Исследовательская работа "Почему летают самолеты"
творческая работа учащихся (1 класс) на тему

МОБУ «Лицей №5»

«Почему летают самолеты»

Исследовательская работа

Автор:

Ученик 1в класса

 Давидюк Дмитрий

Руководитель:

Критинина Е.А.

г. Оренбург, 2011

План

Введение……………………………………………………….3

История  авиации……………………………………………...4

Почему летают самолеты……………………………………..7

Какие бывают самолеты……………………………..…..10-12

Мои модели…………………………………………….…13-14

Заключение…………………………………………………...15

Список литературы…………………………………………..16

Ведение

В течение тысячелетий человечество пыталось разгадать секреты полета. Ход человеческой мысли был вполне естественным: для полёта нужны крылья. «Вот у птиц есть крылья - они могут летать» - многие столетия думал человек, всеми правдами и неправдами пытаясь соорудить и приладить к себе устройства, так или иначе напоминающие крылья птиц.

Почему же самолет летает?

История авиации

С давних времен люди, мечтая подняться в небо и увидеть землю с высоты птичьего полета, завидовали пернатым созданиям, летающим под облаками. Существуют различные легенды о полетах. Одной из таких мифических историй является сказание об Икаре и Дедале. Долгое время искусный зодчий Дедал и его сын Икар были пленниками на острове Крит.

    Однажды отец и сын решили бежать. Скрепив воском птичьи перья, они сделали крылья, на которых попытались перелететь с Крита на побережье Малой 2 легенде, Икар поднялся очень близко к солнцу, и воск, соединявший перья, растаял.

 Юноша упал в море и утонул. Дедал летел гораздо ниже, поэтому ему удалось добраться до берега, а затем отправиться в Сицилию. Конечно, это лишь легенда, однако в древности именно полеты птиц вдохновляли многих энтузиастов на создание летательных аппаратов.

Неудачные попытки планирующих полетов и мнение, что парящая птица удерживается в воздухе благодаря небольшим и очень быстрым взмахам крыльев, заставили многих изобретателей обращаться к проектам летательных аппаратов с машущими крыльями. Известно предание о британском короле Бладуде, изготовившим крылья, действующие при помощи маховых движений. Его полет с дворцовой башни закончился трагически.

 Человек тысячи раз пробовал подняться в воздух, чтобы не упасть камнем вниз, а полететь дальше, как птица. Часто в ход шли искусственные крылья, от которых, впрочем, до сих пор не отказались разработчики, создающие новые виды воздушного ветра.

А начиналось все с воздуха. Точнее, с теплого воздуха, который, как известно, легче холодного. Он-то и поднял первые пилотируемые летательные аппараты. Так появились аэростаты, или, проще говоря, воздушные шары. Поначалу их «пилотировали» животные, но вскоре и люди стали подниматься на высоту, которая совсем недавно казалась недосягаемой. Новый транспорт стал настолько популярным, что даже с развитием техники и появлением самолетов, в скорости соперничающих со звуком, от него не отказались. А вслед за аэростатами полетели дирижабли, которые уже не зависели от воли ветра. 

Развитие воздухоплавания вызвало живой интерес среди российских военных, реально оценивавших возможности воздушных шаров в будущих войнах. Наиболее емко и кратко эту оценку выразил знаменитый русский  полководец А.В. Суворов в словах: « Кабы мог я быть птицей, владел бы не одной столицей». Он мечтал о возможности создания в России воздушного флота. В начале XIX века эта идея была поддержана военным ведомством. В июле 1803 года первым среди россиян в воздух поднялся генерал от инфантерии С.Л. Львов.

В конце XIX века процесс освоения воздушного пространства выходит на качественно новый уровень: производятся десятки испытаний летательных аппаратов, причем многие из них оказываются удачными.

В конце XIX века все самые известные конструкторы пришли к идее моторизированных планеров. Правда, большинство таких проектов нельзя назвать успешными.

Братья Райт - американские изобретатели, авиаконструкторы и летчики. Райты изучили ряд теоретических работ по авиации и занялись постройкой планеров различных конструкций, на которых выполнили порядка тысячи полетов.

