wings. Eles são realizados em três categorias: "acrobacias", "alcance do vôo", "duração do vôo". O último Campeonato Mundial foi realizado de 8 a 9 de maio de 2015 em Salzburg, Áustria.

A propósito, em 12 de abril, no Dia da Cosmonáutica, os aviões de papel foram lançados novamente em Yalta. No Embankment de Yalta, foi realizado o Segundo Festival de Aviões de Papel "Space Adventures". Os participantes eram principalmente escolares de 9 a 10 anos. Para participar das competições, eles faziam fila. Eles competiram na faixa de vôo, a duração da aeronave no ar. A originalidade do modelo e a criatividade do design foram avaliadas separadamente. A novidade do ano foram as indicações: “A aeronave mais fabulosa” e “Voando ao redor da Terra”. O papel da Terra foi desempenhado pelo pedestal do monumento a Lenin. Quem fez o menor número de tentativas para voar em torno dele, ele ganhou. O presidente do comitê organizador do festival, Igor Danilov, disse ao correspondente da Crimeia agência de notícias que o formato do projeto foi motivado por fatos históricos. “É um fato bem conhecido que Yuri Gagarin (talvez, é claro, os professores não gostassem muito, mas, no entanto) muitas vezes lançavam aviões de papel na sala de aula. Decidimos desenvolver essa ideia. No ano passado foi mais difícil, foi uma ideia tosca. Era preciso inventar competições e até mesmo lembrar como os aviões de papel são montados”, compartilhou Igor Danilov. Foi possível construir um avião de papel ali mesmo. Os projetistas de aeronaves iniciantes foram auxiliados por especialistas.

Um pouco antes, de 20 a 24 de março de 2012, o campeonato de lançamento de avião de papel foi realizado em Kyiv (na NTU "KPI"). Os vencedores das competições totalmente ucranianas representaram a Ucrânia na final do Red Bull Paper Wings, que aconteceu no lendário Hangar-7 (Salzburg, Áustria), sob cujas cúpulas de vidro estão guardadas raridades lendárias da aviação e do automóvel.

Em 30 de março, o pavilhão da Mosfilm sediou a final nacional do Campeonato Mundial de Lançamento de Aviões de Papel Red Bull Paper Wings 2012. Os vencedores dos torneios classificatórios regionais de quatorze cidades russas chegaram a Moscou. Das 42 pessoas, três foram selecionadas: Zhenya Bober (nomeação "o voo mais bonito"), Alexander Chernobaev ("o voo mais distante"), Evgeny Perevedentsev ("o voo mais longo"). O desempenho dos participantes foi avaliado pelo júri, que incluiu os pilotos profissionais Aibulat Yakhin (major, piloto sênior dos "Cavaleiros Russos") e Dmitry Samokhvalov (líder da equipe de acrobacias do Primeiro Voo, mestre de esportes de classe internacional em modelagem de aeronaves ), bem como VJ do canal de TV A -One Gleb Bolelov.

E para que você possa participar de tais competições,

E para facilitar a montagem dos aviões, a empresa de eletrônicos Arrow lançou um comercial que mostra um mecanismo LEGO em funcionamento que dobra e lança aviões de papel por conta própria. O vídeo foi planejado para ser exibido no Super Bowl de 2016. O inventor Artur Sacek levou 5 dias para criar o dispositivo.

A duração do voo no tempo e o alcance da aeronave dependerão de muitas nuances. E se você quiser fazer um avião de papel com seu filho que voe por um longo tempo, preste atenção aos seguintes elementos:

rabo. Se a cauda do produto for dobrada incorretamente, a aeronave não voará;
asas. A estabilidade da embarcação ajudará a aumentar a forma curva das asas;
espessura do papel. Você precisa levar material mais leve para artesanato e então sua "aviação" voará muito melhor. Além disso, o produto de papel deve ser simétrico. Mas se você souber fazer um avião sem papel, tudo dará certo para você.

By the way, se você acha que a modelagem de aeronaves de papel é tsatski-petzki, então você está muito errado. Para dissipar suas dúvidas, no final darei uma interessante, eu diria, monografia.

Física do avião de papel

De mim: Apesar do fato de o assunto ser bastante sério, ele é contado de forma vívida e interessante. Sendo pai de um graduado praticamente do ensino médio, o autor da história se envolveu em uma história engraçada com um final inesperado. Tem uma parte educacional e uma parte política vital comovente. O seguinte será discutido na primeira pessoa.

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 uma matéria não essencial, para dizer o mínimo, todo mundo está ocupado com treinamento para admissão e um exame terrível, mas afeta a pontuação geral. Com o coração gemendo, por razões pedagógicas, me recusaram a intervir - como resolver você mesmo. Ela se preparou, veio descobrir, reescreveu algum independente ali mesmo e conseguiu 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 conta na certificação anual de professores, assim, 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 era “nanofiltros em inovações de petróleo”, a segunda era “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".

