Юный техник, 2004 № 04 - Журнал «Юный техник»

Вместимость топливного бака… 90 л

Разгон до 100 км/ч… 5,1 с

Расход топлива в городе… 26 л/100 км

ПОЛИГОН

Самолеты, шестокрылы, бабочки, или у кого лучше крылья?

Вы, наверное, знаете: чтобы планер или самолет хорошо летал, у него должны быть длинные и тонкие крылья. Согласно теории, до и практике, крыло в полете охвачено кольцевым вихрем. Он движется под крылом навстречу набегающему воздуху и «подталкивает» крыло вверх. Над крылом же вихрь увеличивает скорость обтекающего его воздуха, понижает его давление ниже атмосферного. Благодаря двум этим силам, направленным вверх, самолет, собственно, и летит. А чем крыло длиннее, тем дольше вихри на нем держатся. Именно потому специалисты идут порой на огромные затраты, чтобы придать летательному аппарату высокие параметры.

Так, например, крылья американского самолета «Вояджер», облетевшего земной шар, представляют собой настоящее ювелирное изделие. При размахе около 40 м они имеют оболочку из углепластика толщиною в 0,6 мм, которая изнутри подкреплена пенопластом и сотовыми панелями. Они так нежны, что при неосторожном обращении их можно проткнуть пальцем.

Для обычного самолета такие крылья слишком нежны и дороги. Поэтому здесь ставят крылья относительно толстые, с небольшим удлинением. Они, как правило, имеют каркас и прочную металлическую обшивку, по которой даже можно ходить. Правда, от применения таких крыльев аэродинамическое качество самолета снижается и обычно лежит в пределах от 7 до 15 (для сравнения: у планеров этот параметр достигает 30).

Это приводит к увеличению расхода топлива, да и крылья такой конструкции все же достаточно тяжелы. Между тем, природа нашла другой путь. Взгляните на шерстокрыла (рис. 1).

Крылья его — это всего лишь тонкая кожица, натянутая между «руками» и «ногами». Если у обычного самолета размах крыльев примерно в 10–15 раз больше их хорды (ширины), то здесь, наоборот, размах меньше, чем ширина.

С точки зрения классической теории, шерстокрыл, прыгнув с дерева высотой 10 м, пролетит не более 10 м. Но натуралисты не раз видели, как эти зверьки при таких обстоятельствах пролетали расстояние до 160 м.

Почему так — точного ответа пока нет. Возможно, шерсть успокаивает мелкие вихри, возникающие в пограничном слое у самой поверхности крыла, и тем снижает сопротивление. Возможно, дело в другом. Но это не мешает вам поставить несколько экспериментов на моделях. Тем более что ваши опыты будут не только интересны, но и могут оказаться полезны для науки.

В 1870 году француз Альфонс Пено изобрел резиномотор для летающих моделей, что чрезвычайно облегчило их создание. В том же году он совместно с фабрикантом Дандрие выпустил серию летающих игрушек (рис. 2).

Это были своеобразные «бабочки» с неподвижными, как у самолета, крыльями и резиномотором, который приводил в действие пропеллер, стилизованный под усики бабочки.

Бабочка Дандрие могла взлетать вертикально, как вертолет, и горизонтально, как самолет. Резина мотора при закручивании натягивается, потому каркас модели делали из стальной проволоки диаметром 1 мм. Обтягивали модель легкой, ярко расписанной накрахмаленной тканью. Такие игрушки выпускались более пятидесяти лет.

Бабочка из стальной проволоки очень удобна для массового производства, но слишком тяжела. Потому вам лучше сделать каркас из алюминиевой проволоки. Резиновый мотор же следует изготовить в виде отдельной съемной конструкции (рис. 3).

Для этого подойдет жесткая, прямолинейная, тонкостенная пластмассовая трубка диаметром 10–12 мм, применяемая для прокладки электропроводки (ее можно купить на любом рынке стройматериалов). В трубке размещается жгут из авиамодельной резинки. С одного конца он крепится к упорному крючку, с другого — к крючку вала пропеллера, сделанного из стальной проволоки диаметром 1,5–2 мм. Вал проходит через стальную шайбу и опорный подшипник. В простейшем случае роль подшипника может выполнять стеклянная бусинка. Им может послужить также бронзовая или латунная шайба бочкообразной формы, которую несложно выточить напильником, зажав в патроне электродрели.

Лучшая смазка для этого узла — графитовый порошок от мягкого карандаша. Но лучше все же применить миниатюрный шарикоподшипник.

