VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование подъёмной силы крыла самолёта

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Ляховец Б.Г. 1

---

1МБОУ СОШ №17 г.Калуга

Турлакова И.В. 1

---

1МБОУ СОШ №17 г.Калуги

Работа в формате PDF

92.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. Введение.

Актуальность темы: На современных самолетах с целью достижения больших скоростей полета, значительно уменьшены площадь крыла и его удлинение, что отрицательно сказывается на аэродинамическом качестве самолета и особенно на взлетно-посадочных характеристиках. Я как проектировщик моделей самолётов ( посещаю кружок авиамоделирования 3 года) должен представлять как профиль крыла самолёта действует на коэффициент подъёмной силы.

Область исследования – физика, аэромеханика.

Предмет исследования – подъёмная сила крыла самолёта.

Цели: исследование зависимости подъемной силы от формы аэродинамического профиля крыла самолёта. 

Методы исследования: сбор информации, анализ, обобщение, изучение теоретического материала, проведение исследований.

Гипотеза- я предполагаю, что существует зависимость коэффициента подъёмной силы крыла самолёта от вида профиля крыла .

2. Основная часть.

2.1. Силы, действующие на крыло.

Сила тяжести - постоянная сила, которая притягивает самолёт к земле.

Сила тяги , которая исходит от двигателя и двигает самолёт вперёд.

Сила сопротивления , противоположная силе тяги и вызывается трением, замедляя самолёт и уменьшая подъёмную силу крыльев.

Подъёмная сила , которая образуется тогда, когда воздух, движущийся над крылом, создаёт пониженное давление. Подчиняясь законам аэродинамики, поднимаются в воздух все летательные аппараты, начиная с легких спортивных самолетов.

Угол атаки самолета — угол между направлением скорости набегающего на тело потока и характерным продольным направлением, выбранным на теле, например у самолета это будет хорда крыла, — продольная строительная ось.

2.2. Эффект Бернулли.

Эффект Бернулли — если скорость воздушного потока под крылом меньше, чем над крылом, то давление под крылом, наоборот, будет больше, чем над ним. Эта разность давлений и создает аэродинамическую силу, одной из составляющих которой является подъемная сила .

2.3. Жуковский у истоков.

Заслуга Жуковского состоит в том, что он первый объяснил образование подъемной силы крыла . Он связал теоретическую аэродинамику с практикой авиации. Подъемная сила крыла тем больше, чем больше угол атаки, кривизна профиля (его несущие свойства), площадь крыла, плотность воздуха и скорость полета . Но следует помнить, что угол атаки должен быть меньше некоторого критического значения атака/критическое при превышении которого подъемная сила падает. 

2.4.Виды профилей крыла.

 Плоско-выпуклый профиль

Этот профиль не пригоден для высоких скоростей в том числе и из-за вышеописанного эффекта, и применяется в основном на низкоскоростных летательных аппаратах, а также на летательных аппаратах, требовательных к значительному увеличению подъёмной силы в полёте без применения механизации крыла и имеющие небольшие полётные скорости.

Двояковыпуклый симметричный профиль

По эффективному увеличению подъёмной силы этот тип профиля немного уступает плоско-выпуклому, однако выигрывает у него по скорости и лобовому сопротивлению, а также максимальным критическим углам атаки - они у него несколько больше, так как воздушный поток труднее исказить.

Двояковыпуклый несимметричный

Применяется и на высокоскоростных летательных аппаратах, и на низкоскоростных.

Ромбовидный или профиль переменного сечения

Форма такого профиля применяется на сверх и гиперзвуковых скоростях .

3.Опытно-экспериментальная часть.

Моё исследование состоит из двух частей. Первая часть включает социологический опрос о подъёмной силе. А вторая часть это исследование моих собственных моделей с разными профилями крыла на предмет изменения подъёмной силы .

Анкетирование среди учащихся 9 «А» класса МБОУ «Средняя общеобразовательная школа № 17» г. Калуги состояло из следующих вопросов:

1. Знаете ли вы, что такое подъёмная сила?