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.

Para experimentos, 3 modelos diferentes foram tomados.

Todos os aviões foram montados a partir de folhas idênticas de papel A4. A massa de cada aeronave é de 5 gramas.

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.

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, você precisa de um controlador de velocidade do motor e, para medi-lo, 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.

Número de Reynolds para tubo:
Re = VLρ/η = VL/ν
V (velocidade) = 5m/s
L (característica) = 250mm = 0,25m
ν (fator (densidade/viscosidade)) = 0,000014 m2/s
Re = 1,25/ 0,000014 = 89285,7143

Modelo nº 1.
Média dourada. O design é o mais próximo possível do 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 se acumula muito rapidamente - o avião voa lentamente 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.

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

Conexão de parâmetros e soluções de projeto. Comparação de opções reduzida a uma asa retangular. A posição do centro aerodinâmico e do centro de gravidade e as características dos modelos.

Para analisar a relação entre a geometria dos modelos e suas características de voo, é necessário trazer uma forma complexa para um análogo retangular pelo método de transferência de área. A melhor maneira de fazer isso é com programas de computador que permitem apresentar diferentes modelos de forma universal. Após as transformações, a descrição será reduzida aos parâmetros básicos - vão, comprimento da corda, centro aerodinâmico.

A conexão mútua dessas quantidades e o centro de massa permitirá fixar os valores característicos para vários tipos de comportamento. Esses cálculos estão além do escopo deste trabalho, mas podem ser feitos facilmente. No entanto, pode-se supor que o centro de gravidade para um avião de papel com asas retangulares está a uma distância de um a quatro do nariz à cauda, para uma aeronave com asas delta - em um segundo (o chamado ponto neutro).

Eu inventei um tema, um plano para 70%, edição teórica, pedaços de ferro, edição geral, plano de fala.

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).

Os principais parâmetros que afetam o voo são descritos, são fornecidas recomendações abrangentes.
Na parte geral, buscou-se sistematizar o campo do conhecimento com base no mapa mental, e traçaram-se as principais direções para futuras pesquisas.

Pensamos em qualquer coisa, mas no contexto de uma pressão absolutamente 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 nanotecnólogos zumbis 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 se recuperaram rapidamente), 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 procurando 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.

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 conhece a região mais do que os presentes aqui e 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.

Em 1977, Edmond Xi desenvolveu um novo avião de papel, que ele chamou de Paperang. Sua base é a aerodinâmica da asa delta e é semelhante a um bombardeiro furtivo. Esta aeronave é a única com asas longas e estreitas e aerofólios funcionais. O design do Paperang permite alterar todos os parâmetros da forma do avião. O design deste modelo usa um clipe de papel, por isso é proibido na maioria das competições na construção de aeronaves de papel.

Os caras que criaram o Kit de Conversão do Avião de Papel Elétrico foram mais longe. Equiparam o avião de papel com um motor elétrico. Por que, você pode perguntar? Para voar melhor e por mais tempo! O kit de conversão de avião de papel elétrico pode voar por vários minutos! O alcance da aeronave é de até 55 metros. Girar no plano horizontal é feito com a ajuda do volante e no plano vertical - alterando o empuxo do motor. PowerUp 3.0 é uma pequena placa de controle com um módulo de rádio Bluetooth Low Energy e uma bateria LiPo conectada por uma haste de fibra de carbono ao motor e ao leme. O brinquedo é controlado a partir de um smartphone, o conector microUSB é usado para recarga. Embora o aplicativo de controle de voo inicialmente estivesse disponível apenas para iOS, o sucesso da campanha de crowdfunding permitiu à empresa arrecadar dinheiro rapidamente para um alvo adicional - um aplicativo para Android, para que seja possível voar com qualquer smartphone que tenha Bluetooth 4.0 no quadro. Você pode usar o conjunto com qualquer aeronave de tamanho adequado - haverá espaço para a imaginação. É verdade que o kit básico no Kickstarter custa até US $ 30. Mas... essas são as suas piadas americanas... Aliás, o americano Shai Goitein, piloto com 25 anos de experiência, trabalha há vários anos na intersecção de hobbies infantis e tecnologias modernas.

