XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Модель планера из древисины
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДEНИЕ
ЦЕЛИ:
Получение знаний и опыта на основе конструирования планера.
ЗАДАЧИ:
ЗАДАЧА 1-сконструировать модель планера
ЗАДАЧА 2- испытать
ЗАДАЧА 3-записать полученные данные в таблицу.
АКТУАЛЬНОСТЬ:
Планер, это вид воздушного транспорта который может преодолевать большие расстояния не используя при этом сторонний двигатель или источник энергии.
Использование планеров позволило бы сократить выброс газов (в виде продуктов сгорания из двигателей самолётов) в атмосферу и удешевить авиаперевозки.
Планера надёжны в смысле того , что ему не грозит пожар или отказ двигателя (самая частая и очевидная причина авиакатостроф)
конструкция планера позволяет продолжать полёт даже при значительных повреждениях фюзеляжа,что позволило бы сделать путешествие по воздуху более безопасными.
Так же есть свои перспективы у планеров с удалённым управлением в военной сфере, например снабжение или переброска войск, а также рейдовые атаки и возможность возвращения из них.
Дешевизна и простота производства делает их легковозобновляемымой техникой и весомым аргументом в бою за счёт возможности незаметных деверсий, практическая невидимость для средств обнаружения и устойчивость к повреждениям.
ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «ПЛАНЕР»:
Планёр или пла́нер (фр. planeur, от лат. planum — плоскость) — безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полёте за счёт аэродинамической подъёмной силы, создаваемой на крыле набегающим потоком воздуха. Будучи лишенное силовой установки, оно способно показать отличные летные характеристики, удерживаясь в воздухе только лишь за счет набегающей на крыло воздушной массы.
ИЗ ИСТОРИИ ПЛАНЕРИЗМА: Первые двигатели внутреннего сгорания появились только в XIX веке. До этого люди пытались строить летательные аппараты за счёт механики крыла, подсмотренной у птиц. Самая известная история — миф о Дедале, создавшем крылья для сына Икара. Тот подлетел на них близко к Солнцу, воск, крепивший перья, расплавился, а Икар погиб. История не сохранила имена смельчаков, сложивших голову ради того, чтобы взлететь в небо на рукотворных крыльях. Но одна из самых ранних конструкции летательных аппаратов, имитирующих полёт птиц, осталась в дневниках Леонардо да Винчи. Много позднее, в 1714 году, 26-летний Эммануил Сведенборг создал эскизы, по которым можно было построить планер. А в 1853 году сэр Джордж Кейли уже создал практическую модель, поднявшую человека в воздух.
Расцвет планеризма в СССР пришёлся на 20-30-е годы XX века, когда случился бум лётно-планерных школ. Связано это было с тем, что, в отличие от самолёта, планер не имел двигателя и был дёшев. Однако именно полёты на планерах позволили стране подготовить тысячи лётчиков, которые позднее сражались на фронтах Великой Отечественной. Тогда же конструкциями планеров заинтересовались и военные.
И на это были все основания. В частности, предполагалось доставлять десант не методом парашютирования, когда десантники разбросаны на огромной площади, а на одноразовом планере.
До места посадки такие планеры тянулись самолётами по принципу планерного поезда, где «вагонами» могли быть несколько планеров. Отделившись от самолёта, планеры продолжали управляемый полёт на десятки километров и бесшумно садились на небольшие грунтовые площадки. Из-за одноразовости планер делали из дешёвых материалов — дерева и парусины. Увы, в 50-х годах XX века прогресс самолётов заставил военных отказаться от планеров. Однако планеризм продолжил развиваться благодаря энтузиастам и отдельным компаниям. 27 августа 2018 года стратосферный планер Perlan 2 производства компании Airbus установил в Аргентине рекорд высоты — 18,9 километра, что ранее казалось совершенной фантастикой.
КРЫЛАТЫЙ СПОРТ: Итак, особенное развитие планеризм получил в Германии, ведь после Версальских соглашений немцы не имели права изготавливать моторные самолеты. Поэтому вся инженерная мысль их изобретателей сосредоточилась на планерах. Вот и первые соревнования на планерах состоялись в этой стране в 1920 году, и можно считать, что именно с этого года начался планерный спорт. 4
На Олимпиаде 1936 года прошли показательные выступления по планеризму. Этот спорт наверняка бы стал олимпийским в 1940 году, если бы не Вторая мировая война. После войны ему не удалось войти в программу Олимпиад, поскольку не могли договориться, какая модель будет единой для всех.
