Бумажные самолетики

XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Бумажные самолетики

Куспаков Д.Н. 1
1МБОУ "Cтепановская СОШ" Оренбургского района
Белоусова Н.П. 1
1МБОУ "степановская СОШ" Оренбургского района
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

 Актуальность этой темы на первый взгляд не очевидна и не понятна. Ведь что  такое по сути бумажные самолетики? Это игрушка, которую может сделать каждый школьник из бумаги. Но не каждый школьник задумывается, почему летит этот бумажный самолетик и может ли он лететь быстрее и дальше? Или дольше оставаться в воздухе. А я решил раскрыть в своем исследовании  подробно и детально изучить факторы, влияющие на полет бумажного самолетика, его историю и важность, а так же узнать и попробовать опытным путем способы улучшения летных характеристик бумажного самолетика. Тема моей исследовательской работы «Бумажные самолётики».

Цель работы: выявление зависимости толщины бумаги на дальность полёта.

Объект исследования – бумажные самолёты разных форм.

Предмет исследования – продолжительность полёта бумажных самолётов разных форм.

Гипотеза: мы предположили, толщина бумаги влияет на дальность полёта.

Задачи:

Изучить историю развития авиации;

Сложить бумажные самолёты по различным схемам;

Выяснить зависит ли продолжительность полета от типа бумаги, из которой он сделан;

Определить, зависит ли продолжительность полёта от его формы.

ГЛАВА 1

1.1 История развития авиации

Веками люди мечтали подняться в небо. Пионеры воздухоплавания готовы были пожертвовать своим временем, деньгами и даже собственной жизнью, чтобы испытать новые изобретения. Они не обращали внимания на насмешки скептиков, которые считали их опыты смешными, опасными и ненужными. В конце концов, усилия смельчаков и энтузиастов с разных концов света привели к изобретению самолета.

История развития авиации тесно связана с историей воздухоплаванья и берет свое начало с нескольких сотен лет до нашей эры.

Исторические документы упоминают о небесных змеях и парящих фонариках в Китае в II веке до нашей эры. В древности, да и сейчас, китайцы поклонялись дракону. Поэтому, конструкцию из тонких палочек обтянутой материей или бумагой, они назвали змеем. А сейчас, в стране ежегодно проводится фестиваль, посвященный предмету поклонения трудолюбивого народа. В этот день, сюда, со всего мира съезжаются участники фестиваля и любопытные туристы.

К средневековым покорителям неба относится Аббас ибн Фирнас, андалусский инженер, врач, изобретатель. Он в 852 г. соорудил огромное крыло (прообраз дельтаплана). Забравшись на минарет со своим сооружением, он бросился с высоты вниз. Это первый в истории управляемый полет человека на дельтаплане. Правда, зрелище больше походило на падение, но мудрец из Андалусии остался жив и отделался несколькими синяками.

Воодушевившись этими испытаниями, монах из Малмсбери (город в Англии), решился на отчаянный поступок. Он влез на высокую башню и спрыгнул вниз, предварительно привязав к рукам и ногам самодельные крылья. Пролетев немного больше двухсот метров и пробыв в полете около пятнадцати секунд, монах рухнул на землю сломав обе ноги.

Леонардо Да Винчи еще в XVI в. великий ученый и художник эпохи Возрождения придумывал и рисовал летающие механизмы, этот вертолет, но не построил и не испытал ни одного аппарата (См. Приложение №1 рис.1).

Первый в мире полет на воздушном шаре совершили два отважных француза - Пилатр де Розье и маркиз Франсуа д'Арланд. Это случилось 1 ноября 1783 г. На глазах изумленных парижан они поднялись в небо на шаре, наполненном горячим воздухом, и доказали, что человек может летать! Шар построили братья Жозеф-Мишель и Жак-Этьенн Монгольфье, и такой аэростат впоследствии стали называть монгольфьером. Но, несмотря на первый успех воздухоплавателей, изобретатели продолжали обдумывать проекты летающих машин.

В 1754г. Михайло Ломоносов, разрабатывает «Аэродинамическую машинку», способную вертикально взлетать и садиться, и приводимую в действие часовой пружиной. Плоды своего творения знаменитый ученый представляет собранию Российской академии наук. Машинка предназначалась для поднятия метеорологических приборов, чтобы изучать верхние слои атмосферы. Испытание конструкции в присутствии ученых мужей прошли успешно. Но к великому сожалению, Михаил Васильевич, не захотел более заниматься проектом и он развития не получил.