Peter Sachs, advogado e entusiasta de drones, fez uma pergunta sobre a possibilidade de usar um avião de papel com um motor acoplado para fins comerciais. Seu objetivo era descobrir se a agência estenderia sua jurisdição aos aviões de papel? De acordo com a FAA, se tal aeronave tiver um motor instalado e seu proprietário tiver solicitado os documentos pertinentes, a resposta é um retumbante sim. De acordo com a permissão concedida, Sachs tem permissão para lançar o Tailor Toys Power Up 3.0, uma hélice controlada por smartphone que se conecta a um avião de papel. O dispositivo custa cerca de US$ 50, tem um alcance de cerca de 50 metros e um tempo de voo de até 10 minutos. Sachs solicitou permissão para usar um avião para tirar fotos aéreas - existem câmeras pequenas e leves o suficiente para atingir esse objetivo. A FAA emitiu um certificado para Saks permitindo-lhe fazê-lo, mas também lista 31 restrições ao uso deste avião, incluindo:

é proibido voar a uma velocidade superior a 160 quilômetros por hora (estamos falando de um avião de papel!);
o peso permitido do dispositivo não deve exceder 24 kg (você costuma ver esses aviões de papel?);
A aeronave não deve ultrapassar 120 metros (lembre-se, o raio máximo de voo do Power Up 3.0 é de 50 metros).

Parece ser, governo federal aviação Civil não faz distinção entre drones e um brinquedo DIY como o Power Up 3.0. Concorda, é um pouco estranho quando o Estado tenta regular os voos dos aviões de papel?

No entanto, "não há fumaça sem fogo". O projeto de drone espião militar Cicada (Aeronave Descartável Autônoma Secreta), em homenagem ao inseto que inspirou a invenção, foi lançado pelo Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA em 2006. Em 2011, foram realizados os primeiros voos de teste do dispositivo. Mas o drone Cicada está melhorando constantemente, e os desenvolvedores do evento Lab Day organizado pelo Departamento de Defesa dos EUA apresentaram nova versão dispositivos. O drone, ou como é oficialmente conhecido como “aeronaves descartáveis autônomas ocultas”, parece um avião de brinquedo comum, cabe facilmente na palma da sua mão. Cerca de 5-6 drones podem caber em um cubo de 15 cm, disse Aaron Kahn, engenheiro sênior do Laboratório de Pesquisa Naval, tornando-os úteis para monitorar grandes áreas. Centenas de tais máquinas irão pairar sobre os territórios de um inimigo em potencial. Supõe-se que o inimigo não será capaz de derrubar tudo de uma vez. Mesmo que apenas algumas unidades “sobrevivam”, já é bom. Eles são suficientes para coletar as informações necessárias. Além disso, voa quase silenciosamente, pois não possui motor (é alimentado por bateria). Devido à sua tranquilidade e tamanho pequeno, este dispositivo é ideal para missões de reconhecimento. Do chão, um drone planador parece um pássaro voando. Além disso, o design do dispositivo, composto por apenas 10 peças, foi surpreendentemente confiável. A cigarra pode suportar o movimento em velocidades de até 74 km/h, pode ricochetear em galhos de árvores, pousar no asfalto ou na areia - e permanecer ilesa. "Cicada Drone" é controlado com dispositivos iOS ou Android compatíveis. Durante os testes, o drone foi equipado com sensores de temperatura, pressão e umidade. Mas em condições de operação de combate, o enchimento pode ser completamente diferente. Por exemplo, um microfone com um transmissor de rádio ou outro equipamento leve. “Estes são pombos-correio da era robótica. Você diz a eles para onde voar e eles voam para lá”, diz Daniel Edwards, engenheiro aeroespacial do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA. Além disso, não em qualquer lugar, mas de acordo com as coordenadas GPS fornecidas. A precisão de pouso é impressionante. Nos testes, o drone pousou a 5 metros do alvo (após 17,7 km de viagem). “Eles voaram por entre árvores, bateram no asfalto das pistas, caíram no cascalho e na areia. A única coisa que encontramos que poderia detê-los foram os arbustos no deserto”, acrescenta Edwards. Pequenos drones podem rastrear o tráfego em estradas atrás das linhas inimigas usando um sensor sísmico ou o mesmo microfone. Sensores magnéticos podem rastrear o movimento de submarinos. E, claro, com a ajuda de microfones, você pode ouvir as conversas de soldados ou agentes inimigos. Em princípio, uma câmera de vídeo também pode ser montada em um drone, mas a transmissão de vídeo exige muita largura de banda e esse problema técnico ainda não foi resolvido. Drones encontrarão aplicação na meteorologia. Além disso, o Cicada tem um custo baixo. A criação de um protótipo custou ao Laboratório uma boa quantia (cerca de US$ 1.000), mas os engenheiros observaram que, com o estabelecimento da produção em massa, esse preço seria reduzido para US$ 250 por peça. Na Mostra de Ciência e Tecnologia do Pentágono, muitas pessoas mostraram interesse nesta invenção, incluindo agências de inteligência.