В 1900 году из сосны и обивки они сделали биплан весом в 22 кг. И с размахом крыльев 5,2 метра. Начиная с 1900 года, братья сконструировали ряд бипланов, однако дальность их полета составляла не более 118 метров.

Планер братьев Райт.  Прежде чем приступить к очередному проекту, американцы изучили всевозможные профили и формы крыла в аэродинамической трубе собственной конструкции.

   В 1903 году Райты установили на одной из таких машин двигатель внутреннего сгорания собственной конструкции и 14 декабря того же года самолет, названный Flyer-1, впервые оторвался от земли, сразу же потерял скорость и через 3 секунды сел. Но уже 17 декабря Орвилл совершил первый успешный полет продолжительностью 12 секунд на расстояние 37 метров. 
   Девять дней спустя в очередном номере американского журнала появились строки: "Сделан решающий шаг в развитии авиации".

  Таким образом, во второй половине XIX вв. благодаря изобретениям Отто и Даймлера, было преодолено важнейшее препятствие на пути создания летательных аппаратов тяжелее воздуха. Путь для развития самолетостроения был открыт. Наступающему XX столетию суждено было стать веком АВИАЦИИ!

Почему летают самолеты

Самолет  - летательный аппарат тяжелее воздуха для полетов в атмосфере с помощью силовой установки и крыльев.

 Авиация – (от латинского avis – птица) – теория и практика полетов на аппаратах тяжелее воздуха (самолетах, вертолетах, планёрах) в околоземном воздушном пространстве.

Самолеты весят значительно больше вытесняемого ими воздуха. Что же их удерживает в небе? Оказывается, им помогает подъемная сила. Но она работает лишь в том случае, если самолет движется в воздухе с большой скоростью.
   Во время движения воздух проходит над и под крыльями самолета. Благодаря специальной форме крыла воздух огибает его таким образом, что, проходя над крылом самолета, воздух разряжается, под крылом - сжимается.

Таким образом, воздушные течения снизу "приподнимают" крылья, а сверху как бы "подталкивают" крылья кверху. Так создается подъемная сила.
    Самолет движется вперед с помощью двигателей, воздушные пропеллеры как бы "сверлят" воздух. Когда самолет движется очень быстро, то воздух начинает вести себя как твердое вещество.
Самолет летит вперед благодаря силе тяги. Она преодолевает силу торможения самолета (сопротивление воздуха), а подъемная сила преодолевает земное притяжение (силу тяжести). И самолет летит!

      Чтобы самолет  мог летать, у него должны быть одно или несколько крыльев, движитель (воздушный винт или реактивный двигатель)   и органы (системы) управления для пилотирования. Для преодоления силы притяжения  самолета к земле должна создаваться соответствующая подъемная сила.

Подъемная сила

Направленная вверх сила, создаваемая крылом, движущимся в воздухе, называется подъемная сила. Почти вся подъемная сила образуется за счет потока воздуха, обтекающего крыла сверху со значительно большей скоростью, чем воздух, обтекающее крыло снизу. Более высокая скорость потока воздуха вызывает значительное снижение его давления, и потому воздух как бы подсасывает крыло вверх.

Самолет летит вперед благодаря силе тяги. Она преодолевает силу торможения самолета (сопротивление воздуха), а подъемная сила преодолевает земное притяжение (силу тяжести). И самолет летит! Пока подъемная сила равна силе земного притяжения, самолет сохраняет равновесие и летит прямо. Если увеличить скорость полета, самолет начнет подниматься вверх, поскольку увеличивается подъемная сила. Вот почему в это время пилоту следует опустить нос самолета. Если же, наоборот, скорость полета уменьшается, пилот поднимает нос самолета. Если пилот не сделает этого, подъемная сила упадет: нос самолета начнет опускаться, и самолет снижается. Если самолет теряет скорость высоко над землей, то у летчика есть еще время увеличить скорость и снова набрать высоту. Если самолет теряет скорость невысоко от земли, то может произойти катастрофа.         

 Для создания подъемной силы крылья самолета должны иметь особый профиль,  а сам самолет должен двигаться вперед.

