Конкурс "Я-исследователь"

Муниципальное автономное образовательное учреждение

Гулькевичская средняя общеобразовательная школа №3

Исследовательская работа

«Аэрокосмическое моделирование и макетирование»

Выполнил ученик 1-а класса

МАОУ СОШ №3

Макаренко Артем, 7 лет

Руководитель: уч. нач. классов

Атанова Н.В.

г. Гулькевичи 2012 г.

Содержание

     Введение……………………………………………………………………….                                                                                                                                    

1. История авиации………………………………………………………............                                                  

2. Устройство и принцип действия самолета…………….…………………….                                                                              

3. Устройство и принцип действия вертолета …………………………………

4. Изготовление модели самолета. ………………….………………………….                                    

5. Изготовление модели вертолета..……………….……………………………                    

6. Результаты исследования …..…….......…………..……….............................

    Вывод ………………………………………………………………………….

    Литература ……………………………………………………………………..      

Цель исследования

      Изготовить модель самолета и вертолета. Узнать в чем сходство и разница между ними.

Задачи:

- ознакомиться с историей возникновения авиации;

- изучить устройство самолета;

- изучить устройство вертолета;

- выявить сходство и различие между самолетом и вертолетом;

Предмет исследования – летательные аппараты.

Гипотеза  исследования

      Могу предположить, что самолет и вертолет имеют большое сходство, но также между ними есть и различия.

Методы исследования

      - анализ научной литературы, архивных материалов, фото и видеодокументов;      

      - практическое изготовление модели самолета и вертолета;

      - анализ  полученных результатов.

ВВЕДЕНИЕ

Из предоставленных Номинаций Гагаринских чтений, посвященных 55-летию запуска в космос первого искусственного спутника Земли, я выбрал «Аэрокосмическое моделирование и макетирование». Мне захотелось больше узнать о летательных аппаратах. Я решил исследовать самолет и вертолет, их устройство, почему они могут летать, в чем сходство и различие между ними.

1. ИСТОРИЯ АВИАЦИИ

Первые чертежи летательных машин найдены в рукописях Леонардо да Винчи, великого итальянца эпохи Возрождения.

        Много, очень много изобретателей после него работали над созданием самых причудливых летательных аппаратов. Некоторые копировали птиц, приделывали к рукам крылья и так хотели подняться в воздух. Но человек полетел, опираясь не на силу своих мышц, а на силу своего разума.

ДИРИЖАБЛИ

        В июне 1783 году французы – братья Жозеф и Этьен Монгольфье соорудили воздушный шар – аэростат. Они наполнили его теплым воздухом, а в прикрепленную в него корзину посадили петуха и барана. Шар поднялся в небо и затем благополучно приземлился. Убедившись, что подъем в воздух не грозит опасностью живым существам, стали летать на воздушных шарах и люди. Первый такой полет совершили в ноябре 1783 года французы Пилатр де Розье и де Арланд. Шар продержался в воздухе 25 минут. Началась эра воздухоплавания.

        Первые полеты на аэростатах были развлекательными. Потом воздушные шары стали применять для научных и военных целей. Например, великий русский ученый Д.И. Менделеев воспользовался воздушным шаром для наблюдений солнечного затмения над облаками.

        Однако аэростат летел не туда, куда нужно было воздушным путешественникам, а туда, куда нес его ветер. Поэтому воздухоплавателей не оставляла мысль сделать полет управляемым.

        Французский изобретатель А. Жиффар построил в 1852 году сигарообразный аэростат – дирижабль с гребным винтом, приводившимся во вращение небольшой паровой машиной, и воздушным рулем и пролетел на нем 25,6 км. со скоростью 8 км./ч.

        Один из крупнейших в мире дирижаблей был дирижабль «Гинденбург». Его длина составляла 245 метров. Это два с половиной футбольных поля.

        Дирижабли, к сожалению, были громоздки, неуклюжи и тихоходны. Поэтому их вытеснили другие летательные аппараты – самолеты и вертолеты.