2. Знаете ли вы, какие силы действуют на крыло самолёта?

3. Знаете ли вы, как создаётся подъёмная сила?

4. Знаете ли вы, что влияет на увеличение подъёмной силы ?

5. Хотели бы вы исследовать подъёмную силу ?

Результаты анкетирования приведены в таблице и изображены с помощью диаграмм.

В результате анализа анкет я сделал следующие заключения:

Более половины (56%) учащихся не знают, что такое подъёмная сила.

Очень мало учащихся (36%) знают какие силы действуют на крыло самолёта.

Совсем немного учащихся (36%) знают как создаётся подъёмная сила.

Более половины учащихся (72%) не знают, что влияет на увеличение подъёмной силы.

Более половины учащихся (68%) хотят исследовать подъёмную силу.

Я очень рад, что среди моих одноклассников я встретил несколько единомышленников, которые хотят понять с помощью каких сил летают авиамодели. Эти ребята пришли в кружок и мы вместе исследуем этот вопрос.

3.1. Собственные испытания.

Для исследования подъёмной силы , я взял две созданные мной модели самолётов с разным профилем крыла:

Двояковыпуклый симметричный профиль.

Мощность мотора в начале разбега максимальная, сила тяги винта больше силы сопротивления , то скорость модели увеличивается. С ростом скорости увеличивается и подъемная сила. В определённый момент времени подъемная сила становится равной весу модели, и она отрывается от земли. Я выяснил, что при отклонении ручки управления внутренний закрылок всегда отклоняется на несколько больший угол, чем внешний, что дает приращение подъемной силы на внутреннем крыле большее, чем на внешнем, так как профиль крыла моей модели двояковыпуклый.

Плосковыпуклый профиль.

Резиномоторную модель - модель летательного аппарата, я снабдил резиновым двигателем и плосковыпуклым профилем крыла. Подъемная сила модели образуется аэродинамическими силами, действующими на неподвижно закрепленные поверхности.
Среди недостатков этой модели я заметил - на больших скоростях перепад давлений становится настолько высоким , что появляется момент, когда данная сила увеличившись многократно, вносит свои корректировки в управляемость летательным аппаратом- он начинает «уходить на петлю»-то есть, задирать самопроизвольно нос.

Вывод: На основании практических опытов, сопоставляя и сочетая теорию с практикой я выяснил , что крылу надо придать такую форму, чтобы оно развивало как можно большее значение подъемной силы и в то же время давало, малое лобовое сопротивление. Эти характеристики приемлемы двояковыпуклому профилю крыла.

4. Заключение.

В результате изучения энциклопедической литературы, анкетирования учащихся, проделанных мной опытов я понял, что моя гипотеза - что существует зависимость коэффициента подъёмной силы крыла самолёта от вида профиля крыла верна.

5.Список использованной литературы.
1. Гаевский, О.К. Авиамоделирование.- М. ДОСААФ, 1994
2. Грек, А. Реактивная микроавиация: турбомодели [Электронный ресурс] / А. Грек // Популярная механика [сайт]: портал о том, как устроен мир. - Режим доступа: http://www.popmech.ru/article/2153-reaktivnaya-mikroaviatsiya/.
3. Ермаков, А. М. Простейшие авиамодели.
4. Загадки древности [Электронный ресурс] // Проект «А» [сайт]. - Режим доступа: http://users.i.com.ua/~histryd/bkzdbf/zdrgl15.htm.
5. Лебединский, М.С. Лети, модель .- М. ДОСААФ, 1994
6. Немного из истории авиамоделизма... [Электронный ресурс] // Авиамодели и не только... [сайт]. - Режим доступа: http://www.pm-lab.ru.
7. Рожков, В.С. Авиамодельный кружок.- М. Просвещение, 1986
8. Рожков, В.С. Строим летающие модели. М. Просвещение, 1986
9. Тарадеев, Б.В. Модели-копии самолетов.- М.Патриот, 1991