Eles não podem nem fazer isso

Em 21 de março de 2012, um avião de papel de tamanho incrível sobrevoou o deserto americano do Arizona - 15 metros de comprimento e 8 metros de envergadura. Este mega-avião é o maior avião de papel do mundo. Seu peso é de cerca de 350 kg, portanto, naturalmente, não seria possível lançá-lo com um simples aceno da mão. Ele foi elevado de helicóptero a uma altura de cerca de 900 m (e, segundo algumas fontes, até 1,5 km), e depois colocado em voo livre. O “colega” de papel voador também foi acompanhado por várias aeronaves reais – com o intuito de registrar todo o seu trajeto e enfatizar a escala deste projeto, ainda que sem valor prático, mas muito interessante. Seu valor está em outro lugar - foi a concretização do sonho de muitos meninos de lançar um enorme avião de papel. Foi inventado, na verdade, por uma criança. O vencedor de 12 anos de um concurso temático de jornal local, Arturo Valdenegro, teve a oportunidade de realizar seu projeto de design com a ajuda da equipe de engenharia do privado Pima Air & Space Museum. Os especialistas que participaram do trabalho admitem que a criação deste avião de papel despertou neles uma verdadeira infância e, por isso, o trabalho foi especialmente inspirado. A aeronave recebeu o nome de seu designer-chefe - leva o orgulhoso nome de "Arturo - Desert Eagle". O vôo do aparelho aeronáutico correu bem, no planejamento ele conseguiu desenvolver uma velocidade de 175 quilômetros por hora, após o que fez um pouso suave nas areias do deserto. Os organizadores deste show lamentam ter perdido a oportunidade de registrar o voo do maior avião de papel do mundo no Guinness Book of Records - representantes desta organização não foram convidados para os testes. Mas a diretora do Pima Air & Space Museum, Yvonne Morris, espera que o voo sensacional ajude a ressuscitar o interesse pela aviação que diminuiu nos últimos anos entre os jovens americanos.

Aqui estão mais alguns registros de construção de aeronaves de papel

Em 1967, a Scientific American patrocinou o International Paper Airplane Competition, que atraiu quase doze mil participantes e resultou no International Big Book of Paper Airplanes. A gerente de arte Clara Hobza relançou a competição 41 anos depois com seu próprio New Millennium Paper Airplane Book. Para esta competição, Jack Vegas inscreveu este cilindro voador na classe de aeronaves infantis, que combina elementos do estilo planador e estilo dardo. Então ele declarou: "Às vezes ele demonstra incríveis propriedades de elevação, e tenho certeza de que ele vencerá!" No entanto, o cilindro não ganhou. Pontos de bônus por originalidade.

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.

Em 2012, Pavel Durov (o ex-chefe do VK) no dia da cidade em São Petersburgo decidiu agitar o clima festivo do povo e começou a lançar aviões feitos de notas de cinco milésimos na multidão. No total, 10 notas no valor de 50.000 rublos foram jogadas fora. Dizem que o povo está preparando uma ação chamada: "Devolva o troco a Durov", planejando cobrir o generoso magnata da mídia com moedas de metal de pequenos valores.

O recorde mundial para o voo mais longo de avião de papel é de 27,6 segundos (veja acima). Propriedade de Ken Blackburn dos Estados Unidos da América. Ken é um dos modeladores de avião de papel mais famosos do mundo.

O recorde mundial de distância de voo de um avião de papel é de 58,82 m. O resultado foi estabelecido por Tony Fletch (Tony Flech), do estado americano de Wisconsin, em 21 de maio de 1985 e é um recorde mundial.

Em 1992, estudantes do ensino médio se uniram a engenheiros da NASA para criar três aviões de papel gigantes com envergadura de 5,5, 8,5 e 9 metros. Seus esforços visavam quebrar o recorde mundial do maior avião de papel. O Guinness Book of Records determinou que a aeronave deve voar mais de 15 metros, mas o maior modelo construído, mostrado na foto, superou em muito esse número, voando 35 metros antes do pouso.

Um avião de papel com a maior envergadura de 12,22 m foi construído por alunos da Faculdade de Aviação e Engenharia de Foguetes, da Delft University of Technology, na Holanda. O lançamento ocorreu dentro de casa em 16 de maio de 1995. O modelo foi lançado por 1 pessoa, o avião voou 34,80 m de uma altura de três metros. 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.

O menor modelo de origami de um avião de papel foi dobrado sob um microscópio com uma pinça pelo Sr. Naito do Japão. Para fazer isso, ele precisava de um pedaço de papel medindo 2,9 milímetros quadrados. Uma vez feito, o avião foi colocado na ponta de uma agulha de costura.

Dr. James Porter diretor médico A cirurgia robótica na Suécia dobrou um pequeno avião de papel usando um robô da Vinci, demonstrando como o dispositivo fornece aos cirurgiões maior precisão e destreza do que as ferramentas existentes.

Avião Espacial do Projeto. Este projeto era lançar uma centena de aviões de papel para a Terra a partir da borda do espaço. Cada avião tinha que carregar entre as asas um cartão flash Samsung com uma mensagem escrita nele. O projeto Space Plane foi concebido em 2011 como um truque para demonstrar a durabilidade dos cartões flash da empresa. No final, a Samsung anunciou o sucesso do projeto antes mesmo de todas as aeronaves lançadas serem recebidas de volta. Nossa impressão: ótimo, alguma empresa está jogando aviões do espaço para a Terra!

