Железные птицы

Цели и задачи проекта

Цель проекта:

• Разобраться, почему самолеты летают

Задачи проекта:

• Изучить историю авиастроения
• Изучить силы, влияющие на самолет в воздухе
• Познакомиться с современными моделями самолетов

Гипотеза:

1.Крыло должно иметь достаточную площадь и нужную форму.
2.Двигатель самолета должен быть мощным.
3.Форма фюзеляжа играет существенную роль.
4.Сопротивление воздуха способствует полету.

Методы исследования:

 Изучение литературы и интернет-источников по теме, практическая работа

Выбор темы проекта

С раннего детства я люблю самолеты. Когда я был совсем маленьким, моими любимыми игрушками были самолеты. Сейчас я люблю собирать модели самолетов из конструкторов ЛЕГО и «Звезда». Я много читаю про самолеты. При любой возможности стараюсь узнать о них что-то новое, рассмотреть поближе. Мы с моей семьей летаем на самолетах в отпуск. Мне очень нравится наблюдать в аэропорту, как эти огромные «птицы» стремительно разгоняются по взлетной полосе и с легкостью взлетают. Как может такая огромная и тяжелая машина оторваться от земли, подняться на невероятную высоту и лететь в воздухе на пути длиной в тысячи километров с разной скоростью? Чтобы разобраться в этом, давайте начнем с истории авиации.

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 Азии.

По 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.

Широко известна легенда о британском короле Бладуде, который с детства мечтал о полетах. Он сделал крылья, действующие по принципу птичьих, то есть при помощи маховых движений. Материалом для них послужили прутья, ремни и перья. Использование птичьих перьев должно было помогать полету за счет воздуха, содержащегося внутри них.

В прекрасный солнечный день Бладуд решил испробовать свое изобретение. Поднявшись на высокую дворцовую башню, он спрыгнул вниз и замахал крыльями. Однако земное притяжение оказалось сильнее, и король рухнул на землю.

Одна из главных причин его неудачи в том, что он пытался имитировать полет птиц, однако у пернатых созданий отношение мощности к весу очень велико. То есть большая мускульная сила позволяет им поднимать в воздух свой малый вес. В отличие от птиц человек обладает слабой мускулатурой рук и плеч, но тяжелыми костями. По этой причине его полет с подвижными крыльями невозможен.

Между тем смерть Бладуда не остановила экспериментаторов. Люди продолжали изобретать различные летательные приспособления и испытывать их.

Через два столетия «летающими повозками» заинтересовался легендарный Леонардо да Винчи. Леонардо принадлежит ряд замечательных конструктивных идей. Например, создание фюзеляжа (корпуса летательного аппарата) в форме лодки, использование поворотного хвостового оперения и убирающегося шасси.

Проект летательного аппарата с частично фиксированным крылом считается первым шагом на пути зарождения концепции самолета. Но эта и другие прогрессивные идеи Леонардо в теории и практике механического полета в XV столетии так и не были реализованы. Лишь в конце XIX в. проекты изобретателя получили широкую известность, но к тому времени они уже безнадежно устарели и не могли оказать влияние на развивающееся авиастроительство.

Человек тысячи раз пробовал подняться в воздух, чтобы не упасть камнем вниз, а полететь дальше, как птица. Появились аэростаты, или, проще говоря, воздушные шары. А вслед за аэростатами полетели дирижабли, которые уже не зависели от воли ветра.

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

Первый самолёт был построен русским инженером Можайским в 1882 году. Аппарат разбежался по специально построенному наклонному деревянному настилу, взлетел, пролетел определенное расстояние и благополучно приземлился. Результат, конечно, скромный. Но возможность полетов на аппарате тяжелее воздуха была очевидно доказана. Дальнейшие расчеты показали, что для полноценного полета самолету Можайского просто не хватало мощности силовой установки.

Первым самолетом, который все таки смог самостоятельно оторваться от земли и совершить горизонтальный полет, стал «Флайер», построенный братьями Орвилом и Уилбуром Райт в США. Первый полет самолета в истории был осуществлен 17 декабря 1903 года. «Флайер» продержался в воздухе 59 секунд и пролетел 260 метров. Этот самолет был официально признан первым в мире аппаратом тяжелее воздуха, который совершил пилотируемый полет с использованием двигателя. Наступающему XX столетию суждено было стать веком АВИАЦИИ!

Как же самолеты летают?

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.

Так вот полет самолета основан на том, что создается разность давления воздуха над крылом самолета и под его крылом. Тот воздух, который находится под крылом самолета, "давит" на него сильнее, чем воздух вверху. Поэтому крыло, а вместе с ним и сам самолет, поднимается вверх. Как же так получается, что разница давления воздуха разная? Это зависит от формы крыла. Если мы посмотрим на крыло самолета внимательно, то увидим, что нижняя поверхность у него плоская, а верхняя - выпуклая. Когда самолет крылом разрезает воздух, то поток воздуха, который идет снизу получается медленнее потока, который огибает выпуклость крыла сверху. А был такой швейцарский математик и физик Даниил Бернулли, который доказал, что при увеличении скорости воздушного потока статическое давление воздуха снижается. Так и получается, что давление воздуха над крылом самолета ниже, чем под крылом. Вот самолет и поднимается вверх.

