Кое – что из аэродинамики
Почему же летают аппараты тяжелее воздуха — самолеты и их модели? Вспомните, как ветер гонит листья или обрывки бумаг вдоль улицы, порой поднимая их высоко вверх. Летающую модель тоже можно сравнить с предметом, гонимым потоком воздуха. Только воздух здесь неподвижен, а мчится модель. При этом воздух не только тормозит ее полет, но и при определенных условиях создает ПОДЪЕМНУЮ СИЛУ.
Посмотрите на рисунок 1. Здесь показано сечение крыла самолета. Если крыло расположено так, чтобы между его нижней плоскостью и направлением движения самолета есть некоторый угол (называемый углом атаки), то скорость потока воздуха, обтекающего крыло сверху, будет больше, чем скорость снизу. А по законам физики в том месте потока, где скорость больше, меньше давление, и наоборот. Эта разность давлений и поддерживает самолет в воздухе. Называется она подъемной силой. На рисунке 2 показаны силы, действующие на самолет или модель в полете. Суммарное действие воздуха на летательный аппарат представляют в виде результирующей аэродинамической силы К. Направлена она всегда под углом к направлению движения. В аэродинамике действие этой силы принято заменять действием двух ее составляющих — подъемной силы и силы сопротивления.
Подъемная сила Y всегда направлена перпендикулярно направлению движения, силы сопротивления X — против движения, а сила тяжести С -вертикально вниз. Подъемная сила зависит от площади крыла, скорости полета, плотности воздуха, угла атаки и аэродинамического совершенства профиля крыла. Сила сопротивления — от геометрических размеров поперечного сечения фюзеляжа, скорости полета, плотности воздуха и качества обработки поверхностей аппарата. При прочих равных условиях дальше летит та модель, у которой поверхность отделана более тщательно. Дальность полета определяется аэродинамическим качеством К, равным отношению подъемной силы к силе сопротивления: К -X/Y , то есть аэродинамическое качество показывает, во сколько раз подъемная сила крыла больше силы сопротивления модели.
В планирующем полете подъемная сила модели Y обычно равна весу модели, а сила сопротивления X в 10 — 15 раз меньше. А потому дальность полета I. будет в 10 — 15 раз больше высоты Н, с которой начался планирующий полет. Запишем аэродинамическое качество — К=10 — 15. Следовательно, чем легче модель, чем тщательнее изготовлена, тем большей дальности она может достигнуть. Чтобы полет был устойчивым, модель должна иметь определенную центровку: центр тяжести ЦТ должен совпасть с центром давления крыла ЦД или быть несколько впереди его. Центром давления называется точка приложения аэродинамической силы. У прямоугольного профилированного крыла ЦД находится примерно на первой четверти его ширины. Простые бумажные модели имеют профиль, как правило, очень тонкий либо вообще плоский. У таких крыльев центр давления находится в геометрическом центре, а у прямоугольных — на пересечении его диагоналей (см. рис. 3).
На этом же рисунке показано, как определять центр площади любой другой формы крыла. Вырежьте его из плотного картона, установите на ребро линейки и уравновесьте. Точка пересечения ребра линейки с линией, проведенной посередине крыла, и есть центр тяжести и центр давления.
Для простых моделей вам еще понадобится груз. Ведь у них нет двигателя, и силу тяги, толкающую модель вперед, создает ее собственная масса. Для ее увеличения и вклеивают в фюзеляж груз, вырезанный из фанеры или нескольких слоев плотного картона. Он обеспечивает и дальность, и достаточную устойчивость модели в полете.
Зная центр тяжести и центр движения, подбирают правильное положение крыла на модели. У тех, что запускаются с высокой скоростью, например, с катапульты, ЦТ должен быть впереди ЦД, а у свободно планирующих они совпадают. На прямолинейности полета особенно сильно сказывается «погибь» фюзеляжа — его искривление. А потому за его формой надо внимательно следить и в процессе регулировки, и во время запусков, так как при ударах о землю или препятствия он может деформироваться. И старайтесь запускать модель на открытом месте, там, где нет препятствий и людей. По окончании полета не рекомендуется брать модель за крылья, стабилизатор или киль.
Только изучив «поведение модели», определив ее траекторию и хорошо отрегулировав, можно запускать ее в больших залах или коридорах. Но помните, что, развив высокую скорость, она может поранить зрителей. Потому при запусках следите, чтобы предполагаемая траектория не была направлена в их сторону.
В отличие от кордовых, свободно летающей моделью невозможно управлять после старта. Однако можно отрегулировать ее так, чтобы она летела в нужном вам направлении.
Для управления в вертикальной плоскости (по тангажу) на самолетах служат рули высоты. На модели же достаточно отогнуть заднюю кромку стабилизатора вверх или вниз, и она будет соответственно набирать высоту и даже делать мертвую петлю или пикировать.
Для управления по крену достаточно отогнуть в противоположные стороны (вверх или вниз) задние кромки крыльев. На реальных самолетах в этом месте установлены специальные управляемые поверхности — элероны. Для управления в горизонтальной плоскости на самолетах применяются рули направления. На моделях этой же цепи достигают, отогнув в сторону заднюю кромку вертикального оперения. Если модель выполнена по схеме «бесхвостки», то есть без стабилизатора, задняя кромка крыла обеспечит вам управление и по крену, и по тангажу. У настоящих самолетов такие рулевые поверхности, выполняющие роль и элеронов, и руля высоты, называют элевонами.