        Аэростаты и сейчас используют для научных целей, при помощи современных шаров - зондов и аэростатов, поднимающихся с автоматическими приборами и радиостанциями на 30 – 40 км, ученые исследуют атмосферу.

        В наше время маленькие дирижабли поднимаются в воздух во время значительных спортивных мероприятий. На них установлены телевизионные камеры, позволяющие зрителям увидеть действие с высоты птичьего полета.

САМОЛЕТЫ

Веками мечтали люди подняться в воздух и полетать над землей. С развитием техники эта мечта осуществилась. В 1885 году по проекту русского морского офицера А.Ф. Можайского был построен первый в мире самолет, который мог поднять человека в воздух. В нем были все основные черты современного самолета: корпус,  крыло, управление, моторная установка, оперение и шасси. При одном из испытаний самолет отделился от земли, но накренился набок и поломал крыло. Царское правительство не поддержало начинаний талантливого конструктора, и работы над самолетом Можайского прекратились.

А тем временем десятки изобретателей во многих странах начали создавать крылатые машины.

Первым самолетом, оторвавшимся от земли, был паровой «Иоль». Этот самолет с крыльями как у летучей мыши построил французский авиатор Клемент Адер. В 1890 году он пролетел всего несколько десятков метров.

        Первым пилотом, осуществившим управляемый полет на самолете с двигателем, был Орвилл Райт. Его полет на аэроплане «Летун» состоялся 17 декабря 1903 года в местечке Кити Хок в Северной Каролине, США. За 12 секунд полета он пролетел 35,5 метра. «Летун» был бипланом, построенным Орвилллом и его братом Уилбером, у которых в то время была компания по производству велосипедов. Но это уже был настоящий полет со взлетом и приземлением. Так родилась авиация (от латинского «авис» - птица).

ВЕРТОЛЕТЫ

Первый в истории вертикальный полет состоялся 24 августа (по другим источникам, 29 сентября) 1907 года и продолжался одну минуту, ради правды стоит заметить, что полет проходил на привязи, без пилота и не был управляемым. Вертолёт, построенный братьями Луи и Жаком Бреге под руководством профессора Шарля Рише, поднялся в воздух на 50 см. Аппарат имел массу 578 кг и был оснащён двигателем Antoinette мощностью 45 л.с. Gyroplane имел 4 несущих винта диаметром 8,1 м, каждый винт состоял из восьми лопастей, попарно соединённых в виде четырёх вращающихся бипланных крыльев. Суммарная тяга всех винтов составляла 560—600 кг. Максимальная высота полёта на режиме висения — 1,525 м была достигнута 29 сентября. Также существуют данные о том, что в 1905 году француз М. Леже создал аппарат с двумя противоположно вращающимися винтами, который мог на некоторое время отрываться от земли

Первым человеком, поднявшимся в воздух на вертолёте, был французский производитель велосипедов Поль Корню.13 ноября 1907 г. он построил вертолёт, поднявший его вертикально в воздух на высоту 50 см и провисевший в воздухе 20 секунд. Основное достижение Корню состояло в попытке сделать вертолёт управляемым (нельзя сказать, правда, что эта попытка увенчалась полным успехом), для чего изобретатель установил под винтами специальные поверхности, которые, отражая поток воздуха от винтов, давали аппарату определённый запас манёвренности. Но и этот вертолёт был плохо управляемым.

ПЛАНЕРЫ

Планеры – это самолеты, летающие без двигателя на воздушных потоках. Их строят из легких материалов и с очень широкими крыльями, чтобы максимально использовать потоки восходящего воздуха, иногда над облаками. Первым, кто начал конструировать планеры и летать на них был немецкий инженер Отто Лилиенталь. Начиная с 1891 года, он построил сотни планеров. Чтобы парить в воздухе Лилиенталь разбегался и прыгал с холма, держась за свой планер.  В 1896 году он разбился.

МОНОПЛАН

Моноплан – это самолет с одной парой крыльев. Большинство первых самолетов были бипланами с двумя парами крыльев. Элегантная «Антуанетта - VII» 1908 года была одним из первых поднявшихся в воздух монопланов.

