Творческий проект "Планер"

МОУ «Красноборская средняя школа»

ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

по технологии

 «Планер»

                               Выполнил: ученик  11 класса

Цыкунов Максим                                                                                                                                                                                                                                                    

Руководитель:

 учитель технологии

Караулов М.П.

с. Красный Бор,  2020

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обоснование темы проекта
2. Формулировка целей и задач проекта
3. Критерии моего будущего изделия
4. Исторические сведения
5. Исследование конструкции изделия
6. Разработка чертежей, деталей планера
7. Технологическая карта изготовления изделия
8. Правила по технике безопасности
9. Летательные характеристики планера
10. Условный расчет стоимости моего изделия
11.  Экологический аспект
12. Мнение друзей о проекте
13. Реклама
14. Заключение

1. Обоснование темы проекта

Для  участия в олимпиаде по технологии мне нужно было сделать творческий проект.  Со многими своими проектами я участвовал  в конкурсах, олимпиадах и занимал призовые места.  В мастерской изготавливал  изделия  из различных материалов. Самой интересной работой является изготовление планера, которая заключается в знаниях по аэродинамике и планеризме.  С другой стороны, работа по изготовлению планера может показаться весьма простой, но это не так. Здесь требуется знания из предмета физики, математике, технологии, ведь приходится работать с  пенопластом, древесиной, металлом, пластиком, знать свойства и технологию обработки этих материалов. Мой первый планер  изначально не показывал высоких летательных характеристик, но изучая основы конструирования планеров, а также пробные запуски готовых моделей, я добился  нужного полета.

85 лет назад в городе Горьком был открыт «Нижегородский авиастроительный завод «Сокол». Завод производил опытную и серийную авиационную технику выдающихся советских авиаконструкторов: Н.Н. Поликарпова, С.А. Лавочкина, А.И. Микояна, А.С. Яковлева, В.М. Мясищева. Всего за годы существования завод выпустил более 50000 самолетов. Выпущенный на этом заводе авиалайнер «Ту-154» - советский реактивный пассажирский самолет остается одним из самых основных самолетов на маршрутах дальней дальности в России.

Тема моего проекта посвящена данным фактам.

2. Формулировка целей и задач проекта

Цель проекта: спроектировать и изготовить летательный планер для участия в конкурсе «Лети, модель!

Для этого я поставил ряд задач, отвечая на которые я добьюсь цели:

1. Ознакомиться с условиями конкурса «Лети, модель!»

2. Изучить нужную литературу, средства интернет

3. Подобрать необходимые инструменты, проанализировать материалы

4. Рассмотреть готовые варианты и разработать свой вариант

5. Разработать чертежи и технологические карты  по изготовлению летательного планера

6. Изготовить планер с соблюдением правил техники безопасности

7. Научиться запускать планер, исследовать летные характеристики

8. Произвести расчет условной стоимости готового изделия

9. Подготовиться к защите проекта

3. Критерии моего будущего изделия

Каким же критериям должен обладать планер? Планер – это удивительное воздушное судно, состоящее из фюзеляжа(1), крыла(2), стабилизатора (3), киля(4), и в качестве балласта может быть использован груз или утяжелитель

По требованиям к конкурсу и соответсвующей к возрастной категории (3 группа) модель должна быть необычной формы или выдуманная модель.

Наверное, планер должен быть:

• легким и прочным
• простым в изготовлении
• красивым и эстетичным (привлекать внешний вид)
• практичным, удобным и безопасным в эксплуатации
• энергоемким (состоять из малого количества материалов)
• экономически выгодным товаром.

К тому же планер должен показывать отличные летные характеристики: дальность полета, плавность полета и плавность приземления. Модель планера не должна превышать габаритных размеров, указанных в критериях к конкурсу: 1. Размах крыла не должен превышать 500-750мм

                    2. Вес модели не должен превышать 35 грамм.

