V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Почему самолеты падают?
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Представить современный мир без самолётов и авиарейсов невозможно. Будучи одним из самых важных достояний среди изобретений человечества, летательный аппарат появился на свет благодаря неистовому желанию человека иметь за своей спиной крылья. Наверняка наши предки грезили мечтою парить в небесах как птицы. Не случайно слово «авиация» исходит от латинского avis, что означает «птица». [3]
Осуществились мечтания лишь спустя тысячелетия - тогда, когда было накоплено достаточное количество научных знаний. Опыт, полученный в ходе множества неудачных попыток, которые совершил создатель первого в мире летательного аппарата и его предшественники, пригодился и в наши дни.
В современном мире летательные аппараты заняли почетное место, они помогают людям преодолевать большие расстояния, перевозят почту, лекарства, гуманитарную помощь, тушат пожары и спасают людей. Но случаются непредвиденные обстоятельства, когда самолеты падают. Когда грозит опасность потери этой огромной машины и человеческих жизней. [2]
Так кто же построил первый в мире самолет и совершил на нем управляемый полет? Кто сделал этот столь важный для человечества шаг, ставший началом новой эры, эры авиации? Каковы причины крушения самолетов и есть ли пути их преодоления?
Изучение данной темы я считаю интересной и актуальной, так как мальчикам свойственно техническое творчество и все что с ним связано.
Цель работы: анализ причин крушения самолетов, моделирование ситуации крушения самолета на моделях бумажных самолетиков.
Задачи исследования:
1.Изучить по научной литературе историю возникновения авиации.
2. Выяснить причины крушения самолетов и частоту их возникновения.
3. Смоделировать ситуации крушения самолета и выявить скорость их падения в зависимости от характера поломки на моделях бумажных самолетов.
Гипотеза: мы предполагаем, что самолетик с поломкой одного двигателя пролетит наименьшее расстояние и его время в полете будет меньше, чем у самолетика с обледеневшими крыльями.
Причины для изучения проблемы: заинтересованность историей возникновения авиации, множеством видов и типов самолетов, их преимущественных характеристик и проверка факта, что самолет самый безопасный вид транспорта.
Практическая значимость работы: изучение данной проблемы позволило мне ознакомиться с техническими характеристиками самолетов и на практике опровергнуть гипотезу.
Методы исследования:
Анализ прочитанной литературы;
Анкетирование;
Эксперимент.
Глава 1. История возникновения авиации
Еще в XV веке Леонардо да Винчи был убеждён в том, что человек, преодолев воздушное сопротивление, имеет все шансы подняться в воздух. Помочь ему в этом смогут огромные крылья. Расчёты и детальное изучение птичьих полетов натолкнуло его на идею создания проекта такого аппарата, как махолет. Леонардо да Винчи попытался воплотить в жизнь задумку, на которую воодушевила его обычная стрекоза. Аппарат должен был двигаться за счет маха крыла под воздействием ног человека. [1]
В начале XIX столетия появились первые безмоторные планеры. Подражая птицам, изобретатели придавали своим творениям похожую форму. Однако первые летательные аппараты не смогли закрепиться в использовании, поскольку желание поднять ввысь невероятные для того времени изобретения не увенчалось удачей. Их сталкивали с обрыва, скатывали с холмов, разгоняли с помощью лошадей, но, как ни старались создатели, им не удалось стать авторами первого реализованного проекта в истории воздушного дела, которое позже приобрело название «авиация». [3]
История помнит в 1857 году первого моряка Жана-Мари Лез Бри, которому удалось поднять планер в небо, преодолев 100-метровую высоту. «Альбатросу» (так он назвал своё техническое чудо), зависящему от направления ветра и плотности воздушных масс, довелось пролететь около 200 метров.
