Исследовательский проект на тему: «Он всё равно полетит»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПРОЕКТ
«ОН ВСЁ РАВНО ПОЛЕТИТ»

Автор проекта: Кашкадамов Иван Павлович, 4 «В» класс

        г.Мегион, 2020г.

Содержание проекта.

Введение.

Актуальность

 У нас, современных детей большой выбор игрушек. Каждая игрушка по-своему уникальна и привлекает чем-то особенным, но создавать и конструировать игрушку самому тоже очень интересно. Конструкторы бывают разные: деревянные, металлические, Лего-конструкторы. Создавая каждую модель ребёнок стремится сделать ее максимально похожей на образец, на настоящий автомобиль либо самолёт, но создать подобные модели в домашних условиях и из подручных материалов удаётся не всем.

Далеко не секрет, что каждый мужчина, мальчишка, в своей жизни являлся хоть раз являлся конструктором, создавая модели самолётов, но не каждый задумывался над вопросами: «Как и из чего можно самостоятельно сделать модель самолета, которая могла бы летать?» Ответ на данный вопрос можно получить, посещая кружок по «Авиомоделированию».

Гипотеза: обучающийся 4 класса под руководством взрослого может создать летающую модель самолёта, используя подручные материалы.

Цель проекта: создать  модели самолёта, которые будут летать,  используя подручные материалы.

Задачи:

1. Изучить  информацию, необходимую для создания модели самолётов.

2. Изучить различные модели самолетов и их  конструктивные особенности .

3. Создать собственные  модели самолётов.

Предмет исследования: условия, необходимые для создания летающей модели самолётов.

Объект исследования: различные модели самолётов, созданные из подручных материалов.

Работа над проектом осуществлялась по заранее составленному плану:

Теоретическая часть:

1.Какие бывают самолёты.

2.Из каких частей состоят самолёты.

3.Материалы, используемые для изготовления самолётов.

Практическая часть:

1.Изготовление различных моделей самолетов.

Основная часть.

Теоретическая часть.

1. Какие бывают самолёты,

О полетах в небе с помощью специального устройства задумывался еще Леонардо да Винчи в XVI веке, однако первый полет официально зарегистрирован в начале XX века.        О том, кто первым совершил полёт, до сих пор ведутся ожесточенные споры, однако, официально первый полет   на самолёте был зарегистрирован в 1903 году. Самый первый самолет в мире изобрели братья Райт. Первый планер с двигателем, построенный братьями, получил название «Флаер-1». Он был изготовлен из ели, так как этот материал отличается легкостью и надежностью. Устройство приводилось в движение бензиновым двигателем. Первый успешный полет был совершен 17 декабря 1903 года. Самолет поднялся на несколько метров и пролетел около 40 метров за 12 секунд. Затем были повторные испытания, в результате которых длительность и высота полета увеличились.
     В настоящее время существует довольно много разных летательных аппаратов, но не каждый из них называется самолётом. Под этим термином понимают любое воздушное судно, которое предназначено для полетов в небе за счет силовой установки, которая создает тягу и крыла, которое все время остается недвижимым. Именно недвижимое крыло является главной характеристикой самолёта, отличающей его от любых других летательных средств. Сам по себе этот термин появился в 1857 году. Тогда российский пилот назвал так аэростат, самолётов в том смысле, в котором мы употребляем это слово сегодня, ещё не было. В близком к современному значению его упомянули через несколько лет — в 1863 году. Это была статья «Воздухоплавание», опубликованная в 1863 году в журнале «Голос». Автором был журналист Аркадий Эвальд.

 На сегодняшний день существует огромное количество классификаций самолётов. Например, по количеству крыльев, по аэродинамической системе, по типу шасси и по скорости. Одна из возможных классификаций представлена на рисунке 1.

Рисунок 1.

Таким образом, можно сделать вывод, что история самолётостроения насчитывает чуть более 100 лет. За это время не однократно менялась классификация самолетов. На сегодняшний день нет точных данных о количестве различных видов самолётов. Самая распространённая классификация – по назначению, то есть разделение самолётов на гражданские и военные (боевые).

2.Из каких частей состоят самолёты.

     Самолёт – это воздушное судно, тяжелее воздуха, предназначенное для полёта в атмосфере, с помощью силовой установки, создающей тягу и неподвижного крыла, создающего подъёмную силу. В зависимости от типа самолета некоторые элементы самолётов могут незначительно отличаться, но любой летательный аппарат – это планер, который состоит из нескольких частей, таких как: фюзеляж, крылья, хвостовое оперение, шасси, двигатели, авионика. Схема частей самолёта представлена на рисунке 2.

Рисунок  2.

Основной частью самолёта является фюзеляж. На нём закрепляются остальные конструктивные элементы: крылья, хвост с оперением, шасси, а внутри размещается кабина управления, технические коммуникации, пассажиры, грузы и экипаж воздушного судна. Корпус самолёта собирается из продольных и поперечных силовых элементов, с последующей обшивкой металлом (в легкомоторных версиях – фанерой или пластиком).

Крыло – один из основных конструктивных элементов самолёта, обеспечивающий создание подъёмной силы для полёта и маневрирования в воздушных массах. Крылья используют для размещения взлётно-посадочных устройств, силового агрегата, топлива и навесного оборудования. От правильного сочетания веса, прочности, жёсткости конструкции, аэродинамики, качества изготовления зависят эксплуатационные и лётные характеристики самолёта.