В 1913 году российский инженер И.И. Сикорский создал уникальный самолет «Русский витязь». Это был первый в мире четырехмоторный самолет, первенец тяжелой авиации. Как бы продолжением «Русского витязя» стали получившие мировую славу боевые самолеты «Илья Муромец».

Опираясь на передовую авиационную науку, основы которой заложил Н.Е. Жуковский, советские конструкторы создавали все новые и новые машины.

26 мая 1924 года в воздух поднялся первый советский самолет, построенный целиком из металла, - АНТ-2 конструкции А.Н. Туполева. С тех пор металл стал основным материалом в самолетостроении.

В 1922 году профессор Георгий Ботезат, эмигрировавший после революции из России в США, построил по заказу армии США первый устойчиво управляемый вертолёт, который смог подняться в воздух с грузом на высоту 5 м и находиться в полёте несколько минут.

В 1928 году в воздух поднялся первый наш вертолет Ми-1 конструкции М.Л. Миля.

2. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ САМОЛЕТА

Основная часть самолета – крылья. Благодаря им самолет держится в воздухе. Сила тяги реактивного двигателя движет самолет вперед с огромной скоростью. А если крыло поставлено под углом направлению движения, то оно будет отбрасывать встречный воздух вниз. Так создается подъемная сила, которая держит самолет в воздухе.

В хвосте самолета расположен стабилизатор. Посредине стабилизатора – вертикальный киль. Все это называют хвостовым оперением. Стабилизатор нужен для того, чтобы машина была устойчивой в воздухе.

К стабилизатору и килю крепят рули высоты и руль направления. Опустит, например, летчик рули высоты вниз, и на них сразу же начнет давить поток воздуха, а хвост самолета поднимется вверх. Самолет начнет опускаться вниз. А если нужно изменить направление полета, например, вправо, то пилот повернет вправо руль направления. На руль надавит воздушный поток, и машина повернет вправо.

И крыло, и хвостовое оперение прикрепляют к корпусу самолета – фюзеляжу. В нем расположены кабина летчиков, механизмы управления самолетом, салон для пассажиров, грузовые отсеки. Если самолет одномоторный, двигатель тоже устанавливают в фюзеляже. Если двигателей больше, их располагают на крыльях. Но у некоторых самолетов двигатели стоят в задней части фюзеляжа, например у пассажирского самолета Ил-62.

Шасси – очень важная часть самолета. Это тележки на толстых упругих шинах. Без них нельзя не взлететь, не приземлиться. В полете шасси убираются внутрь фюзеляжа или крыла, чтобы уменьшить сопротивление воздуха. Мощные реактивные двигатели поднимают самолеты на высоту до 20-25 км и дают огромную скорость – свыше 2000 км/ч.

3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВЕРТОЛЕТА

Машина с длинным тонким хвостом, похожая на огромную стрекозу. Сверху у нее – лопасти огромного винта, а на хвосте еще один, маленький винт. Лопасти несущего винта вертолета подобны мощным крыльям. Когда они вращаются, проходящий через них воздух создает подъемную силу. Изменяя скорость и угол наклона лопастей винта. Пилот может поднять вертолет вверх, опустить вниз или заставить висеть в воздухе. Кроме того вертолет может летать в любом направлении.

Несущий винт служит для поддержания и перемещения вертолета в воздухе. При вращении в горизонтальной плоскости несущий винт создает тягу направленную вверх, выполняет роль подъёмной силы. Когда тяга несущего винта будет больше веса вертолета, вертолет без разбега оторвется от земли и начнет вертикальный набор высоты. При равенстве веса вертолета и тяги несущего винта вертолет будет неподвижно висеть в воздухе. Для вертикального снижения достаточно тягу несущего винта сделать несколько меньше веса вертолета. Поступательное движение вертолета обеспечивается наклоном плоскости вращения несущего винта при помощи системы управления винтом. Наклон плоскости вращения винта вызывает соответствующий наклон полной аэродинамической силы, при этом ее вертикальная составляющая будет удерживать вертолет в воздухе, а горизонтальная — вызывать поступательное перемещение вертолета в соответствующем направлении.