В большинстве стран мира приоритет в этом вопросе отдается американцам братьям Уилберу и Орвиллу Райт. 17 декабря 1903 года они осуществили первый полет на аэроплане собственной конструкции под названием «Флайер-1». Это был, собственно, не полет, а подлет. Аппарат под управлением Орвилла Райта поднялся на высоту примерно 1.5 метра и пролетел 36,5 метра за 12 секунд. Причем взлетал он, скользя, по специальному направляющему рельсу и ускоряясь при этом примитивной катапультой, пилот управлял полетом лежа на крыле. Двигатель у самолета был внутреннего сгорания собственной конструкции братьев Райт. Аэроплан до конца своей истории так и не обзавелся шасси и взлетал при помощи катапульты. Этим братья Райт не много ни мало заложили основу развития современной авиации. [http://fb.ru/article/237049/aviatsiya-istoriya-i-razvitie-znamenityie-aviakonstruktoryi#image1178548]
В Росси того времени тоже занимались проектированием в авиации. Как-то так по жизни всегда получалось, особенно в дореволюционной России, что русские во многих случаях были первыми в области технических достижений. Но первенство это никогда не было явным. В деле постройки аэропланов то же самое…Первый в мире самолет был построен и поднялся в воздух аж на 20 лет раньше Флайера братьев Райт. Это был всем известный сейчас самолет Можайского. Российская авиация может смело гордиться тем, что адмирал царского флота смог сконструировать первый оснащенный паровым двигателем самолёт, который оторвался от поверхности земли с находящимся на его борту человеком. Творец дал ему многообещающее название - «воздухолетательный снаряд», так было написано в патенте на него в 1881 году. Кстати, патент на самолет тоже был первым в мире! Братья Райт запатентовали свой аппарат только в 1905. Габариты самолёта того периода впечатляли: длина крыльев составляла около 24 метров, фюзеляж составлял порядка 15 метров.
Испытание состоялось 20 июля 1882 года в Красном Селе под Петербургом. Испытывал самолет помощник Можайского механик. Аппарат разбежался по специально построенному наклонному деревянному трамплину и совершил неуклюжий «прыжок». Результат, конечно, скромный. Но возможность полетов на аппарате тяжелее воздуха была очевидно доказана. [3]
Дальнейшие расчеты показали, что для полноценного полета самолету Можайского просто не хватало мощности силовой установки. Через три года он умер, а сам первый в мире самолет долгие годы простоял в Красном селе под открытым небом. Потом его перевезли под Вологду, в имение Можайских и уже там он сгорел в 1895 году. Ну, что тут скажешь. Очень жаль…
Александр Можайский – создатель первого в мире летательного аппарата – не смог довести дело до конца. Но его разработки стали основополагающими в дальнейшем развитии воздухоплавания.
Глава 2. Причины крушения самолетов
На сегодняшний день авиаперелёты приобрели такую популярность, что самолёты по частоте использования для туристов сравнялись с автомобилями и поездами. Ежедневно в воздух поднимаются около 100 тыс. самолетов и приблизительно столько же совершают успешную посадку. Однако путешествия в воздухе кажутся многим очень опасными и не совсем надёжными. Действительно ли это так? Каковы причины падения самолетов? [http://fb.ru/article/224738/kak-chasto-padayut-samoletyi-statistika-aviakatastrof#image1077047]
По опросу общественного мнения россияне считают самым безопасным видом транспорта железнодорожный. Воздушный транспорт занимает третье место. Одной из причин недоверия пассажиров является психологический фактор. Так как от действия пассажиров самолета ничего не зависит и все решения на борту самолета принимают пилоты.
При определении уровня безопасности воздушных судов берётся количество трагических событий на общее число километров полётов.
Обратимся к статистике.
Статистика крупнейших авиакатастроф мира за 1974 – 2016 года показывает, что основная причина трагедий в воздухе – человеческий фактор (ошибка пилота, экипажа или диспетчера). Они совершают ошибки, полностью полагаясь на автоматизированные системы, обслуживающие полеты. Это приводит к тому, что дополнительные проверки и уточнения просто не проводятся. К факторам, связанным с участием человека, относится плохое обучение и низкая дисциплина летного состава, недостаток практики. Пилоты нарушают полетные инструкции и предписания, где любая мелочь при возникновении внештатной ситуации может стать роковой. К сожалению, даже опытные летчики порою теряют самоконтроль, а медицинский осмотр перед полетом не всегда проводится должным образом. В результате из-за технических сбоев случаются трагедии, которые было бы возможно предотвратить при точном исполнении мероприятий по контролю их работы.
Каждая пятая авария происходит из-за технической неисправности самолета. Длительный срок эксплуатации и износ парка самолетов служит причиной отказов и сбоев в работе механизмов. К этому добавляется плохое техническое обслуживание.
Каждая десятая авиакатастрофа случается из-за плохой погоды. Неблагоприятные погодные условия — туман, ураган, град, обледенение могут быть одной из причин.
Террористы, угонщики и другие злоумышленники становятся причиной 9% аварий.