4. Исторические сведения

Изобретателем планера считается английский ученый и инженер сэр Джордж Кейли, который в 1853 году смог построить первый планер, поднявший человека в воздух. Современные планеры отличаются от планера Джорджа Кейли также, как современный «мерседес» от первого «форда». Они имеют тщательно смоделированную аэродинамическую форму, выполнены из легких композитных материалов и способны пролететь несколько десятков километров на один километр высоты в спокойном воздухе. Расцвет планерного спорта пришелся на 1930-е годы. Многие советские асы-летчики, участвующие в боях 2-й мировой войны, начинали свой путь в планерных школах, которые были не только во всех крупных городах, но даже в небольших поселениях. Планерный спорт в советское время был относительно недорогой, и для планера были не нужны специально подготовленные аэродромы. Развитию планеров способствовало и то, что почти все советские авиаконструкторы не игнорировали безмоторные воздушные суда, разрабатывая все более новые и совершенные модели.

История Горьковского авиационного завода имени Серго Орджоникидзе «Нижегородский авиастроительный завод «Сокол» – это, прежде всего, история развития отечественной истребительной авиации. Завод с самого своего существования работал над созданием истебителей, самолетов, планеров. В годы войны каждый третий отечественный истребитель дали фронту горьковчане. Мы должны знать и гордится трудами выдающихся наших нижегородских авиаконструкторов.

Семен Алексеевич Лавочкин был новатором в большинстве направлений авиации и ракетной техники. Первый советский самолет, оснащенный стреловидным крылом, первый полет со скоростью звука, первые крылатые и  зенитные ракеты.  С.А. Лавочкин имел дар видеть перспективу, находить изящные решения, позволявшие осуществлять настоящий прорыв в будущее. Семен Алексеевич запомнился коллегам не только как одаренныйи талантливый конструктор, но и как по настоящему  отзывчивый человек. Под руководством Лавочкина было создано 32 типа самолетов и более 20 типов разнообразных беспилотных машин. Многие из этих летательных аппаратов были приоритетными для обороны страны. Самый известный самолет конструкции Семена Алексеевича Лавочкина – Ла-5.  Знаменитый истребитель был создан в результате состыковки планера не очень удачного самолета ЛаГГ-3 с мощным двигателем воздушного охлаждения. И такой аппарат стал превосходить немецких истребителей. Важным преимуществом было то, что большая часть конструкции самолета изготавливалась из дельта – древесины , прочной и дешевой. С 1940 года продолжались интенсивные экспериментальные исследования  и модернизации по улучшению аэродинамики самолета. Огромный вклад в развитие современной авиации внёс перехватчик Ла-250 «Анаконда», созданный в 1956 году. По конструкции Ла-250 – среднеплан с треугольным крылом; воздухозаборники и двигатели были расположены вдоль очень длинного фюзеляжа. На этом самолёте одними из первых были широко применены и исследованы мощные гидравлические бустеры. Для доводки самолёта  впервые в СССР был построен электронно-моделирующий стенд. Ла-250 опередил время примерно на 8-10 лет. Несмотря на некоторые неприятности, впоследствии легко устранённые, самолёт был очень успешным, но в серийное производство так и не пошёл. Основная причина тому – проблемы с доводкой двигателей АЛ-7Ф. Но этот самолёт послужил образцом для следующих поколений наших перехватчиков – Ту-128, МиГ-25 и МиГ-31.

Сергей Владимирович Ильюшин - советский выдающийся авиаконструктор, долгие годы создавал передовые самолёты (как военные, так и гражданские).  Его карьера конструктора началась осенью 1914 года, когда был мобилизован в армию, где смог ближе познакомиться с авиацией.  В  1921 года Ильюшин был зачислен в Институт инженеров Красного Воздушного Флота. Во время учёбы Ильюшин заинтересовался планерами, и уже в 1923 году построил свой первый планер “Мастяжарт”, на котором принял участие в Первом Всесоюзном слёте планеристов в Коктебеле. Позже были построены планеры “Рабфаковец”, “Мастяжарт-2” и “Москва”. Последний из них принимал участие в международных планерных состязаниях в Германии, где получил первый приз за продолжительность полёта. Можно вспомнить легендарный штурмовик Ил-2, до сих пор находящийся в строю Ил-76, первый советский широкофюзеляжный лайнер Ил-86, Ил-96 - самолёт, на котором сейчас летает президент нашей страны... Под руководством Сергея Владимировича создали бомбардировщик Ил-4, уже в 1941 году совершавший налёты на Берлин. В это же время был создан легендарный Ил-2 - практически “неубиваемая” машина, собирающая в себе огромную живучесть и ремонтопригодность (по воспоминаниям техников, на Ил-2 можно было успеть поменять мотор за зимнюю ночь). Самолёт выпускался с 1941 по 1945 год и стал самым массовым военным самолётом в истории авиации - всего было построено 36183 самолёта.