Em todos os tempos, o homem procurou romper com a terra e voar como um pássaro. Portanto, muitas pessoas inconscientemente amam máquinas que podem levantá-las no ar. E a imagem do avião nos remete ao simbolismo da liberdade, leveza e poder celestial. Em qualquer caso, a aeronave tem um valor positivo. A imagem mais comum avião de papel tem um tamanho pequeno e é a escolha das meninas. A linha pontilhada que complementa o desenho cria a ilusão de voo. Essa tatuagem contará sobre uma infância sem nuvens, inocência e alguma ingenuidade do proprietário. Simboliza a naturalidade, leveza, leveza e facilidade de uma pessoa.
Todos os nossos encontros para um por algum motivo, mantendo na memória.
Por esta carta estúpida, você vai me desculpar, pelo amor de Deus.
Eu só quero saber como você vive sem mim.

Você mal se lembra do meu endereço no envelope, é claro,
E eu sou seu - eu me lembro de cor ... Embora, ao que parece - por quê?
Você não prometeu escrever, e até mesmo lembrar,
Eles assentiram brevemente: "Tchau" e acenaram para mim.

Vou terminar minha carta, vou dobrar meu avião de papel
E à meia-noite vou sair para a varanda e deixá-lo voar.
Deixe voar para onde você, sentindo minha falta, não derrame lágrimas,
E, definhando na solidão, não bata o peixe no gelo.

Como se estivesse em um mar tempestuoso com uma simples casca de noz
Meu carteiro de asas brancas navega no silêncio da meia-noite.
Como o gemido de uma alma ferida, como um fino raio de frágil esperança,
Que por tantos longos anos, dia e noite, brilha em mim.

Deixe a chuva cinzenta bater nos telhados da cidade à noite,
Um avião de papel está voando, porque um piloto ás está no leme,
Carrega uma carta, e nessa carta há apenas três palavras queridas,
Insanamente importante para mim, mas, infelizmente, não para você.

Rota aparentemente simples - de coração a coração, mas isso é apenas
Aquele avião, pela enésima vez, será levado para algum lugar pelo vento...
E você, não tendo recebido uma carta, não fique triste,
E você não saberá que eu te amo... Isso é tudo...

E às vezes, tendo jogado aviões suficientes, as meninas se tornam anjos:

Ou bruxas

Mas isso é outra história...

Trabalho de Pesquisa Histórica Científica
Preenchido por: Aluno do 11º ano Ruzil Zaripova
Orientador Científico: Sarbaeva A.A.
Escola secundária MBOU com. Krasnaya Gorka

Introdução

Mesmo o modelo de aeronave mais simples é uma aeronave em miniatura com todas as suas propriedades. Muitos designers de aeronaves conhecidos começaram com uma paixão pela modelagem de aeronaves. Para construir um bom modelo voador, você precisa trabalhar duro. Todo mundo já fez aviões de papel e os lançou em vôo. Aviões de papel estão ganhando popularidade em todo o mundo. Isso levou à introdução do novo termo aerogami. Aerogami - o nome moderno para a fabricação e lançamento de modelos de papel de aeronaves, uma das direções do origami (arte japonesa de dobrar papel).
A relevância deste trabalho deve-se à capacidade de usar os conhecimentos adquiridos para conduzir as aulas nas séries iniciais, a fim de despertar o interesse dos alunos pelo mundo da aviação e desenvolver as qualidades e habilidades necessárias para usar a experiência e o conhecimento criativos no estudo e desenvolvimento da aviação.
Significado práticoé determinado pela oportunidade de realizar uma master class em aviões de papel dobráveis de diferentes modelos com professores do ensino básico, bem como a oportunidade de realizar competições entre os alunos.
Objeto de estudo são modelos de papel de aviões.
Objeto de estudoé o surgimento e desenvolvimento de aerogi.
Hipóteses de pesquisa:
1) os modelos de avião de papel não são apenas um brinquedo divertido, mas algo mais importante para a comunidade mundial e desenvolvimento técnico nossa civilização;
2) se a forma da asa e do nariz de um avião de papel for alterada durante a modelagem, o alcance e a duração de seu voo podem mudar;
3) as melhores características de velocidade e estabilidade de voo são alcançadas por aeronaves com nariz afiado e asas longas e estreitas, e um aumento na envergadura pode aumentar significativamente o tempo de voo do planador.
Propósito do estudo: traçar a história do desenvolvimento dos aerofólios, saber qual o impacto desse hobby na sociedade, qual a assistência que a aviação de papel presta nas atividades técnicas dos engenheiros.
De acordo com o objetivo, formulamos as seguintes tarefas:

Estude informações sobre este assunto;
Familiarize-se com vários modelos de aviões de papel e aprenda a fazê-los;
Estudar o alcance e o tempo de voo de diferentes modelos de aviões de papel.