Первые попытки человека подняться в воздух основывались на мнении, что летательный аппарат должен махать крыльями как птица. Английский изобретатель Джордж Кейли пришел к выводу, что крылья самолета не смогут одновременно обеспечивать и подъем, и тягу как крылья птиц. Он утверждал, что крылья летательного аппарата должны быть жестко зафиксированы, а тягу, обеспечивающую поступательное движение, должен создавать какой-либо двигатель.

Кейли разрабатывал схемы монопланов, бипланов и трипланов, строил летающие модели и первым задумался о том, что для снижения лобового сопротивления летательным аппаратам следует придать обтекаемую форму. Он предлагал использовать для управления самолетом рули направления и высоты. Кейли построил два планера-триплана в натуральную величину. В 1849 г. от земли оторвался первый планер с десятилетним мальчиком на борту. Планер тянули на веревке с земли наподобие воздушного змея. В 1853 г. на втором планере уже без веревки полетел кучер ученого. Аппарат пролетел над долиной возле дома Кейли в Йоркшире (Англия). Это был первый в истории полет человека на планере. Джордж Кейли.

За работы в области авиации Джордж Кейли заслужил звание отца самолетостроения.

Клемент Адер заинтересовался воздухоплаванием в 1870-хгг. В 1890 г. приступил к испытанию самолета «Эол». Этот летательный аппарат был оснащен крыльями, похожими на крылья летучей мыши, в движение его приводил легкий паровой двигатель мощностью 20 лошадиных сил (л.с.), изобретенный также Адером. Впереди был установлен четырехлопастный пропеллер, 9 октября 1890 г. «Эол» поднялся в небо и пролетел на высоте 20 см над землей около 50 м. Впервые в истории человечества аппарат тяжелее воздуха оторвался от ровной поверхности под действием собственной тяги.

Историки приписывают изобретение первого в мире самолета французам братьям Райт. Умышленно не сообщая, что на двадцать лет раньше, в России, Александром Федоровичем Можайским был спроектирован, построен и испытан воздухоплавательный аппарат тяжелее воздуха. И именно в моноплане Можайского присутствовали элементы (фюзеляж, хвостовое оперение, шасси и винтомоторная группа), которыми снабжены современные воздушные суда.

Вклад братьев Райт историю развития авиации.

Конечно же, вклад Уилбера и Орвилла Райт в историю развития авиации огромен и не подлежит сомнению. Однако, пальма первенства принадлежит не им. Но надо отдать им должное, именно их «Флайер-1» заслуженно принадлежит лидерство. Они построили летательный аппарат с двигателем, который мог подниматься в небо и слушался управления.

Начинается стремительное развитие авиации в мире. Устанавливаются новые и новые рекорды по продолжительности, скорости и высоте.

В 1909 г. Французский изобретатель и авиатор Луи Блерио на самолете собственной конструкции «Брелио 11» пересек по воздуху Ла-Манш – пролив, разделяющий Англию и Францию.

На заре авиации пилоты и авиаконструкторы учились методом проб и ошибок. Насколько мощным должен быть самолет? Как он поведет себя на очень малой или, наоборот, на самой высокой скорости? Некоторые летчики, невзирая на опасность, ставили свои самолеты в экстремальные условия, чтобы выявить их возможности.

В 1913г. русский военный летчик Петр Николаевич Нестеров впервые в мире выполнил «мертвую петлю». Впоследствии эта фигура пилотажа получила название «петля Нестерова». Как только пилот приземлился, его арестовали за то, что «подвергал неоправданному риску казенную машину», но вскоре освободили, так как выяснилось, что Нестеров предполагал, что в будущих воздушных войнах летчикам придется часто исполнять подобные маневры.

Игорь Иванович Сикорский был одним из самых талантливых пионеров авиации. Он родился в Киеве в семье профессора медицины. Строил вертолеты. Первый опыт оказался неудачным, но Сикорский как истинный энтузиаст авиации не пал духом. В 1939 построил однороторный вертолет. В наши дни вертолеты, копании основанные Сикорским, популярны во всем мире.