Крылья

    Легко определить форму крыльев ,если взглянуть на них сверху, но важно знать, какова их форма в поперечном сечении, то есть профиль крыла. Около 100  лет крылья делились плоскими и устанавливались под углом.

  Брать Райт сделали крылья своего самолета с изогнутым профилем. Толстые металлические крылья бомбардировщиков.  Второй мировой войны создавали подъемную силу даже на малых скоростях.

   У первых реактивных воздушных лайнеров крылья были тонкими, с предкрылками и мощными зеркалами.

Новейшие реактивные самолеты имеют более плоские сверху и выпуклые снизу крылья, что не позволяет потоку воздуха, обтекающему крылу сверху, набирать слишком большую скорость.

Весь корпус самолета должен быть обтекаемым, с плавными обводами. Если корпус будет необтекаемым, он будет создавать повышенную силу трения в воздухе – лобовое сопротивление, затрудняющее движение самолета.

Какие бывают самолеты

С того времени, как взлетел первый аэроплан, ученые постоянно искали новые технологии и материалы для совершенства техники. Они сумели преодолеть земное притяжение и осуществили прорыв, не только в самолётостроение ,но и космос. Сначала в СССР, а потом и современной России созданы такие образцы, которые обеспечивают безопасность нашей родины. Предлагаю рассмотреть самые интересные из них.

   1. Самый быстрый самолет -

    Гиперзвуковой самолет X-43A является самым быстрым самолётом в мире...

  Аппарат X-43A недавно установил новый рекорд скорости — 11230 км/час, тем самым превысив скорость звука в 9,6 раза. Для сравнения: реактивные истребители летают со скоростью звука или превышающей ее всего в два раза.

2. Самый современный гражданский самолет - Сухой Superjet 100

Год первого полета самолета — 2008 

Пассажирский самолет Сухой Суперджет-100 (Sukhoi Superjet-100, раннее название RRJ - Russian Regional Jet) примечателен тем, что является первый самолетом, разработанным в России после распада СССР и первым российским пассажирским самолетом, разработанным с использованием цифровых безбумажных технологий. Разработчиком и производителем самолета является компания "Гражданские самолеты Сухого", подразделение авиастроительного концерна "Сухой".

Sukhoi SuperJet 100 – это семейство самолетов, в салоне которых пассажиры чувствуют себя так же комфортно, как в салоне магистрального самолета. Так, размер сечения фюзеляжа позволил увеличить проход между рядами до 510 мм (‘’20,08) и предложить лучшую в своем классе высоту прохода при расположении по пять комфортабельных кресел в ряд. Высота в проходе до потолка составляет 2120 мм (‘’83,46). Ширина кресел – 465 мм (‘’18,31). При конфигурации по четыре кресла в ряд получается полноценный бизнес-класс с одинаковым уровнем комфорта для всех пассажиров. Кроме того, пассажиры имеют простой и удобный доступ к полкам, в которых легко помещаются чемоданы на колесиках, одобренные стандартами IATA в качестве ручной клади (предельно допустимые размеры – ‘’24X16X10). Самые объемные багажные полки среди самолетов-конкурентов позволяют пассажирам также свободно размещать любую верхнюю одежду (от легкого летнего плаща до зимней шубы) вне зависимости от времени года и региона.

Самолет предназначен для эксплуатации на малозагруженных авиалиниях протяженностью до 3000 км (базовая комплектация) и до 4500 км (LR - комплектация с увеличенной дальностью полета). Поступление первых самолетов в авиакомпании ожидается в 2011 г.

Super Jet-100 сейчас проходит последние статические испытания в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ). Осенью в Комсомольске-на-Амуре будет собрана первая машина, со следующего года ее начнут поставлять авиаперевозчикам. Планируется продать не менее 600 таких самолетов. Две трети - на внешний рынок. 
         Особая гордость машины - российско-французский двигатель SAM-146, изготовленный НПО "Сатурн" и французской Snekma. Этот мотор можно ставить на любые типы современных среднемагистральных пассажирских самолетов. 

