КайтВлад

Прежде чем приступать к изготовлению воздушных змеев, попробуем выяснить: какие же всётаки силы отрывают от земли и заставляют летать конструкции, которые тяжелее воздуха? А ответить на этот вопрос нам поможет упрощённый чертеж (рис. 1).

Пусть линия АВ изображает разрез плоского змея. Предположим, что наш воображаемый змей взлетает справа налево под углом d к горизонту или набегающему потоку ветра. Рассмотрим, какие силы действуют на модель в полёте. На взлете плотная масса воздуха препятствует движению змея, другими словами, оказывает на него некоторое давление. Обозначим это давление F1. Теперь построим так называемый параллелограмм сил и разложим силу F1 на две составляющие - F2 и F3. Сила F2 толкает змей от нас, а это значит, что при подъёме она снижает его первоначальную горизонтальную скорость. Следовательно, это сила сопротивления. Другая же сила (F3) увлекает змея вверх, поэтому назовем ее подъёмной. Итак, мы определили, что на воздушного змея действуют две силы: сила сопротивления F2 и подъемная сила F3. Поднимая модель в воздух (буксируя ее за леер), мы как бы искусственно увеличиваем силу давления на поверхность змея, то есть силу F1. И чем быстрее мы разбегаемся, тем больше увеличивается эта сила. Но сила F1, как вы уже знаете, раскладывается на две составляющие: F2 и F3. Вес модели постоянный, а действию силы F2 препятствует леер. Значит, увеличивается подъемная сила - змей взлетает.Известно, что скорость ветра возрастает с высотой. Вот почему при запуске змея стараются поднять его на такую высоту, где ветер мог бы поддерживать модель в одной точке. В полёте змей всегда находится под определенным углом к направлению ветра.

Попробуем определить этот угол. Возьмем прямоугольный лист картона (рис. 2). Точно по центру прикрепим его к оси О-О. Предположим, что лист вращается вокруг оси без трения и что в любом положении он находится в состоянии равновесия. Допустим, ветер дует с постоянной силой перпендикулярно плоскости листа. Естественно, что в этом случае он не сможет повернуть лист вокруг оси О-О, поскольку действие его распределяется равномерно на весь лист. Теперь попробуем установить лист под некоторым углом к ветру. Мы увидим, как воздушный поток тотчас возвратит его в первоначальное положение, то есть поставит под прямым углом к направлению ветра. Из этого опыта следует: половина листа, наклоненная в сторону ветра, испытывает большее давление, чем та, которая находится с противоположной стороны. Поэтому, чтобы плоскость листа оставалась в наклонном положении, нужно поднять ось вращения О-О. Чем меньше угол наклона листа, тем выше нужно передвигать ось. Так определяется центр давления. А сила ветра, поддерживающая плоскость в наклонном положении, - это подъемная сила, приложенная в центре давления.

Но угол наклона змея не остается постоянным: ведь ветер никогда не дует с одной и той же скоростью. Вот почему, если бы мы привязали к змею бечевку в одной точке, например, в точке совпадения центра давления и центра тяжести, он попросту начал бы кувыркаться в воздухе. Как вы поняли, положение центра давления зависит от угла а и при порывистом ветре эта точка постоянно смещается. Поэтому, чтобы сделать модель более устойчивой, к ней привязывают уздечку из двух-трёх и более бечевок. Проделаем еще один опыт. Возьмем палочку АВ (рис. За). Пусть она тоже символизирует сечение плоского змея. Подвесим ее за нитку в центре так, чтобы она приняла горизонтальное положение. Затем прикрепим недалеко от ее центра тяжести грузик P, имитирующий центр давления. Палочка сразу же потеряет равновесие и примет почти вертикальное положение. А теперь попробуем эту палочку (рис. 3б) подвесить на двух нитках и снова привяжем к ней тот же грузик: палочка сохранит равновесие при любом положении грузика. Этот пример наглядно демонстрирует значение уздечки, которая позволяет свободно перемещать центр давления, не нарушая равновесия.

Благодаря устройству уздечки (рис .4) плоскость змея устанавливается под некоторым углом к потоку встречного воздуха, получая угол атаки вызывающий подъемную силу, которая заставляет Воздушного Змея взмыть вверх.Подъемная сила возникает только тогда, когда угол ата­ки не равен 0 или 90°.

Для полета воздушного змея (важ­но, чтобы силы сопротивле­ния и массы были поменьше, а подъемная сила — поболь­ше. Увеличивая угол атаки змея, можно увеличивать подъемную силу, а значит, и высоту полета змея (рис. 5). Но подъ­емная сила растет лишь при угле атаки от 20 до 30°, в за­висимости от формы змея. К тому же с увеличением угла атаки повышается и со­противление змея. Как видно из оказанного, одновременно получаются и полезные, и вредные результаты. Установ­лено, что при углах атаки от 15 до 18° подъемная сила рас­тет быстрее, чем сопротивле­ние, а затем сопротивление увеличивается очень быстро, а подъемная сила значитель­но медленнее. Самое выгодное соотношение между подъем­ной силой и сопротивлением, при котором высота подъема змея наибольшая, обычно до­стигается при угле атаки 12— 15°. Такой угол атаки и у по­строенного нами змея. Запомните эти сведения, они вам очень пригодятся, когда начнете строить летаю­щие модели планеров и само­летов.Но может случиться и так, что как будто все и в поряд­ке, а змей не поднимается вверх. Если змею не хватает подъемной силы, значит, он тяжел.

Почему взлетает змей, мы разобрались. Теперь попробуем рассчитать его подъемную силу. Подъемная сила воздушного змея определяется по формуле:

     где: К=0,096 (коэффициент), S - несущая поверхность (м2), V - скорость ветра (м/с), N - коэффициент нормального давления (см. таблицу) и a - угол наклона.

Расчёт показал, что этот змей будет подниматься вверх только в том случае, если его вес не превысит 1 кг. Лётные качества змея во многом зависят от отношения его веса к несущей поверхности: чем меньше отношение этих величин, тем лучше летает модель. Поэтому для постройки моделей используйте легкие и прочные материалы. Запомните: чем легче змей, тем проще его запустить, тем лучше он будет летать. Каркас склеивайте из тонких ровных реек-дранок - сосновых, липовых или бамбуковых. Есть современные материалы: карбоновые или стеклопластиковые трубки, прутки, они намногопрочней дерева а значит диаметр меньше и соответственно уменьшаеться вес. Небольшие модели обшивайте тонкой бумагой (лучше цветной), фольгой или в крайнем случае газетой, а змеи покрупнее - тканью, полиэтиленовой или лавсановой пленкой или даже тонким картоном. И так же с материалом обстоят дела в современном мире: Рип-Стоп Нейлон специально выпускаеться для воздушных змеев, его вес достигает 32гр*м. Отдельные узлы и детали соединяйте между собой нитками, тонкой проволокой, клеем или специальными соеденительными преспособлениями которые в дальнейшем дадут возможность соберать/разберать в полевых условиях воздушные змеи для транспортировки. Намотанные на деталь нитки обязательно смазывайте клеем. Для уздечек и леера подберите тонкую прочную нить.