Чтобы увидеть, как самолеты летают и что держит их в воздухе, я сделал модель крыла.

Шаг 1: Согнём плотную бумагу по  длине на расстоянии 8 см от края

Шаг 2: Длинный конец обогнём вокруг карандаша, чтобы сделать выпуклость.

Шаг 3: Склеим края бумаги

Шаг 4: Проденем нитку в получившуюся модель и, крепко натянув нитку, дуем на выпуклый край крыла.

Что же будет происходить?                    

    Крыло будет подниматься вверх по нитке, потому, что поток воздуха, огибающий крыло сверху, движется быстрее и проходит большее расстояние, чем воздух, обтекающий нижнюю поверхность.  Поэтому верхний поток меньше давит на крыло

Чем больше давление воздуха снизу превышает давление сверху, тем сильнее выталкивается вверх крыло. Так создается подъемная сила. Это основная сила, которая поддерживает самолет в воздухе.

Когда подъемная сила становится больше силы тяжести, самолет взлетает. Скорость самолета зависит от массы, площади его крыла, обтекаемости  фюзеляжа, многих других факторов и  ограничивается лобовым сопротивлением воздуха, которое двигатели должны постоянно преодолевать.

Чем выше самолет, тем меньше давление атмосферного воздуха, тем легче самолету преодолевать сопротивление воздуха.

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!

Простейшую модель летательного аппарата с реактивным двигателем можно сделать из того же воздушного шарика. Достаточно просто надуть его, а потом отпустить: струя воздуха, вырываясь из "горлышка шарика", создает реактивную силу и заставит шарик летать по комнате.

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. Предлагаю рассмотреть самые интересные модели.

   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 лайнер

Магистральный самолет XXI века» (МС-21) является новой российской разработкой. Он создается на замену «старичкам» Ту-154 и Ту-134. Лайнер будет способен перевозить от 150 до 230 пассажиров на расстояние до 5000 километров. Наши лучшие пилоты уже начали обучаться управлению авиалайнером будущего. Такая возможность теперь предлагается и летчикам зарубежных авиакомпаний. Первый полет  планируется на первый квартал 2017 года

  3. Самый большой самолет для пассажирских перевозок

   Считается, что самым большим самолетом для пассажирских перевозок является Airbus А380. Этот двухпалубный гигант имеет следующие размеры:

высота лайнера составляет 24 метра;

размах крыльев гиганта достигает почти 80 метров;

длина этого летательного гиганта составляет 73 метра.

Стоит также отметить, что этот летающий гигант может уместить на своем борту 555 пассажиров. Более того, чартерный тип такого самолета может вместить 853 пассажира.

   4. Самый большой транспортный самолет.

Гигант - самый большой транспортный самолет АН-225 МРИЯ -  самый большой самолет из, когда-либо построенных самолетов в мире, способный перевозить тяжелейшие из, когда-либо перевозимых грузов на земле. Крупнейший самолет в мире. Супер большой реактивный самолет АН-225 был ядром советской космической программы, а теперь это мировой рекордсмен по перевозке самых больших грузов.

Самый большой самолет имеется только в единственном экземпляре. Возможно строительство второго такого гиганта.

Заключение

Большое значение в современном мире для людей и экономики страны в целом имеет скорость перемещения в пространстве людей и скорость доставки различных грузов. Здесь мы никак не обойдемся без самолетов. Авиация в наше время развивается стремительно. Благодаря самолетам, мы можем путешествовать по всему миру, не затрачивая много времени на проезд. Перед нами открываются огромные возможности посмотреть мир. Так мы можем стать друг другу ближе. Хочется еще немного сказать о безопасности полетов. Частые путешественники, возможно, слышали историю о том, как пилот, посадивший самолёт прощался с пассажирами словами: `Спасибо за полёт с нами, самая безопасная часть Вашего путешествия теперь завершена.` И это не просто хвастовство одного пилота, это информация, которую большинство путешествующих на самолёте прекрасно знают. Исследование показало, что летать на самолёте в 19 раз безопаснее, чем путешествовать в автомобиле.

Тема авиастроения всегда была мне очень интересна. Я узнал об истории ее развития. В ходе своего исследования я разобрался, что же позволяет тяжелому самолету лететь как птица. Я узнал, что такое подъемная сила и убедился на опыте, что именно она удерживает самолет в воздухе, помогает преодолеть силу земного притяжения. Свое будущее я, возможно, тоже свяжу с авиацией и стану авиаконструктором или летчиком современного лайнера. Буду рад видеть вас на борту своего самолета!

Список используемой литературы:

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

2. Большая энциклопедия. Самолеты./ А.Г. Мерников, Москва, издательство АСТ, 2015

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

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

5. А.А.Жабров «Почему и как летают самолеты».

Интернет-адреса: http://www.tavika.ru/2014/06/samolet.html, http://avia-simply.ru/kto-postroil-pervij-samolet/ , http://allforchildren.ru

Содержание

1.Цели и задачи проекта………………………………….1 стр

2.Выбор темы проекта……………………………………1 стр.

3.История авиации………………………………………..2 стр.

4.Как же самолеты летают……………………………….4 стр.

5.Какие бывают самолеты………………………………..6 стр.

6.Заключение………………………………………………8 стр.

7.Список используемой литературы..……………………9 стр.