Aerogami - aviação de papel

Aerogami é originário do origami mundialmente famoso. Afinal, as técnicas básicas, a técnica, a filosofia vêm dele. A data de criação dos aviões de papel deve ser reconhecida como 1909. No entanto, a versão mais comum da época da invenção e do nome do inventor é 1930, Jack Northrop, fundador da Lockheed Corporation.

A Northrop usou aviões de papel para testar novas ideias enquanto construía aviões reais. Ele se concentrou no desenvolvimento de "asas voadoras", que considerava o próximo estágio no desenvolvimento da aviação. Hoje, a aviação de papel, ou aerogami, ganhou fama mundial. Todo mundo sabe como dobrar um avião elementar e lançá-lo. Mas hoje não é mais apenas diversão para uma ou duas pessoas, mas um hobby sério, em que competições são realizadas em todo o mundo.

O Red Bull Paper Wings é provavelmente a maior competição de aviadores de papel do mundo. O campeonato estreou na Áustria em maio de 2006 e contou com a presença de atletas de 48 países. O número de participantes nas eliminatórias, realizadas em todo o mundo, ultrapassou 9.500 pessoas. Os participantes tradicionalmente competem em três categorias: "Alcance do Voo", "Duração do Voo" e "Acrobacias".

Ken Blackburn é o recordista mundial de lançamento de aviões

O nome de Ken Blackburn é conhecido por todos os fãs da aviação de papel e isso não é surpreendente, pois ele criou modelos que bateram recordes em termos de alcance e tempo de voo, disse que um avião pequeno é uma cópia exata de um grande e que o as mesmas leis da aerodinâmica se aplicam a ele como para os reais. O recordista mundial Ken Blackburn foi apresentado pela primeira vez à construção de aviões de papel quadrado com apenas 8 anos de idade, enquanto participava de sua seção de aviação favorita. Ele notou que as aeronaves de longo alcance voavam melhor e mais alto do que os dardos convencionais. Para desgosto dos professores da escola, o jovem Ken experimentou o design de aviões, dedicando muito tempo a isso. Em 1977, ele recebeu de presente o Guinness Book of Records e estava determinado a quebrar o atual recorde de 15 segundos: seus aviões às vezes ficavam no ar por mais de um minuto. O caminho para o registro não foi fácil.
Blackburn estudou aviação na Universidade da Carolina do Norte, tentando atingir seu objetivo. A essa altura, ele percebeu que o resultado dependia mais da força do arremesso do que do projeto da aeronave. Várias tentativas levaram seu resultado ao patamar de 18,8 s. Naquela época, Ken já havia completado 30 anos. Em janeiro de 1998, Blackburn abriu o Livro dos Recordes e descobriu que havia sido jogado do pódio por um par de britânicos que mostraram um resultado de 20,9 s.
Ken não podia deixar isso acontecer. Desta vez, um verdadeiro treinador esportivo participou da preparação do aviador para o recorde. Além disso, Ken testou muitos projetos de aeronaves e escolheu os melhores. O resultado da última tentativa foi fenomenal: 27,6 s! Neste Ken Blackburn decidiu parar. Mesmo que seu recorde seja quebrado, o que deve acontecer mais cedo ou mais tarde, ele conquistou seu lugar na história.