Новый пассажирский самолет, по-настоящему прорывной проект, у него будет совершенно новая аэродинамика, все гидравлические и пневматические системы заменят электрическими, фюзеляж сделают из новых композитных материалов - пластиков, по прочности превосходящих металл.

Модели самолетов

Первая модель — планер (рис. 1). Для него понадобятся обыкновенная спичка и тетрадная бумага.

На листе в клетку разметим карандашом крыло (рис. 1, а) и хвостовое оперение (рис. 1, б).

Вырежем эти детали и отогнем на хвостовом оперении по штриховой линии два киля. Фюзеляжем будет служить спичка (рис. 1, в) — она должна быть ровной и прямослойной. Часть спички срезаем лезвием от безопасной бритвы и зачищают места среза мелкозернистой наждачной бумагой. Сначала к спичке приклеивают, например, клеем БФ-2 хвостовое оперение (рис. 1, г). Когда клей высохнет, спичку кладем  на деревянную призму (можно использовать трехгранную линейку) и уравновешиваем.  Крыло немного отогнем.

Внешний вид готовой модели показан на рис. 1, ж. Пора запускать модель. Возьмем ее большим и указательным пальцами за фюзеляж между крылом и оперением и пустим  легким толчком горизонтально в воздух. Если планер быстро пойдет вниз носом, слегка отогнем  заднюю кромку стабилизатора (это горизонтальная часть оперения) вверх. Если же планер зависает, а затем опускается плашмя, заднюю кромку стабилизатора нужно отогнуть вниз. Планер может пролететь довольно далеко. 

Вторая модель - в качестве фюзеляжа использована все та же спичка.

А вот модель самолета (р и с. 2), которая немного длиннее предыдущей, хотя в качестве фюзеляжа использована все та же спичка. «Хитрость» в том, что спичка разрезана на две части и та, что с головкой, приклеена спереди к крылу, а оставшаяся закреплена между крылом и хвостовым оперением. В местах крепления крыла и оперения в спичке делают неглубокие прорези.

Бумага для модели может быть тетрадная или более плотная, чертежная. Для центровки к носу модели прилепляем пластилин. Определять центровку и количество пластилина можно по пробным полетам. Уменьшая или добавляя пластилин, а также отгибая кромки крыла, килей и стабилизатора, как это делали в предыдущем случае.

Третья модель - летающее крыло.

Следующую модель (р и с. 3) можно назвать «летающее крыло». Она интересна тем, что действительно состоит лишь из крыла и фюзеляжа, стабилизатор и кили отсутствуют. Чтобы добиться устойчивого полета этой модели, нужно тщательно отрегулировать положение боковых отгибов крыла (своеобразных килей) и закрылков — небольших отгибов на задней кромке крыла. Хотя модель капризная, при удачном запуске она может пролететь несколько метров.

Заключение

Самолеты весят значительно больше вытесняемого ими воздуха. Что же их удерживает в небе? Оказывается, им помогает подъемная сила. Но она работает лишь в том случае, если самолет движется в воздухе с большой скоростью.
Во время движения воздух проходит над и под крыльями самолета. Благодаря специальной форме крыла воздух огибает его таким образом, что, проходя над крылом самолета, воздух разряжается, под крылом - сжимается. 

Таким образом, воздушные течения снизу «приподнимают» крылья, а сверху как бы «подталкивают» крылья кверху. Так создается подъемная сила.
Самолет движется вперед с помощью двигателей, воздушные пропеллеры как бы «сверлят» воздух. Когда самолет движется очень быстро, то воздух начинает вести себя как твердое вещество. 

Самолет летит вперед благодаря силе тяги. Она преодолевает силу торможения самолета (сопротивление воздуха), а подъемная сила преодолевает земное притяжение (силу тяжести). И самолет летит!
Модели планеров держатся в воздухе благодаря восходящим потокам воздуха.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Хочу все знать «Мир авиации», Москва «Махаон» 2000г. ред. русского изд. В Капанадзе; ред. серии Г. Филатова.  

2. Мир Энциклопедий «Аванта +», Москва 2006г.

3. Детская Энциклопедия «РОСМЭН» Авиация, Москва 2008г.