5. Исследование конструкции изделия

Планёр или пла́нер (фр. planeur, от лат. planum — плоскость) — безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полёте за счёт аэродинамической подъёмной силы, создаваемой на крыле набегающим потоком воздуха. Будучи лишенное силовой установки, оно способно показать отличные летные характеристики, удерживаясь в воздухе только лишь за счет набегающей на крыло воздушной массы.  

Для этого материал, подобранный к планеру, должен быть прочным, легким, поддаваться гибкости.

В качестве фюзеляжа целесообразно использовать рейку – древесину липы, так как она обладает легкостью, прочностью, легко обрабатывается резанием. В качестве крыльев – материал пенопласт или потолочную плитку. Она имеет размер 500*500мм и подходит по размеру моего планера. Стабилизатор, киль будет изготовлен таким же образом. Использование металла в конструкции разрешено в качестве балласта, но он не должен превышать 35 грамм. Радиус скругления носовой части фюзеляжа не менее 5 мм. В итоге я решил, что сделаю модель «Летающее крыло с прямой стреловидностью», но немного добавлю своей идеи, сместив крыло ближе к центру фюзеляжа. Такая модель проста в изготовлении и на нее будет затрачено меньше материалов и времени.

6. Разработка чертежей, деталей планера

7. Технологическая карта изготовления изделия

Последовательность сборки

1.        На крыле 1 прочертить вертикальную линию, делящую крыло на две равных части (левую и правую).

2.        Нанести клей тонким слоем по намеченной линии крыла 1.

3.        Плотно прижать склеиваемые поверхности (крыло 1 и хвостовую часть фюзеляжа) друг к другу.

4.        На крыле 2 прочертить вертикальную линию, делящую крыло на две равных части (левую и правую).

5.        Нанести клей тонким слоем по намеченной линии крыла 2.

6.        Плотно прижать склеиваемые поверхности (крыло 2 и носовую часть фюзеляжа) друг к другу.

7.        Нанести клей тонким слоем на нижнюю часть киля.

8.        Плотно прижать киль к задней части крыла 1 вдоль линии фюзеляжа.

9.        Установить снизу на носовую часть фюзеляжа груз - пластилин.

10. Планер собран!

8. Правила по технике безопасности

Правила техники безопасности при обработке древесины:

1. Должна быть использована спецодежда (фартук, перчатки, защитные очки).
2. Рабочее место должно быть подготовлено к работе.
3. В работе должны использоваться только специальные исправные инструменты.
4. При пилении нельзя направлять пальцами пилу и держать левую руку близко к полотну пилы.
5. При зачистке изделий шлифовальной шкуркой мелкие изделия следует двигать по шкурке. Крупные детали зачищать или шлифовать шкуркой, закреплённой на бруске.
6. Ножовку нужно класть зубьями от себя. Нельзя оставлять пилу в пропиле, если работа временно прекращена.
7. Не сдувать опилки и не сметать их руками, пользоваться только щёткой-смёткой и совком.

Правила техники безопасности при обработке пенопласта:

1. Тонкие листы пенопласта можно обрабатывать только на деревянной доске.
2. Пенопласт нужно резать только хорошо заточенными ножницами или ножом.
3. Нельзя жечь пенопласт, так как при сгорании образуются ядовитые газы.