За время первой мировой войны была построена не одна тысяча самолетов. Практически все самолеты имели деревянные каркасы, которые вручную собирали плотники. Деревянные части соединялись металлическими растяжками и покрывались тканевой обшивкой, которой с помощью специального аэролака придавали воздухонепроницаемость. Правильно построенные аэропланы получались легкими и прочными.

В 1929 г. Чарлз Линдберг первым пересек на самолете Атлантику в одиночку. Он совершил беспосадочный полет из Северной Америки до Европейского континента, вызвавший всплеск интереса к авиации.

Огромный вклад в становление и развитие авиации внес Русский ученый-механик, заслуженный профессор Московского университета Николай Егорович Жуковский. Впоследствии, благодарные потомки назовут его Отцом Русской авиации.

Проектирование и разработка реактивных двигателей начались в 30-е г.г. в Германии и Англии. В 1939г. немцы проводят испытание реактивного истребителя Heinkel He 178. В 1944г. реактивная авиация фашистов принимает участие в боевых действиях. Но серьезного влияния на ход войны они не оказывают в связи с малочисленностью и несовершенством конструкции.

Первенство в превышении скорости звука, завоевывают Американцы в октябре 1947г. на прототипе «Белл XS-1».

В сентябре 1956г. «Аэрофлот» Советского Союза начинает регулярные пассажирские авиарейсы на реактивных авиалайнерах «ТУ-134».

В публикации мы прошлись по основным вехам истории развития авиации, которая сейчас развивается и совершенствуется семимильными шагами. История знает много подвигов и героев, творивших и отдавших жизнь ради любимого дела. Без них авиации, может быть, не существовало бы до сих пор.

1.2 История появления первых бумажных самолетов

Наиболее распространённая версия времени изобретения и имени изобретателя — 1930годНортроп — сооснователь компании Lockheed Corporation. Нортроп использовал бумажные самолётики для тестирования новых идей при конструкции реальных самолётов. Несмотря на кажущуюся несерьезность этого занятия, оказалось, что пускание самолетиков  - целая наука. Родилась она в 1930 году, когда Джек Нортроп - основатель компании Lockheed Corporation, использовал бумажные самолётики для тестирования новых идей при конструкции реальных самолётов.

      А спортивные состязания по запусканию самолетиков из бумаги Red Bull Paper Wings проходят на мировом уровне. Придумал их британец Энди Чиплинг. Многие годы он с друзьями занимался созданием бумажных моделей и в конце-концов в 1989 году основал  Ассоциацию Бумажного Авиастроения. Именно он написал свод правил по запуску бумажных самолетов. Для создания самолетика должен использоваться лист бумаги формата А-4. Все манипуляции с самолетиком должны заключаться в сгибании бумаги - не разрешается его резать или клеить, а также использовать инородные предметы для фиксации (скрепки и т.п.). Правила соревнований очень простые -  команды состязаются по трем дисциплинам (дальность полета, время полета и аэробатика - зрелищное шоу).Спортивные состязания по запусканию самолетиков из бумаги Придумал их британец Энди Чиплинг. Он в 1989 году основал  Ассоциацию Бумажного Авиастроения. Чемпионат мира по запусканию бумажных самолетиков впервые состоялся в 2006 году в Зальцбурге.

Чемпионат мира по запусканию бумажных самолетиков впервые состоялся в 2006 году. Он проходит раз в три года в Зальцбурге, в огромном стеклянно-сферической формы здании, которое называется «Ангар-7».   Плотный самолетик-дротик с узкими крыльями был фаворитом чемпионата мира — 2012. Именно с таким самолетиком пилот из Чехии Томаш Бек занял первое место.         Самолетик Планер, хоть и выглядит совершенным раскорякой, хорошо планирует, поэтому на чемпионате мира пилоты из некоторых стран запускали его в соревновании на самое долгое время полета. Важно бросать его не вперед, а вверх. Тогда он будет плавно и долго спускаться. Такой самолет уж точно не нужно запускать дважды, любая деформация для него смертельна. Мировой рекорд планирования сейчас 27,6 секунды. Его установил американский пилот Кен Блекберн.

         

 ГЛАВА 2 ПРАКТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

2.1 Опыт 1

В своей исследовательской работе я использовал 6 самолетов, схемы 5-ти самолетов я нашел в интернете, а одну схему я придумал сам.

