Юный техник - для умелых рук 1977-07, страница 12

свойства вертолета и змея. В этом легко убедиться, если проследить, как она

взлетает.

Набегающий поток воздуха ударяет в плоскость змея (в данном случае — в ротор), возникает подъемная сила, и модель поднимается вверх. Так могло бы быть, если бы ротор стоял на месте. Но ведь он вращается, а это значит, что на его лопастях тоже возникает подъемная сила. Следовательно, в полете змей получает дополнительный импульс энергии, толкающий модель вверх. Как видите, преимущества по сравнению с другими типами змеев налицо.

А этот змей-вертолет сделан в Бразилии Р. Фьюгэстом (рис. на стр. 10). На наш взгляд, модель бразильца наиболее интересная из подкласса летательных аппаратов вертолетного типа. У этого змея три ротора: два несущих и один хвостовой. Несущие роторы, вращаясь в разные стороны, создают подъемную силу, а хвостовой — стабилизирует положение модели при взлете и удерживает ее на высоте. Конструкция змея предельно проста.

Каркас собирается из двух продольных, склеенных под углом, и двух поперечных реек. Рейки склеиваются между собой и для большей жесткости укрепляются нитками с клеем. На поперечной рейке устанавливаются несущие роторы, на продольных — хвостовой. Чтобы все роторы легко вращались, их насаживают на проволочные оси.

Изготовление роторов — наиболее ответственная операция. Склеивать детали надо аккуратно, не торопясь. От того, насколько удачно вы сделаете ротор, зависит подъемная сила змея.

Мы предлагаем вам два варианта роторов, но их может быть и больше. Попробуйте сами сконструировать ротор. Испытайте его в деле. А пока расскажем о тех, которые показаны на рисунке.

Первый вариант. Такой ротор больше всего подходит для крупных моделей. Змей с четырьмя, шестью или восемью лопастями неплохо взлетает и хорошо держится на высоте. Делается ротор так.

ПРОСТЕЙШИЙ РАСЧЕТ

Почему взлетает змей, мы разобрались. Теперь попробуем рассчитать его подъемную силу.

Подъемная сила воздушного змея определяется по формуле:

F₃ = K-S-V-N-cos а, где

К = 0,096 (коэффициент), S — несущая поверхность (м²), V — скорость ветра (м/с), N — коэффициент нормального давления (см. таблицу) и а — угон наклона.

Склейте две сосновые или бамбуковые рейки крест-накрест и обшейте их ватманом либо липовым (березовым) шпоном. В центре ротора с обеих сторон наклейте по шайбе из тонкой фанеры, шпона или целлулоида и просверлите сквозное отверстие для оси.

Второй вариант. Этот ротор напоминает детскую вертушку. Он хорош для небольшого легкого змея.

Собирается такой ротор из тонких бамбуковых реек (сечением 3X3 — в центре и 1,5X1,5 мм — на концах), папиросной или газетной бумаги, двух шайб (шпон, целлулоид) и прочной нити. Склейте рейки между собой, как показано на рисунке, и подтяните нитями их концы к основанию лопастей.

Змей или вертушка?

Наблюдая за полетом артиллерийского снаряда, Густав Магнус обнаружил странное явление: при боковом ветре снаряд отклонялся от цели вверх или вниз. Возникло предположение, что здесь не обходится без аэродинамических сил. Но каких? Ни сам Магнус, ни другие физики не могли это объяснить. И может быть, поэтому практического применения эффект Магнуса долго не находил. Первыми нашли ему применение футболисты, хотя и не знали о существовании этого эффекта. Наверное, каждый мальчишка знает, что такое «сухой лист», и наслышан о мастерах этого удара: Сальникове, Лобанов-ском и других.

Сегодня физика эффекта Магнуса объясняется просто (об этом см. «Юный техник», 1977, № 7). Сейчас существует даже целый самостоятельный подкласс воздушных змеев, принцип полета которых основывается на эффекте Магнуса. Один из них перед вами (рис. 6 на стр. 8). Его автор американский изобретатель Джой Эдварде. Этот змей чем-то напоминает вертушку. В полете корпус змея, как и артиллерийский снаряд, за которым наблю-

Пример. Исходные данные: S = 0,5 м²; V=6 м/с, а=45°.

Находим в таблице коэффициент нормального давления: N = 4,87 кг/м². Подставляем величины в формулу, получаем:

F₃ = 0,096 ■ 0,5 • 6 • 4,87 - 0,707 «1 кг.

Расчет показал, что этот змей будет подниматься вверх только в том случае, если его вес не превысит 1 кг.

Летные качества змея во многом зависят от отношения его веса к несущей поверхности: чем меньше отношение этих величин, тем лучше летает модель.

дал немецкий физик, вращается вокруг своей оси. При этом крылья-лопасти преобразуют напор ветра в подъемную силу, а устойчивость змей сохраняет за счет симметричного обтекаемого корпуса и круглого киля.

Устроен змей так. Центральный стержень прямоугольного сечения, круглый киль и крылья-лопасти образуют достаточно прочный корпус, который вращается на двух осях, закрепленных на торцах стержня. Ушки и уздечка связывают корпус с леером. Следует подчеркнуть, что воздушные змеи этого типа — почти не тронутая область изобретательского творчества.

А теперь попробуйте сделать модель, которую придумал американец С. Аль-бертсон (рис. на стр. 11). Принцип действия змея Магнуса (так автор называет свою модель) хорошо виден из рисунка.

Полуцилиндры, закрепленные на рейках и закрытые с торцов дисками, под напором набегающего потока воздуха вращаются вокруг своих осей. Если за эти оси зацепить уздечку и привязать их к лееру, то аппарат легко взлетит.

Змей состоит из каркаса с осями, двух полуцилиндров, четырех полудисков и уздечки. Каркас набирается из четырех продольных и двух поперечных реек (сосна, бамбук). С него и начните.

Склейте рейки между собой, а места соединений плотно обмотайте нитками с клеем. Концы центральных продольных реек согните на паяльнике, как показано на рисунке, склейте и свяжите нитками. Затем закрепите на них проволочные оси (крепление такое же, как и у змея-вертолета). За эти же оси привяжите и уздечки.

Полуцилиндры согните из ватмана и приклейте их к продольным рейкам каркаса. В последнюю очередь на каркасе установите кили. (Каждый из них составлен из двух полудисков.) Приклейте их на поперечные рейки изнутри так, чтобы планки оказались снаружи.

Итак, вы построили и испытали в полете змей Магнуса. Что же дальше? Попробуйте поэкспериментировать с этим летательным аппаратом. Например, увеличьте размеры полуцилиндров и корпуса змея. Или сделайте летающую гирлянду из нескольких змеев (см. рис.). Испытайте модель. О результатах эксперимента сообщите нам.

В. ЗАВОРОТОВ, инженер, А. ВИКТОРЧИК, инженер, мастер спорта СССР

Рис. Н. КИРСАНОВА и В. СКУМПЭ

1 э