litceysel.ru
добавить свой файл
1


Оглавление:


1.Введение


2.1.Теоретическая часть

§1 Немного истории: почему вообще летают самолёты?

§2 Подъемная сила крыла

§3 Режимы полёта самолёта

§4 Устойчивость полета, центр тяжести, значение центровки модели для установки прямолинейного движения (смещение центра тяжести).

§5. Геометрические характеристики крыла. Угол атаки.


2.2. Журнал исследования


3.Заключение


4.Список использованной литературы


1. Введение

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. Для удержания самолета в воздухе на наименьшей скорости, например при посадке, необходимо, чтобы коэффициент подъемной силы был наибольшим. Этого можно достичь либо путем увеличения угла атаки, который ограничен явлением срыва потока на верхней поверхности крыла, приводящим к уменьшению коэффициента подъемной силы, либо увеличением скорости полета, что усложняет взлет и посадку, либо модификацией аэродинамического профиля крыла. 

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

Задачи данной работы:


  1. Анализ имеющейся литературы по теме, выяснение условий, необходимых для возникновения подъемной силы крыла и для обеспечения устойчивости летательного аппарата.

  2. С помощью лабораторной работы исследовать подъёмную силу крыла самолёта.



2.2.Исследовательская часть.

Для начала я использовал 3 самые простые модели бумажных самолётов, сделанные из одинаковых листов бумаги формата А4 по этим инструкциям из литературы.



Далее с каждой моделью (их номера написаны на крыльях) были проведены несколько запусков и с помощью документ-камеры и цифровой лаборатории «Архимед» сравнивались результаты.








Модель №1. Самая распространенная и общеизвестная конструкция. Как правило, большинство представляет себе именно ее, когда слышит выражение “бумажный самолет”.

Прочность крыльев соответствует длине, развесовка оптимальна, поэтому правильно сложенный самолет хорошо выравнивается и плавно летит. Именно сочетание таких качеств и легкость сборки сделало эту конструкцию такой популярной. Скорость меньше, чем у второй модели, но больше, чем у третьей. На больших скоростях уже начинает мешать широкий хвост, до этого прекрасно стабилизирующий модель.


Модель №2. “Стрела”, или “Копье”. Характерная модель с острым углом крыла и предполагаемой высокой скоростью.

Модель с наихудшими летными характеристиками. Большая стреловидность и короткие крылья призваны лучше работать на высоких скоростях, что и происходит, но подъемная сила растет недостаточно и самолет действительно летит как копье. Кроме того, он не стабилизируется в полете должным образом.


Модель №3. Модель с крылом большого удлинения. Особенная конструкция, собирается по широкой стороне листа. Предполагается, что она обладает хорошими аэродинамическими данными из-за крыла большого удлинения.

Крылья большого удлинения действительно работают лучше, но сопротивление растет очень быстро - самолет летает медленно и не терпит ускорений. Для компенсации недостаточной жесткости бумаги используются многочисленные складки в носке крыла, что тоже увеличивает сопротивление. Тем не менее, модель очень показательна и летает хорошо.



Оборудование: 1) модель крыла самолёта на подставке, 2) воздуходувка, 3) микроманометр с трубкой-зондом, 4) аэродинамические весы.


Микроманометр служит для измерения давлений и разрежений с точностью до 1 мм. водяного столба. Прибор имеет пределы измерений как в сторону избыточного давления (на шкале отмечено «+»), так и разрежения (на шкале « - ». Чувствительным элементом микроманометра является герметичная коробка, состоящая из двух мембран, спаянных по краям. Мембраны изготовлены из тонкой бронзовой фольги и имеют профильную кольцевую гофрировку. Внутренняя полость мембранной коробки соединяется трубкой с коническим штуцером, на который надевается резиновый шланг от измеряемого объекта.


Аэродинамические весы упрощённой конструкции представляют собой

неравноплечий рычаг в виде лёгкой дюралевой трубки с небольшим перемещающимся противовесом. Рычаг укрепляется в центрах с помощью прочной скобы, которая выступает вперёд с лицевой стороны опорной рамки-шкалы. С обратной стороны опорная рамка имеет металлический стержень для закрепления прибора в муфте штатива. На плечо рычага надевается рейтер – перегрузок в виде изогнутой пластинки.

Модель крыла изготавливается из тонкой пластинки алюминия или жести размером 140х50 мм. Профиль крыла имеет верхнюю поверхность выпуклую, а нижнюю плоскую. Для установки на подставке или на аэродинамических весах модель снабжена держателем из проволоки, изогнутой под прямым углом.

Для опыта прибор устанавливают на расстоянии 20-25 см от выходного отверстия воздуходувки. При этом нижняя плоскость параллельна воздушному потоку (угол атаки равен нулю). Включаем воздуходувку и трубкой-зондом, соединённым с микроманометром, определяем величину статического давления над крылом и под ним.

Трубку-зонд располагаем изогнутым концом параллельно воздушному потоку сначала вблизи верхней поверхности крыла (на её более выпуклой части) и наблюдаем понижение давления на 4-5 мм вод.ст. против атмосферного.


Затем переносим трубку-зонд под крыло и обнаруживаем, что здесь давление почти равно атмосферному. А немного ближе к задней кромке крыла давление даже выше атмосферного на 1-2 мм. вод. ст.

Таким образом, мы убедились, что разность давлений над и под крылом обуславливает подъёмную силу крыла.

После этого устанавливаем модель крыла на аэродинамических весах. С помощью противовеса уравновешиваем весы. Направляем воздушный поток на модель крыла и наблюдаем, как она поднимается вверх.

Снова приводим весы в равновесие, чтобы модель заняла исходное положение, и определяем величину подъёмной силы. (Сначала приводят весы в равновесие с помощью вспомогательного рычажка, а затем – перемещением рейтера). Поворачиваем модель вокруг изогнутого держателя (на рисунке обозначено пунктиром), и воздушный поток направляют горизонтально. При той же скорости воздушного потока определяем величину лобового сопротивления.

Получается, что по результатам измерений оно меньше подъёмной силы крыла самолёта.


3. Заключение.

Из литературы я выяснил:


  1. Существование трёх принципов создания подъёмной силы крыла

  2. Рассмотрел подробно возникновение подъемной силы крыла

  3. Режимы полёта самолёта

  4. Устойчивость полета, центр тяжести, значение центровки модели для установки прямолинейного движения (смещение центра тяжести).

  5. Геометрические характеристики крыла. Угол атаки.

Провёл лабораторную работу по изучению подъёмной силы крыла самолёта.

Я узнал много интересного для себя, изучив большой объём материала. Думаю, что в дальнейшем это поможет мне в достижении поставленной цели – связать свою будущую профессию с самолётами и небом.


4. Литература.

  1. Стасенко, А.Л. Физика полета. //А.Л. Стасенко – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы (Бибилиотечка квант. Выпуск 70), 1988 – 144 с.


  2. Васильков, В. Несущие крылья. Часть 1. Профиль крыла. [электронный ресурс] // RC design: [сайт]. (1997-2007) URL: http://www.rcdesign.ru/articles/avia/wings_profile (дата обращения 18.11.2010)

  3. Стахурский, А Настольная аэродинамическая труба// А. Стахурский / Для умелых рук – М.: Центрильная станция юных техников им. Шверника, 1956.

  4. Раскин, Дж. Окрыленный эффектом Коанда //Квант. 1997. №5. С. 6–10.