Все самолетики я пронумеровал от 1 до 6. Сделал их из цветной офисной бумаги. Затем производил по 5 запусков, длину полета регистрировал в таблице. Затем вычислил среднюю длину полета каждого самолетика. Получились следующие данные:

Самолетик

1

2

3

4

5

6

Средняя

длина

полета, см

4860

2660

3150

2350

4150

3400

Траектория полета

Прямо и плавно снижается

Летит с поворотом влево

В полете делает несколько

«бочкек»

Прямо летит, делает 1 «бочку», падает

прямо быстро снижа-ется

Повора-чивает на право

Вывод: Максимальная дальность полета у 1 самолетика, а красиво и не обычно летит самолетик под номером -3. Самая маленькая длина полета у самолетика под номером 4.

2.2 Опыт 2

После проведения 1 опыта собрал еще 12 самолетиков. Первые шесть из крафтовой бумаги и шесть из газетной. Для изготовления самолетиков я использовал листы равные размеру офисной бумаги (А4: 210*297мм).

Затем произвел по 5 запусков, длину полета регистрировал в таблице. Затем вычислил среднюю длину полета каждого самолетика. Получились следующие данные:

 

Самолетик

1

2

3

4

5

6

Крафт

Средняя

длина

полета, (см)

5200

5400

2890

1954

5403

2821

Траектория полета

Прямо и плавно снижается

Летит с поворотом влево

В полете делает 1«бочку»

Прямо летит, «мертвая петля»

прямо быст-ро снижа-ется

Делает

«мертвую

петлю»

или

«бочку»

Газета

Средняя

длина

полета, (см)

3030

1450

4060

2700

3220

1600

Траектория полета

Прямо и плавно поворот влево

Летит с поворотом влево

В полете делает «штопор»

Прямо летит, «мертвая петля»

прямо быстро снижается

Поворачивает на право, до места запуска не долетает 50-80 см

Из таблицы мы видим, что длина полета и траектория меняется при использовании разных видов бумаги. У самолетиков под номерами 1, 2, 5 - из крафтовой бумаги длина увеличилась по сравнению с длинной полета этих же самолетиков – из офисной бумаги.

У самолетика номер 3 из газетной бумаги, длина полета увеличилась по сравнению с самолетиками из офисной и крафтовой бумаг. У остальных самолетиков длина полета существенно снизилась.

Я предположил, что длина полета должна увеличиться, если взять более тонкую и легкую бумагу. Самая толстая бумага, из выбранных мной была – крафтовая, а самая тонкая – газетная. Интересно то, что длина полета в основном увеличилась у самолетиков из крафта.

При запуске самолетиков из газетной бумаги, я заметил, что при полете крылья колышутся, у некоторых очень сильно. Предполагаю, что крыло из тонкой бумаги не обладает достаточной подъёмной силой.

Этот вывод я сделал, узнав из энциклопедии «Самолеты», факторы влияющие на полет.

Во время полета на самолет действуют четыре силы: подъемная сила, вес, тяга и сопротивление воздуха. Если подъемная сила равна весу аппарата, а тяга равна сопротивлению воздуха, то самолет движется с постоянной скоростью и сохраняет высоту полета. Подъемная сила возникает так: воздух, проходя над крылом, разгоняется и давление над крылом падает, а под крылом давление растет и «толкает» самолет снизу вверх.

Вывод: моя гипотеза не подтвердилась. Не всегда дальность полета зависит от плотности бумаги.

На фото 2 видно, что все самолетики разной формы, разной длины и с разным размером крыла. (Приложение 1, фото 2)

Проанализируем внешний вид самолетика и его длину полета:

- у самолета 4, его длина меньше длины всех остальных и длина полета самая короткая;

- самолетик 5 - самый длинный и дальность его полета самая большая;

- самолетик 3 – имеет узкий нос и широкие крылья, они сложены по направлению вниз, из газетной бумаги показал самый дальний полет

- самолетик 2 – по форме похож на 3, но крылья загнуты вверх, из бумаги крафт летает далеко, а из газетной хуже всех. При полете из газетной бумаги сильно колышутся крылья.

- самолетик 1 – из любой бумаги летает хорошо

- самолетик 6 – дальность полета не большая, но в полете делает разные трюки.