Перегрузка самолета, загрязнение топлива, неправильное техническое обслуживание самолета занимают 7% катастроф.
По общей же статистике на 1 миллион полетов приходится 0,62 происшествия. Самыми опасными этапами полета считаются взлет и посадка. [Приложение 1]. 50% аварий составляют дорожно-транспортные происшествия с участие автомобилей, грузовиков, мотоциклов и велосипедистов. В целом, посмотрев на статистику, можно сделать вывод, что передвигаться самолетами гораздо безопаснее, чем наземным транспортом по подсчетам вероятность погибнуть в авиакатастрофе равняется 1:8.000.000. Поэтому не стоит бояться летать на авиалайнерах, ведь риск погибнуть на земле гораздо выше, чем в воздухе. [ https://www.kakprosto.ru/kak-886175-kak-chasto-padayut-samoletyhttp://day-omega.com/?p=3842]
Глава 3. Практическая часть
Проанализировав причины крушения самолетов, мы решили смоделировать некоторые ситуации крушения на моделях полетов бумажных самолетиков. Согласно инструкции, мы собрали модель самолетика. [Приложение 2]. Будем анализировать запуск самолетиков с двумя двигателями без поломки, с отрывом одного двигателя, с обледенением корпуса самолета. Каждый самолетик запускался один раз. [Приложение 3].
Первая модель. Бумажный самолетик с двумя двигателями пролетел расстояние 7 метров за 4,7 секунд.
Вторая модель. Бумажный самолетик с имитацией обледенения корпуса самолета. Самолетик предварительно был сбрызнут из пульверизатора водой и заморожен в морозильной камере. После замерзания самолет стал тяжелее. После запуска пролетел 5 метров за 3,8 секунды.
Третья модель. Самолет с одним двигателем (причина - отрыв правого двигателя). Самолет пролетел 3 метра 70 см. за 2,1 секунды, при полете его занесло вправо.
Вывод: в результате испытаний моделей бумажных самолетиков наша гипотеза оправдалась. Самолетик с поломкой одного двигателя пролетел наименьшее расстояние и упал раньше всех. А самолетик с обледенением корпуса смог парить дольше.
Заключение
1. Я нашел ответ на вопрос «Почему самолеты падают?».
Моя гипотеза подтвердилась.
3. Я понял, что вопрос полёта волновал людей многие тысячелетия, веками люди изучали птиц, создавали на их манер летательные аппараты самых немыслимых форм. Также, узнал о первых изобретениях и их создателях в области авиации.
4. В результате работы над этим проектом я еще раз убедился, что в авиации нет мелочей. Должны строго соблюдаться все инструкции. Необходим тщательный предполетный осмотр техники и членов экипажа. Я побывал в музее авиации в Перми. В г.Казань в Парке победы я увидел разные самолеты, некоторые еще со времен Великой Отечественной войны. [Приложение 4]. У меня есть небольшая коллекция моделей самолетов и мультяшных героев. Есть даже игра, где самолеты путешествуют по летной карте и приземляются в аэропортах всего мира. И я хотел всем пожелать безопасных полётов и удачных приземлений с взлётами!
Список использованных источников и литературы
Детская энциклопедия. 1001 вопрос и ответ/ Под ред. В.Иген и Н.Чемпиона; пер. с англ. А.А.Бряндинской. – М.: Издательство Оникс, 2007. – 160 с.: ил.
История транспорта. Москва, Махаон, 2016
Кацаф А.М. Самолеты. - СПб.:«ББК», 2015. (Серия «Узнай мир»)
http://fb.ru/article/237049/aviatsiya-istoriya-i-razvitie-znamenityie-aviakonstruktoryi#image1178548
http://fb.ru/article/224738/kak-chasto-padayut-samoletyi-statistika-aviakatastrof#image1077047
https://www.kakprosto.ru/kak-886175-kak-chasto-padayut-samolety
http://day-omega.com/?p=3842
Приложение 1.
Причины, приводящие к возникновению катастроф.
Приложение 2.
Шаблон, по которому собирались модели самолетов.
Приложение 3.
Модели самолетов, на которых проводились испытания.
1 вариант.
Самолет с двумя двигателями.
2 вариант. Самолет с двумя двигателями. Имитация обледенения корпуса самолета. Предварительно самолет был сбрызнут водой и заморожен в морозильной камере.
3 вариант.
Отрыв одного двигателя.
Приложение 4.
«Парк победы» в городе Казань.