Quais forças agem em um avião de papel

Por que dispositivos mais pesados que o ar voam - aviões e seus modelos? Lembre-se de como o vento leva folhas e pedaços de papel pela rua, levanta-os. Um modelo voador pode ser comparado a um objeto impulsionado por uma corrente de ar. Apenas o ar ainda está aqui, e o modelo corre, cortando-o. Nesse caso, o ar não apenas desacelera o voo, mas sob certas condições cria sustentação. Observe a Figura 1 (Apêndice). Aqui é mostrada uma seção transversal de uma asa de avião. Se a asa estiver localizada de modo que entre seu plano inferior e a direção do movimento da aeronave haja um certo ângulo a (chamado de ângulo de ataque), então, como mostra a prática, a velocidade do fluxo de ar ao redor da asa de cima será maior que sua velocidade abaixo da asa. E de acordo com as leis da física, naquele local do escoamento, onde a velocidade é maior, a pressão é menor, e vice-versa. É por isso que com bastante movendo rápido aeronave, a pressão do ar sob a asa será maior do que acima da asa. Essa diferença de pressão mantém a aeronave no ar e é chamada de sustentação.
A Figura 2 (Apêndice) mostra as forças que atuam em uma aeronave ou modelo em voo. O efeito total do ar na aeronave é representado como uma força aerodinâmica R. Esta força é a força resultante que atua em partes individuais do modelo: asa, fuselagem, plumagem, etc. Ela é sempre direcionada em um ângulo com a direção do movimento . Na aerodinâmica, a ação dessa força geralmente é substituída pela ação de seus dois componentes - sustentação e arrasto.
A força de sustentação Y é sempre direcionada perpendicularmente à direção do movimento, a força de arrasto X é contra o movimento. A força da gravidade G é sempre direcionada verticalmente para baixo. A força de sustentação depende da área da asa, velocidade de voo, densidade do ar, ângulo de ataque e perfeição aerodinâmica do perfil da asa. A força de arrasto depende das dimensões geométricas da seção transversal da fuselagem, da velocidade de voo, da densidade do ar e da qualidade do tratamento da superfície. Ceteris paribus, o modelo cuja superfície é acabada com mais cuidado voa mais longe. O alcance de voo é determinado pela qualidade aerodinâmica K, igual à razão entre a força de sustentação e a força de arrasto, ou seja, a qualidade aerodinâmica mostra quantas vezes a força de sustentação da asa mais poder resistência do modelo. Em um vôo planado, a força de sustentação do modelo Y é geralmente igual ao peso do modelo, e a força de arrasto X é 10-15 vezes menor, então o alcance de vôo L será 10-15 vezes maior que a altura H de onde começou o voo planado. Consequentemente, quanto mais leve o modelo, mais cuidadoso ele é feito, maior o alcance de vôo pode ser alcançado.

Estudo experimental de modelos de aviões de papel em voo

Métodos de organização e pesquisa

O estudo foi realizado na escola secundária MBOU na aldeia de Krasnaya Gorka.

No estudo, nos propusemos as seguintes tarefas:

Familiarize-se com as instruções para vários modelos de aviões de papel. Descubra quais dificuldades surgem ao montar modelos.
Realize um experimento destinado a estudar aviões de papel em voo. Todos os modelos são igualmente obedientes quando lançados, quanto tempo passam no ar e qual é o alcance de seu voo.

Um conjunto de métodos e técnicas que usamos para conduzir o estudo:

Simulação de vários modelos de aviões de papel;
Simulação de experimentos para lançamento de modelos de aviões de papel.

Durante o experimento, identificamos os seguintes sequenciamento:
1. Selecione os tipos de aeronaves que nos interessam. Faça modelos de aviões de papel. Realizar testes de voo de aeronaves para determinar suas qualidades de voo (alcance e precisão em voo, tempo em voo), método de lançamento e facilidade de execução. Insira os dados em uma tabela. Selecione os modelos com os melhores resultados.
2. Três dos melhores modelos são feitos de diferentes qualidades de papel. Realize testes, insira os dados na tabela. Decida qual papel é mais adequado para fazer modelos de avião de papel.
Formulários de registros dos resultados do estudo - registrar os dados do experimento em tabelas.
O processamento primário e a análise dos resultados do estudo foram realizados da seguinte forma:

Inserir os resultados do experimento nos formulários apropriados de registros;
Apresentação esquemática, gráfica e ilustrativa dos resultados (preparação de uma apresentação).
Escrevendo conclusões.

Descrição, análise dos resultados do estudo e conclusões sobre a dependência da duração do voo de um avião de papel do modelo e método de lançamento

Experimento 1 Objetivo: coletar informações sobre modelos de aviões de papel; verificar como é difícil montar modelos de diferentes tipos; verifique os modelos feitos em vôo.
Equipamento: papel de escritório, esquemas para montagem de modelos em papel de aeronaves, fita métrica, cronômetro, formulários para registro de resultados.
Localização: corredor da escola.
Depois de estudar um grande número de instruções para modelos de aviões de papel, escolhemos cinco modelos que eu gostei. Tendo estudado detalhadamente as instruções para eles, fizemos esses modelos de papel de escritório A4. Depois de completar esses modelos, nós os testamos em voo. Inserimos os dados desses testes na tabela.

tabela 1

	Nome do modelo do avião de papel	Desenho do modelo	Complexidade da montagem do modelo (de 1 a 10 pontos)	Alcance de voo, m (a maioria)	Tempo de voo, s (a maioria)	Recursos na inicialização
1	Dardo Básico		3	6	0,93	Torcido
2			4	8,6	1,55	Voando em linha reta
3	Caça (avião de papel Harrier)		5	4	3	mal administrado
4	Sokol F-16 (avião de papel F-16 Falcon)		7	7,5	1,62	Planejamento ruim
5	Avião de papel do ônibus espacial		8	2,40	0,41	Planejamento ruim

Com base nesses dados de teste, tiramos as seguintes conclusões:

Coletar modelos não é tão fácil quanto se pensa. Ao montar modelos, é muito importante realizar dobras simetricamente, isso requer alguma habilidade e habilidade.
Todos os modelos podem ser divididos em dois tipos: modelos adequados para lançamento para uma distância de voo e modelos que funcionam bem quando lançados para duração de voo.
O modelo No. 2 Supersonic Fighter (Delta Fighter) se comportou melhor quando lançado para um alcance de voo.