Вывод: для того, что бы увеличить дальность полета, самолетик должен иметь достаточную длину, размах крала и плотность бумаги. Бумага не должна быть слишком тонкой, она должна держать форму самолетику при полете.

Заключение

Выполняя работу, я изучил историю развития авиации с самых древних времен, узнал имена конструкторов, которые, не смотря на неудачи продолжали свое дело и достигали своей цели.

Сложил самолетики по разным схемам и даже придумал свой. Выяснил, что продолжительность полета зависит от плотности бумаги. Так, например, самый дальний, плавный прямой полет показал самолетик 5. Он самый длинный из всех, при этом ширина крыльев у него средняя. Самолетик под номеров 4 – имел самую короткую длину, но самый большой размах крыльев, но при этом дальность полета у него была самая маленькая. Самолётик, который придумал я имел самые не предсказуемые траектории полета.

Гипотеза, которую я выдвинул – чем тоньше бумага, тем длиннее полет, - не подтвердилась. Самолетики из тонкой газетной бумаги летали плохо, быстро падали.

Выполнять данную работу мне понравилось, было очень интересно и весело.

Список литературы

Бумажные самолетики. – М.: // Новости космонавтики. – 2008.

Большая книга экспериментов для школьников/ под ред. А. Мейяни. – М.: ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2007.

Вье Оливье. Оригами: самолеты из бумаги. - М., 2007.

«Мир изобретений» интерактивная энциклопедия, М. «Махаон» 2011, пер. с английского А. В. Тихонов;

«Самолёты. Узнай мир», Кацаф А. М., 2015.               

Статья «Бумажный самолет запустят из космоса», http://cooltura.ru

Статья «Бумагия #2: Аэрогами», Принт Фан, http://printfun.ru/bum2

Статья «Космические эксперименты с бумажными самолетиками», http://www.infuture.ru «Энциклопедия самолётов. Всё о самолётах», Шпыркова Е., Качкаева В., изд. Проф-Пресс, 2014.

Свищев Г.П.. Белов А.Ф. Авиация: энциклопедия. – М.: «ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2007.

Шмидт Норман. Самолеты из бумаги. Минск, 2004.              

ИНТЕРНЕТ ИСТОЧНИКИ
1. Википедия. Свободная энциклопедия. [Электронный ресурс] Официальный сайт. http://ru.wikipedia.org/wiki/Бумажный самолётик...(дата обращения: 07.02.2023 г.).

2. Википедия. Свободная энциклопедия. [Электронный ресурс] Официальный сайт. http://ru.wikipedia.org›wiki/Самолёт_Можайского (дата обращения: 07.02.2023 г.). - Текст: электронный.

3. Русский Портал: русские танки, знаки различия, русские, русские броневики, русские… [Электронный ресурс] Официальный сайт. (дата обращения: 08.02.2023 г.). - Текст: электронный. http://www. opoccuu.com›200711.htm

4. Невероятно, но факт! Poznovatelno.ru [Электронный ресурс] Официальный сайт. http://www. poznovatelno.ruavia/8259.html (дата обращения: 05.02.2023 г.). - Текст: электронный.

5. Википедия. Свободная энциклопедия. [Электронный ресурс] Официальный сайт. http:// ru.wikipedia.orgwiki/Братья_Райт (дата обращения: 07.02.2023 г.). - Текст: электронный.

6. Платформа материалов Pandia.ru. Авторские, энциклопедические, справочные материалы. [Электронный ресурс] http://  locals.md2012/stan-chempionom-mirasamolyotikov/ (дата обращения: 06.02.2023 г.). - Текст: электронный.

7. Страна Мастеров. Творчество для детей и взрослых. [Электронный ресурс] http://  stranamasterov.ru из модулей МК самолёт (дата обращения: 05.02.2023 г.). - Текст: электронный.

Приложение 1

рис.1 (Факторы влияющие на полет) рис. 2

фото 1 (Чемпионат мира по запусканию бумажных самолетиков впервые состоялся в 2006 году в Зальцбурге.)

фото 2 (Самолётики для проведения исследования)

Самолёт № 1 (Планер) Самолёт № 5 (Стрела)

Самолёт №2 (Меченосец)

Самолёт № 4 (Скат)

Просмотров работы: 83