Жгут резиномотора смажьте глицерином. Таким образом, у вас получится резиновый двигатель в виде отдельного узла. При помощи резинки его можно будет крепить к моделям разной конструкции.

Мотор можно снабдить пропеллером, оформленным, как усики бабочки. Он очень хорош с чисто художественной точки зрения, но имеет низкий КПД. Лучше поставить сделанный по всем правилам винт от игрушечной модели вертолета.

Теперь о крыльях. Их проще оклеить лавсановой пленкой при помощи любого подходящего клея. После того как клей засохнет, пленку можно осторожно погреть утюгом, чтобы расправить складки. Так можно делать очень красивые летающие игрушки.

Эксперименты по аэродинамике крыла шерстокрыла или белки-летяги, которая планирует не хуже, желательно начать с изучения чучела в каком-нибудь музее. Первые опыты можно провести, оклеивая каркасы бабочек бархатной бумагой, бархатом, искусственным мехом. При этом нужно учесть, что такая обшивка может оказаться тяжеловата. Тогда придется ставить более сильный резиновый двигатель. Вероятно, стоит подумать об искусственном, легком, пушистом, но непроницаемом для воздуха материале. Это может быть, например, лавсан, оклеенный старым пушистым шерстяным платком.

На всякий случай приведем способ производства бархатной бумаги и ткани, запатентованный во Франции. На смазанную резиновым клеем основу насыпают мелко настриженные лавсановые нитки-ворсинки. После этого ее помещают между пластинами конденсатора, соединенного со школьным высоковольтным преобразователем «Разряд». Под действием электрического поля ворсинки встают дыбом и засыхают в таком положении. Так можно сделать легкое покрытие, имитирующее крыло шерстокрыла.

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

ВЫСТАВКИ В МОСКВЕ

Экспоцентр «Красная Пресня»

ИНТЕРМЕБЕЛЬ-2004

• Мебель для офисов, домов и квартир.

1.06.2004 — 4.06.2004

МЕТАЛЛООБРАБОТКА-2004

• Инструменты, станки и спецоборудование для обработки металлов и сплавов.

1.06.2004 — 4.06.2004

КОТТЕДЖ-2004

• Деревянные и кирпичные дома, оборудование и материалы для строительства и ремонта.

7.06.2004 — 11.06.2004

НАУКА-2004

• Научные приборы, оборудование для лабораторий.

7.06.2004 — 11.06.2004

МИР СТЕКЛА-2004

• Приборы и оборудование для стекольной промышленности. Изделия из стекла.

7.06.2004 — 11.06.2004

НЕФТЕГАЗ-2004

• Оборудование для разведки и добычи нефти и газа.

21.06.2004 — 25.06.2004

ИНЛЕГМАШ-2004

• Оборудование и изделия легкой промышленности.

21.06.2004 — 25.06.2004

ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ

Носим воду в решете?

Поверхностное натяжение жидкости, казалось бы, не очень значительный физический фактор. Между тем, он может послужить основой многочисленных опытов и даже своеобразных фокусов.

Еще Галилей обратил внимание, что смазанная жиром иголка может лежать на поверхности воды. Кажется, этот факт противоречит закону Архимеда. Но не торопитесь с выводами. Заставить иголку плавать — подлинное экспериментаторское искусство. Ведь если иголка «прорвет» поверхностную пленку, она тотчас потонет.

Проще научить плавать стальное лезвие безопасной бритвы. Главное, чтоб оно не побывало до этого в мыльном растворе, уменьшающим силу поверхностного натяжения. Сполосните его водой, вытрите насухо и аккуратно положите на воду. Оно поплывет, удерживаемое силами поверхностного натяжения воды, хотя должно сразу утонуть.

А все потому, что в жидкости поверхностный слой молекул подобен туго натянутой эластичной пленке. Величина поверхностного натяжения зависит от вида жидкости. Наиболее прочная поверхностная пленка у расплавленных металлов, например, у ртути. Вода — уникальная жидкость. У нее аномально высокое поверхностное натяжение — 72,7 мН/м.

Наличие примесей в жидкости уменьшает их поверхностное натяжение. Так, у минеральной воды оно меньше, чем у дистиллированной. Поверхностно-активные вещества, такие как шампуни и мыло, уменьшают поверхностное натяжение и в то же время увеличивают эластичность поверхностной пленки. Силы взаимодействия молекул жидкости получили название когезионных. Если жидкость соприкасается с твердой поверхностью, то со стороны молекул твердого тела на молекулы жидкости тоже действуют силы притяжения.