Experimento 2

Objetivo: comparar quais modelos de papel apresentam os melhores resultados em termos de alcance e tempo de voo.
Materiais: papel de escritório, folhas de caderno, papel de jornal, fita métrica, cronômetro, scorecards.
Localização: corredor da escola.
Fizemos os três melhores modelos de diferentes qualidades de papel. Os testes foram realizados e os dados foram inseridos em uma tabela. Concluímos qual papel é mais usado para fazer modelos de avião de papel.

mesa 2

	Caça Supersônico (Delta Fighter)	Alcance de voo, m (a maioria)	Tempo de voo, s (a maioria)	Notas Adicionais
1	Papel de escritório	8,6	1,55	Longo alcance de voo
2	Papel de jornal	5,30	1,13
3	folha de caderno	2,6	2,64	É mais fácil e rápido fazer um modelo de papel em uma caixa; um tempo de vôo muito longo

Tabela 3

	Sokol F-16 (avião de papel F-16 Falcon)	Alcance de voo, m (a maioria)	Tempo de voo, s (a maioria)	Notas Adicionais
1	Papel de escritório	7,5	1,62	Longo alcance de voo
2	Papel de jornal	6,3	2,00	Voo tranquilo, bom planejamento
3	folha de caderno	7,1	1,43	Fazer um modelo de papel em uma caixa é mais fácil e rápido

Tabela 4

	Dardo Básico	Alcance de voo, m (a maioria)	Tempo de voo, s (a maioria)	Notas Adicionais
1	Papel de escritório	6	0,93	Longo alcance de voo
2	Papel de jornal	5,15	1,61	Voo tranquilo, bom planejamento
3	folha de caderno	6	1,65	É mais fácil e rápido fazer um modelo de papel em uma caixa; um tempo de vôo muito longo

Com base nos dados obtidos durante o experimento, tiramos as seguintes conclusões:

É mais fácil fazer modelos de folhas de caderno em uma caixa do que de papel de escritório ou papel de jornal, mas quando testados, eles não mostram resultados muito bons;
Modelos feitos de papel de jornal voam muito bem;
Para obter resultados elevados em termos de alcance de voo, os modelos de papel de escritório são mais adequados.

conclusões
Como resultado de nossa pesquisa, nos familiarizamos com vários modelos de aviões de papel: eles diferem entre si na complexidade do dobramento, alcance e altitude do voo, duração do voo, o que foi confirmado durante o experimento. O voo de um avião de papel é influenciado por várias condições: propriedades do papel, tamanho do avião, modelo.

Antes de começar a montar um modelo de avião de papel, você precisa decidir que tipo de modelo é necessário: para a duração ou alcance do voo?
Para que o modelo voe bem, as dobras devem ser feitas de maneira uniforme, seguir exatamente as dimensões indicadas no diagrama de montagem, certificar-se de que todas as dobras sejam realizadas de forma simétrica.
É muito importante como as asas são dobradas, a duração e o alcance do voo dependem disso.
Modelos de papel dobráveis desenvolvem o pensamento humano abstrato.
Como resultado da pesquisa, aprendemos que aviões de papel são usados para testar novas ideias na construção de aeronaves reais.

Conclusão
Este trabalho é dedicado ao estudo dos pré-requisitos para o desenvolvimento da popularidade da aviação de papel, a importância do origami para a sociedade, para identificar se um avião de papel é uma cópia exata de um grande, se as mesmas leis da aerodinâmica se aplicam a como a aeronave real.
Durante o experimento, nossa hipótese foi confirmada: as melhores características de velocidade e estabilidade de voo são alcançadas por aeronaves com nariz afiado e asas longas e estreitas, e um aumento na envergadura pode aumentar significativamente o tempo de voo do planador.
Assim, nossa hipótese de que os modelos de papel de aviões não são apenas um brinquedo divertido, mas algo mais importante para a comunidade mundial e para o desenvolvimento técnico de nossa civilização, foi confirmada.

Lista de fontes de informação
http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/aviaciya_i_kosmonavtika/PLANER.html
http://igrushka.kz/vip95/bumavia.php http://igrushka.kz/vip91/paperavia.php
http://danieldefo.ru/forum/showthread.php?t=46575
Aviões de papel. – Moscou // Notícias da Cosmonáutica. - 2008 -735. - 13 segundos
Papel nº 2: Aerogami, ventoinha de impressão
http://printfun.ru/bum2

Inscrição

Forças aerodinâmicas

Arroz. 1. Seção da asa da aeronave
Força de elevação -Y
Força de Resistência X
Gravidade - G
Ângulo de ataque - um

Arroz. 2. Forças que atuam em uma aeronave ou modelo em voo