Фюзеляж является основной частью конструкции вертолета, служащей для соединения в одно целое всех его частей, а также для размещения экипажа, пассажиров, грузов, оборудования. Он имеет хвостовую и концевую балки для размещения хвостового винта вне зоны вращения несущего винта, и крыла (на некоторых вертолетах крыло устанавливается с целью увеличения максимальной скорости полета за счет частичной разгрузки несущего винта (МИ-24)).Силовая установка(двигатели) является источником механической энергии для приведения во вращение несущего и рулевого винтов. Она включает в себя двигатели и системы, обеспечивающие их работу (топливную, масляную, систему охлаждения, систему запуска двигателей и др.).

Взлетно-посадочные устройства служат опорой вертолета при стоянке и обеспечивают перемещение вертолета по земле, взлет и посадку. Для смягчения толчков и ударов они снабжены амортизаторами. Взлетно-посадочные устройства могут выполняться в виде колесного шасси, поплавков и лыж.

4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛИ САМОЛЕТА

Изучение чертежа модели

Подготовка фюзеляжа

Крепление крыльев и хвостового оперения

Крепление винта и шасси

К взлету готов

5. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛИ ВЕРТОЛЕТА

Изучение чертежа модели

Подготовка фюзеляжа

Подготовка несущего винта

Крепление хвостового винта

Крепление взлетно–посадочного устройства

Пять минут - полет нормальный

6. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИЯ

1. СХОДСТВО САМОЛЕТА И ВЕРТОЛЕТА

1. Преодолевают расстояние по воздуху;
2. Применяются как мирных, так и в военных целях;
3. Имеют фюзеляж;
4. Имеют кабину пилотов;
5. Имеют хвост;
6. Имеют взлетно-посадочное устройство.

2. РАЗЛИЧИЕ САМОЛЕТА И ВЕРТОЛЕТА

1. Имеют разную конструкцию;
2. Самолет летает намного быстрее вертолета, дальше и понимается намного выше, горючее расходует меньше;
3. Самолет не может висеть на одном месте, подниматься без разбега;
4. Вертолет может взлететь и садиться без пробега с любой небольшой площадки (с палубы корабля, платформы грузового автомобиля, крыши здания);
5. Вертолет может вертеться вокруг своей оси в любую сторону и лететь в любом направлении со скоростью до 300-400 км/ч.

ВЫВОД

Таким образом, можно сделать вывод:

Самолет и вертолет имеют как сходство, так и различие. Для каждой машины находится своя работа.

Пассажирские самолеты занимаются перевозкой людей, самолеты военно-воздушных сил охраняют небо над нашей страной. Работа крылатых машин очень нужна народному хозяйству нашей страны. С воздуха обрабатывают поля химическими веществами, которые уничтожают сорняки, вносят удобрения. С самолетов, на которых установлены специальные приборы, ведут разведку полезных ископаемых. Воздушные пожарные могут обнаружить огонь в лесу и потушить пожар.

Много разных специальностей и у вертолета. Можно открыть дверцу, сбросить веревочную лестницу. По ней взберется в кабину рыбак, унесенный в море на льдине, или геолог, заблудившийся в тайге. Можно фотографировать местность, высматривать проходы среди льдин в северных морях, опрыскивать виноградники, тушить лесные пожары и даже…. Сбивать струей воздуха кедровые шишки. Всех спасет вертолет, всем поможет в работе, повсюду этот небесный вездеход проберется.

ЛИТЕРАТУРА

1. Детская энциклопедия для младшего школьного возраста «Что такое? Кто такой?» 1-3 том, издательство «Педагогика», 1975 г.;
2. А. Хибберт. Энциклопедия в вопросах и ответах для мальчиков «Атомобили, самолеты, корабли», 2001 г.;
3. «Моя самая первая  энциклопедия» издательство «Астрель», 2009 г.;
4. В. Иген и Н. Чемпиона. Детская энциклопедия «1001 вопрос и ответ», 2007 г.