Но планеризм стал замечательным увлечением для тысяч людей во всем мире. В России и Советском Союзе также этот спорт активно развивался, ведь еще в 1907 году пилотом Арцеуловым был совершен первый полет на балансирном планере, а уже в 1921 году в СССР возник первый планерный кружок.
Примером актуальности планеров стал Транспортный планер Лоджистикс Глайдерс Планер этого типа предназначен для снабжения быстро передвигающихся наземных войск и разрабатывается в рамках контрактов, полученных фирмой «Лоджистикс Глайдерс» от DARPA и Лаборатории методов ведения боевых действий КМП США (U. S. Marine Corps Warfighting Laboratory). На настоящий момент закончены летные испытания 12-и образцов грузового планера, по шесть для каждого из заказчиков. В процессе шесть из них размещались как подвесной груз вертолета, а шесть – сбрасывались с грузового самолета . Основываясь на выше перечисленных фактах я решил создать собственный планер.
ТЕОРИЯ ПОЛЁТА
Воздушный поток – это направленное движение воздуха которое позволяет летать самолётам, и является причиной полёта планера. Он характеризуется: скоростью, направлением, давлением, плотностью, температурой. За любым телом образуется зона вихреобразования. Итак, чем тоньше тело, тем вихревая зона слабая, а при каплевидной формы тела – вихревая зона почти полностью отсутствует.
В аэродинамике есть еще одна важная величина – угол атаки. Угол поворота крыла относительно скорости набегающего потока называется углом атаки и обозначается а. Чем больше этот угол, тем интенсивнее и с большей поверхности срыв потока, что в итоге сказывается на полете планера, он может срываться в штопор.Поэтому крыло должно быть легким и достаточно прочным, и иметь каплевидную форму (в виде капли).Лётные
массы G, несущей поверхности крыла S, его удлинения X и удельной нагрузки на площадь крыла Р. P = G/S
У меня получилось Р=450/800=0,5625Н (на основное)
Р=450/280=1,607Н (на заднее)
ПОРЯДОК СБОРКИ ПЛАНЕРА
1)Выполнить чертёж планера
2)Сделать выкройку деталей планера в реальную величину
3)Подбор материала
4)Изготовление наконечника из фанеры
5)Склеивание наконечника и балки - фюзеляжа
6)Подготовка реек для крыла
7)Сборка-склеивание большого и малого крыльев
8)Склеивание крыльев с фюзеляжем
9)Покраска
10)Планер изготовлен
КРАТКИЕ ЛТХ (лётно технические характеристики)
|
Размах крыла (см) |
800 |
|
Площадь крыла(см2) |
8000 |
|
Площадь киля(см2) |
80 |
|
Площадь стабилизатора(см2) |
2800 |
|
Максимальная скорость |
4.6 км/час |
|
Дальность полета |
45м |
|
Масса (грамм) |
450 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЗАДАЧА 1- выполнена. Планер сконструирован.
ЗАДАЧА 2-выполнена. Планер испытан.
ЗАДАЧА 3-выполнена.Данные записаны.
В результате работы была создана функционирующая модель планера весом 450 грамм которую удалось запустить на
Высоту 2х с половиной метров, на расстояние 45 метров,
при скорости 1.27 м/c.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рис.1. Чертёж планера 8
Рис.2. Чертёж фюзеляжа и наконечника планера
9
Рис. 3.Чертёж крыльев
10
Рис.4. Чертёж хвоста
СБОРКА
Рис.5 Сборка фюзеляжа
Рис.6 Обтяжка крыла 12
Рис.7 Покраска фюзеляжа
Рис.8 Крепление хвоста и хвостового крыла 13
Рис.9 Крепление крыла к фюзеляжу
РЕЗУЛЬТАТ
Рис.10 Общий вид 14
Рис.11 Вид сверху Рис.12 . Планер 15
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1)А.Ф.Бочкарёв «Расчёт летных характеристик ,продольной устойчивости и управляемости самолёта»
https://knastu.ru/media/files/page_files/page_421/posobiya_2014/_Chepurnykh_Dinamika_poletov_samoletov.pdf
2)Журнал «юный техник» Самара 1978 года выпуск 12
http://zhurnalko.net/=sam/junyj-tehnik/1978-12#
3)Журнал «Моделист» 2002 год выпуск 5
4)Ладышев Б.К «Расчет и конструирование планера»»
https://himfaq.ru/images/stories/doc/%20%20%20%201939%20_www.mplast.by.pdf
5)«Энциклопедия юного техника» 1972 год глава 1 «авиамоделизм»
http://www.freshdesigner.ru/bookstehnik-002.htm