Проста модель планера «Крило»
Люди завжди мріяли піднятися в повітря і літати як птахи. Ще 900 років тому, англійський чернець Олів'є змайстрував крила з пташиного пір'я на зразок крил міфічного Ікара. Багато сміливців пробували літати, махаючи крилами, але всі спроби були марними. Людям не вистачало знань законів природи. Знаменитий вчений Микола Жуковський, що розробив теорію польоту, говорив, що «людина полетить, спираючись не на силу своїх м'язів, а на силу свого розуму». Геніальний італієць Леонардо Да Вінчі ще 500 років тому написав трактат «Про літання птахів», в якому відзначав, що всяке тіло, рухаючись в повітрі, витримує опір, що підйомна сила крила залежить від його площі і від кута, під яким воно знаходиться до потоку повітря. Він першим зрозумів, що політ з махаючими крилами людині не під силу.
Німецький інженер Отто Лілієнталь уважно вивчав польоти крупних птахів і, з'ясувавши основні закони руху в повітрі, в 1891 році виготовив планер-крило з вербових лозин, обтягнутих тканиною. Управління планером досягалося тим, що пілот, що висів на руках під крилом, балансував своїм тілом, знаходячи потрібне положення центру тяжіння для стійкого польоту. Так літають і сучасні дельтаплани. За п'ять років Лілієнталь зробив близько двох тисяч польотів і першим практично довів можливість керованих польотів людини на апараті важчому за повітря.
Зробимо просту модель крила і з'ясуємо деякі закони польоту. З паперу виріжемо два квадрати із сторонами 50 мм. Один з них зімнемо і обидва одночасно підкинемо вгору. Відмітимо, що пом'ятий квадрат злетів за інерцією вище і впав під дією сили тяжіння швидше за плоский, який падав, безладно перекидаючись, як осінній лист. Чому, маючи однакову вагу, ці папірці рухаються в повітрі не однаково? Тому, що на тіло меншого розміру діє менша сила опору повітря. А чи можна з плоского листа зробити крило, здатне нести вантаж, плавно знижуючись, планеруючи в потрібному напрямі? Як це зробити? Відповідь на ці питання шукали винахідники, будуючи моделі, проводячи досліди, поки не визначили законів руху тіл в повітрі і не створили керований планер, а потім і літак, і ракету. Цей шлях пройдемо і ми, будуючи різні моделі, що літають.
До середини однієї з кромок плоского паперового квадрата приклеїмо вантаж - пластилінову кульку діаметром 5 мм (вага близько чверті грама). Це буде «пілот» нашого простого планера, який розмістився на передній кромці крила. Візьміть крило двома пальцями за задню кромку і плавним поштовхом руки запустіть його в горизонтальний політ. Це наш «пілот» розбігся і стрибнув з крутого горба. Спостерігаючи за траєкторією польоту, відмітимо, що модель летить не прямолінійно, а розгойдується і розвертається. Приблизно так і літали найперші крила людини. Якщо планер повертає управо, то змістимо вантаж вліво. Якщо планер опускає ніс і круто пікірує, то змістимо вантаж назад або зменшимо його вагу. Змінюючи положення центру ваги крила з вантажем, доб'ємося стійкого прямолінійного польоту максимальної дальності. Так Лілієнталь керував своїм балансирним планером. Планером можна керувати, відгортаючи задні кути крила: один вгору, а інший вниз. Цей спосіб керування перекосом задньої кромки на кінцях крила придумали американські винахідники брати Райт - творці першого літака з бензиновим двигуном.
Другу модель планера зробимо з такого ж паперового квадрата (50х50), але вантаж закріпимо в одному з кутів так, щоб центр ваги (ЦВ) змістився від середини квадрата вперед на 12 мм. Для забезпечення прямолінійного польоту зробимо два кілі, відігнувши вгору кінці крила. Лінії згину повинні бути чітко паралельні подовжній осі крила (діагоналі квадрата).
Відхиляючи задні кромки кілів як кермо напряму вправо або вліво і змінюючи величину вантажу і його положення на крилі, доб'ємося максимальної дальності польоту і визначимо швидкість. Якщо з висоти 1 метр планер пролетів 5 метрів за 5 секунд, то горизонтальна швидкість буде 1 м/сек, а вертикальна швидкість зниження складе 0,2 м/сек.
Виготовимо моделі крила різних розмірів (100 мм і більш) і з паперу різної щільності (папір для креслень, щільний картон). Відрегулюємо їх і визначимо швидкість польотів.
Сучасні спортивні планери, керовані досвідченими пілотами, можуть багато годин ширяти в небі, використовуючи висхідні потоки повітря і пролітати сотні кілометрів.
Але, авіатори прагнуть літати все вище, все далі і швидше. На наступному занятті ми зробимо швидкісну модель планера з трикутним крилом і проведемо змагання на дальність польоту.