Правила техники безопасности при работе с клеем:

1. Работать с клеем только в хорошо проветриваемом помещении.
2. Стол должен быть застелен клеёнкой.
3. Излишки клея вытирать салфеткой.
4. Не допускать попадания клея на одежду, руки и лицо. В случае попадания тщательно промыть водой.
5. По окончании работы проветривать помещение.

9. Летательные характеристики планера

Воздушный поток – это направленное движение воздуха. Он характеризуется: скоростью, направлением, давлением, плотностью, температурой. За любым телом образуется зона вихреобразования. Исходя из рисунка видно, что чем тоньше тело, тем вихревая зона слабая, а при каплевидной формы тела – вихревая зона почти полностью отсутствует.

 В аэродинамике есть еще одна важная величина – угол атаки. Угол поворота крыла относительно скорости набегающего потока называется углом атаки и обозначается а. Чем больше этот угол, тем интенсивнее и с большей поверхности срыв потока, что в итоге сказывается на полете планера, он может срываться в штопор.

Поэтому крыло должно быть легким и достаточно прочным, и иметь каплевидную форму (в виде капли).

 Траектории движения планера.

Лётные характеристики планера находятся в непосредственной зависимости от основных параметров планера, а именно взлётной массы G, несущей поверхности крыла S, его удлинения X и удельной нагрузки на площадь крыла Р.

P = G/S

Практически все современные летательные планеры оснащены системой водобалласта с целью увеличения нагрузки на крыло, чем достигается увеличение горизонтальной скорости полёта на максимальном аэродинамическом качестве. В нашем планере этот водобалласт заменяет пластилин, который крепится к фюзеляжу планера и составляет не более 5 грамм.

Для обеспечения подъёмной силы планера переднюю часть крыла необходимо зачистить до острого состояния. 

10. Условный расчет стоимости моего изделия

Стоимость планера = стоимость материалов + стоимость крепежа + затраты труда + затраты на энергию.

Для изготовления крыльев, киля и груза мне понадобилась потолочная плитка с размерами 500х500 мм - 1 штука. Стоимость пачки 8 штук =120 рублей.

120 : 8 = 15 рублей - стоимость одной плитки.

Для изготовления фюзеляжа понадобилась рейка с размерами 5Х5Х500 мм -1 штука.

Доска с размерами 150х25х4000 мм Уд = 150 х 25 х 4000 = 15000000 мм3 Vp = 5 х 5 х 500 = 12500 мм3

15000000-350 12500 -х

х = 12500 х350 / 15000000 = 0,3 Стоимость рейки - 3 рубля.

Для сборки планера был использован клей «Титан».

Маленькая бутылка клея «Титан» = 250 рублей - 250 мл Я использовала 5 мл 250 мл - 250 рублей

5 мл - х рублей        х = 250 х 5 / 250 = 5 рублей

Планер я изготовил в течение урока.

Стоимость планера =15 рублей + 3 рубля + 5 рублей + 30 рублей = 53 рубля.

Аналогичный планер на рынке или в магазине стоит 150 рублей, он очень хорошо летает и светится, может быть с наклейками. Мой планер также хорошо летает, но его преимущества - это экономичность, оригинальный дизайн и необычная форма.

11. Экологический этап

 Пенопласт

Пенопласт имеет значительные преимущества перед альтернативными теплоизоляционными материалами, а также заслуживает признание у большинства крупнейших строительных компаний. Подобное признание было заслужено благодаря высоким практическим характеристикам, которые в комплексе с превосходной экологичнойстью позволяют доминировать на рынке теплоизоляционных материалов.

Основой пенопласта, является так называемый «моно материал», который состоит исключительно из полистирола и обычного воздуха в составе (97-98%). Подобный состав позволяет готовому продукту демонстрировать высочайшие экологические показатели. При эксплуатации пенопласт очень схож со стеклом, которое совершенно не выделяет вредных и токсичных веществ в окружающую среду. При этом, он подлежит качественной утилизации, около 100% всего состава.

