Почти у каждого авиамоделиста, после того как он научится делать летающие модели или змеи по готовым чертежам, появляется желание конструировать и изобретать самому…

Воздушный змей, как и планер, и самолет, является летательным аппаратом тяжелее воздуха. Основная причина, благодаря которой все эти аппараты поднимаются и держатся на высоте, — движение воздуха по отношению к ним. Разница лишь в том, что самолет двигается поступательно и сам создает тот встречный набегающий поток воздуха, который его поддерживает, а змей подвергается действию движущегося воздуха (ветра) в неподвижном состоянии по отношению к земле.

Впрочем, если, например, при отсутствии ветра запускающий бежит, держа в руке конец леера, или если привязать леер к движущемуся автомобилю, то змей также взлетает, причем в этом случае его полет, по существу, уже ничем не отличается от полета самолета.

Для облегчения понимания аэродинамических законов, влияющих на полет змея, можно представить змей в виде прямоугольной плоской пластинки. Самые сложные воздушные змеи в большинстве являются по своей конструкции сочетанием таких пластинок, расположенных друг к другу под различными углами.

Для того чтобы воздух мог поднять пластинку, она должна быть расположена под некоторым углом к потоку воздуха, который упрощенно можно считать движущимся горизонтально. Угол α, образованный пластинкой и направлением потока воздуха, называют углом атаки.

Поток воздуха создает общее давление на пластинку с силой R, направленной перпендикулярно пластинке. Эта сила состоит из двух сил — лобового сопротивления Q, действующего по направлению движения воздуха, и подъемной силы P, действующей вертикально вверх, поднимающей и удерживающей пластинку или змей в воздухе.

Для того чтобы змей держался в воздухе, подъемная сила должна быть равной массе змея вместе с леером. Если подъемная сила меньше массы змея, то последний падает на землю или опускается, изменяя угол атаки. Масса змея обозначается через m. Теперь можем написать формулу
P = m, т. е. подъемная сила должна быть равна массе змея.

Величина подъемной силы зависит от скорости ветра V, массовой плотности воздуха p, равной, примерно 0,125, размера площади змея S и угла атаки a.
При исследовании в аэродинамической трубе установлено, что между подъемной силой и перечисленными величинами существует зависимость, выражаемая следующей формулой:
P = Cу*p*S*V²,
где Cу — коэффициент, зависящий от угла атаки α. При углах атаки 10—15° (при которых летают змеи) этот коэффициент равен примерно 0,32.
Конечно, коэффициент Су зависит от очень многих величин - и от формы змея, и от проницаемости ткани, и даже от её шероховатости. Однако чтобы точно узнать его величину прийдется продуть змея в аэродинамической трубе. Но слишком высокая точность нам не нужна, и в принципе можно принять коэффициент именно так.

Для дальнейших расчетов удобнее упростить данную формулу, заменив Cу и p как постоянные величины одним коэффициентом К.
Cу = 0,32; p = 0,125; тогда
К = Cу*p = 0,32*0,125 = 0,04,
и формула подъемной силы примет такой вид:

P = К*V²*S = 0,04*V²*S.

Так как P = m, мы получим простую формулу для расчета массы змея:
m = 0,04*V²*S, (1)
где V — скорость ветра, м/с; S — площадь змея, м².

Зная эти величины, мы можем по формуле (1) определить подъемную силу, или массу змея.

Можно поступить еще по другому. Составте таблицу, в которой будет переменной скорость ветра для данного змея - и вы получите спавочные данные о том, сколько способен поднять ваш змей в данную погоду. Нужно только учесть вес самого змея и уздечки с леером.

Опубликовал:
загрузок 18197 (размещено 1 Января 1970)

[1] [2]

[1] [2]