Шасси́ летательного аппарата — система опор летательного аппарата (ЛА), обеспечивающая его стоянку, передвижение по аэродрому или воде при взлёте, посадке и рулении.

Обычно представляет собой несколько стоек, оборудованных колёсами, иногда используются лыжи или поплавки. В некоторых случаях используются гусеницы или поплавки, совмещенные с колесами.

          Шасси предназначены для взлёта и посадки, а также для передвижения самолета по аэродрому. На самолёте могут устанавливаться колесные шасси, поплавки (на гидросамолетах), лыжи и гусеницы (у самолетов с повышенной проходимостью). Шасси бывают убирающимися и неубирающимися. Самолёты с убирающимися шасси имеют меньшее лобовое сопротивление, но тяжелее и сложнее по конструкции.

Оперение предназначается для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолета.

Силовая установка самолета состоит из авиационных двигателей и различных систем и устройств - пожарного оборудования, топливной системы, систем всасывания воздуха, систем запуска, смазки, систем изменения направления тяги и др. При выборе мест установки двигателей, их числа и типа учитывают аэродинамическое сопротивление, создаваемое двигателями, разворачивающий момент, возникающий при отказе одного из двигателей, сложность устройства воздухозаборников, возможность обслуживания и замены двигателей и уровень шума в пассажирском салоне.

Самые первые самолеты изготавливались из тонких стальных труб, обтянутых материей или имели деревянную конструкцию и полотняную обшивку поверхностей. Следующим шагом совершенствования конструкций самолёта следует считать замену тканей на обшивку фанерой. Для повышения прочности фанерных конструкций, их стали делать в несколько слоёв, скрепленных клеем.

С увеличением скоростей самолётов, повышением нагрева конструкций и элементов двигателей, их использование стало небезопасным. Конструкторы стали постепенно заменять деревянные детали на металлические. Но полностью металлические самолёты появились не сразу. В 30-е годы прошлого столетия металл почти полностью вытеснил дерево в конструкции самолетов. Однако деревянные конструкции еще некоторое время применялись в отдельных случаях. В частности, в конструкциях советских истребителей Лагг-3, И-16, Як-1 и других, участвовавших в Великой Отечественной войне, использовались деревянные элементы. Это было сделано из соображений экономии, так как деревянные конструкции в изготовлении обходились дешевле металлических.

В настоящее время большая часть конструкции самолета изготавливается из алюминия и его сплавов. Он идеально для этого подходит, прежде всего, из-за своего небольшого веса, а также из-за широких возможностей менять свои свойства в сочетании с различными добавками.

        Таким образом можно сделать вывод, что конструктивные особенности самолета, а так же материалы, используемые для создания самолётов изменялись со временем.

3. Материалы, используемые для изготовления самолётов.

         При конструировании самолётов, когда главным требованием, предъявляемым к материалам стала высокая удельная прочность, широкое распространение получили древесные пластики (фанера), малолегированные стали, алюминиевые и магниевые сплавы. Дальнейшее развитие авиационной техники потребовало создания новых жаропрочных сплавов на никелевой и кобальтовой основах, сталей, титановых, алюминиевых, магниевых сплавов, пригодных для длительной работы при высоких температурах. Совершенствование техники на каждом этапе развития предъявляло новые, непрерывно усложнявшиеся требования к композиционным материалам (температурная стойкость, износостойкость, электрическая проводимость и др.).   Отдельные классы таких материалов, в свою очередь, делятся на многочисленные группы. Например, металлические сплавы различают: по системам сплавов — алюминиевые, магниевые, титановые, медные, никелевые, молибденовые, ниобиевые, бериллиевые, вольфрамовые, на железной основе и др.; по типам упрочнения — закаливаемые, улучшаемые, стареющие, цементируемые, цианируемые, азотируемые и др.; по структурному составу — стали аустенитные и ферритные, латуни и т.д.

  Чугуны широко применяются в машиностроении для изготовления станин, коленчатых валов, зубчатых колёс, цилиндров двигателей внутреннего сгорания, деталей, работающих при температуре до 1200 °С в окислительных средах, и др. Прочность чугунов в зависимости от легирования колеблется от 110 Мн/м2 (чугаль) до 1350 Мн/м2 (легированный магниевый чугун).

  Никелевые сплавы и кобальтовые сплавы сохраняют прочность до 1000—1100 °С. Выплавляются в вакуумно-индукционных и вакуумно-дуговых, а также в плазменных и электроннолучевых печах. Применяются в авиационных и ракетных двигателях, паровых турбинах, аппаратах, работающих в агрессивных средах, и др. Прочность алюминиевых сплавов составляет: деформируемых до 750 Мн/м2, литейных до 550 Мн/м2, по удельной жёсткости они значительно превосходят стали. Служат для изготовления корпусов самолётов, вертолётов, ракет, судов различного назначения и др. Магниевые сплавы отличаются высоким удельным объёмом (в 4 раза выше, чем у стали), имеют прочность до 400 Мн/м2 и выше; применяются преимущественно в виде литья в конструкциях летательных аппаратов, в автомобилестроении, в текстильной и полиграфической промышленности и др. Титановые сплавы начинают успешно конкурировать в ряде отраслей техники со сталями и алюминиевыми сплавами, превосходя их по удельной прочности, коррозионной стойкости и по жёсткости. Сплавы имеют прочность до 1600 Мн/м2 и более. Применяются для изготовления компрессоров авиационных двигателей, аппаратов химической и нефтеперерабатывающей промышленности, медицинских инструментов и других.

Практическая часть.