Особое внимание заслуживает процесс производства пенопласта, который протекает с затратой достаточно большого количества энергии без использования каких-либо вредных веществ и соединений. Так, для эффективного вспенивания пенопласта, специалисты применяют насыщенный водород и технологичный пентан, которые по своей структуре не могут нанести вреда людям и окружающей среде.

При работе с пенопластом можно не опасаться, что материал может нанести какую-либо серьезную травму, но защиту лучше одеть!

Работая с пенопластом можно не опасаться, что материал будет выделять вредную пыль, негативно влияющую на здоровье человека. Даже в случае того, что материал каким-то образом попадет в желудочно-кишечный тракт человека или животного - он не нанесет вред здоровью.

Древесина липы. Древесина липы белая, с легким красновато-розоватым оттенком и матовым блеском. Обладает хорошими физико-механическими свойствами: однородная, равномерно плотная, вязкая, мягкая, отличается стойкостью и довольно высокой упругостью, прочностью сцепления и растяжения. Древесина легко режется, обрабатывается, гнется, колется, полируется, строгается, пропитывается лаками, красителями и антисептиками, почти не трескается и мало коробится. Иногда встречаются образцы древесины с зелено-оливковыми полосами или пятнами. Однако древесина липы уступает древесине осины по физико-механическим свойствам: объемный вес меньше на 6%, прочность при сжатии и статическом изгибе меньше на 10-12%, торцевая твердость ниже на 35%. Годичные слои слабо заметны на поперечном и тангентальном разрезах, сердцевинные лучи хорошо заметны на поперечном и радиальном разрезах. Сосуды мелкие и незаметные. Средняя влажность древесины в свежесрубленном состоянии - 60%. В целом древесина разных видов липы равноценна, и нет существенных отличий между видами, но древесина липы мелколистной ценится выше. Из древесины липы изготавливают различные токарные и резные изделия, поделки, используют ее и для производства спичек, игрушек, угля для рисования и фильтрования, фанеры, внутренних элементов мебели и музыкальных инструментов (арф, клавиш роялей, язычковых труб органов, дек гитар - в качестве заменителя ольхи, имеющей сходные акустические свойства), для обшивки домов. Древесина липы может использоваться для имитации древесины ореха. Во времена поздней готики древесина липы была любимым материалом скульпторов по дереву, так как она мягкая и легко режется, многие известные работы были выполнены именно из липы. Сегодня липа по-прежнему используется мастерами по дереву при выполнении различных видов резьбы и изготовлении токарных изделий.

Пластилин

Многие родители опасаются, что предлагаемый современный рынком пластилин может причинить вред здоровью их детям. На самом же деле основная масса данного материала для творчества полностью безвредна для детского здоровья. А некоторые разновидности пластилина не могут причинить ребенку вреда даже в том случае, если он случайно проглотит его. Однако соблюдать меры предосторожности все же необходимо, отдавая преимущество пластилину, в составе которого не содержится неизвестных и подозрительных веществ.

12. Мнение друзей о проекте

13. Реклама

Приобретая мой планер, Вы получаете незабываемые эмоции. Запуская его, Вы сможете почувствовать себя настоящим летчиком. Он будет летать столько –сколько захотите.

14. Заключение

Тема проекта по изготовлению планера актуальна в наше время. Большая часть планеров имеется в военной авиации России, на них доставляются боеприпасы в тыл врага. Планеры применяются и в гражданской авиации, ими отслеживаются и просматриваются местности с большей высоты. Все они оснащены оборудованием, спутниковой и навигационной системой.

С поставленными задачами проекта я справился. Рассмотрел и разработал свою схему планера. Мой планер соответствует критериям конкурса и показывает дальность полёта 10 м. После испытания планера я выявил, что если перевернуть планер килем вниз, то летать он будет прямее и дальше. В обычном состоянии планер пролетает меньше и летит в правую сторону. Для решения этой проблемы я прикрепил к носовой части фюзеляжа на левую сторону груз в виде пластилина. Но если мне захочется запускать планер в перевёрнутом виде, я смогу запросто убрать пластилин, а по желанию обратно прикрепить его. Я доволен выполненной работой.