Оглавление:
- Немного истории
- Немного теории
- Как парит змей
- Зачем змею хвост
- Что значит уздечка
- Делаем змея
- Как запускать змея
И какой же русский не любит быстрой езды! И какой же мальчишка не мечтает запустить воздушного змея! «Папа, а давай змея сделаем!» И папа озадаченно скребет затылок: как сделать воздушного змея в домашних условиях? Элементарно просто. На первый случай не нужно ничего, кроме листа бумаги да катушки суровой или капроновой нитки. Но чтобы хорошо сделать, нужно хорошо знать, что делаешь. Приступим.
Немного истории
Воздушный змей – конструкция простая, но заслуженная. Именно он был первым изделием рук человеческих, поднявшим своего создателя в воздух.
Еще за 1000 лет до того, как в Европе начали раздуваться первые неуклюжие монгольфьеры, в китайской армии стояли на вооружении воздушные змеи-шпионы. Точнее, связки змеев на общем леере, имитировавшие стаю птиц. В роли соглядатая за передвижениями противника либо рекогносцировщика местности выступал специально обученный мальчик или малорослый и щуплый, но смышленый солдат.
Ныне воздушных змеев существует неисчислимое разнообразие: игровые, бойцовые (не боевые; бои воздушных змеев – захватывающее зрелище), спортивные, экстремальные, военные, специального назначения. Есть даже самый редкий и самый опасный вид спорта – бейсджампинг, когда человек в специальном костюме бросается с высоты, набирает в планировании скорость до 300 км/ч, а затем плавно приземляется. Аэродинамика бейсджампера такая же, как и у воздушного змея.
Немного теории
Для начала – несколько простейших понятий:
- Леер – веревочка или нитка, на которой змей удерживает его пилот.
- Уздечка – несколько ниток, которыми змей прикрепляется к лееру.
- Подъемная сила – вес груза, который способен поднять снаряженный змей. Снаряженным считается змей со 100 м (или 1 км для высотных змеев) леера и хвостом полной длины. Вес такой конструкции называют ее снаряженным весом.
- Несущая площадь – площадь проекции несущей поверхности змея на горизонтальную плоскость.
- Несущая способность – подъемная сила единицы несущей площади. Если змей несущей площадью в 0,25 кв.м поднимает вес в 400 г, то его несущая способность – 1600 г/кв.м.
- Аэродинамическое качество – понятие уже не элементарное. Но змей не знает тонких нюансов аэродинамики, поэтому для него аэродинамическое качество – отношение подъемной силы к снаряженному весу. Если змей поднимает те же 400 г при снаряженном весе в 50 г, то его аэродинамическое качество – 8.
- Центр давления (аэродинамический фокус) – геометрический центр несущей площади. Если вырезать ее из тонкого однородного материала, то центр давления совпадет с центром тяжести полученной фигуры.
Как парит змей
Аэродинамика простых змеев укладывается в три рисунка и особых пояснений не требует. Дадим лишь некоторые дополнения, без понимания которых змей не полетит.
Несущая плоскость на рисунках плоская условно. На самом деле несущая поверхность «правильного» змея под напором воздуха должна быть немного выгнута вверх, как профиль крыла первых бипланов. При этом аэродинамическое качество змея получится выше, и он сможет выше взлететь или поднять больший груз. Поэтому при изготовлении змея не нужно туго натягивать бумагу или пленку и приклеивать ее ко всем планкам. Достаточно закрепить за уголки.
Оптимальное значение угла атаки для змея – 10-15 градусов, причем оно зависит не столько от конструкции змея, сколько от силы ветра. Чем сильнее ветер, тем меньше нужен угол атаки.
Чтобы змей устойчиво парил, его аэродинамический фокус должен находиться чуть позади воображаемого пересечения леера с несущей плоскостью, и одновременно чуть позади центра тяжести змея. При заднем расположении центра давления змей будет стремиться встать на хвост и, чуть поднявшись, плюхаться на землю. Если же центр давления сдвинут вперед, змей лихо взлетает при малейшем ветерке, но тут же клюет носом и валится вниз.
Как сделать мангал на даче своими руками? Самые интересные идеи.
Как сделать своими руками кормушку для птиц? Ответ - в нашей статье.
Главный враг любого змея – вибрация его передней кромки. От нее завихрения распространяются под несущую поверхность; происходит, как говорят авиаторы, срыв потока, и змей полностью теряет несущие свойства. Большинство неудачных запусков проверенных конструкций в подходящий ветер случается именно из-за такого «флаттера».
Чтобы избежать вибрации, переднюю кромку змея подкрепляют: проклеивают, согнув вдвое и заложив в сгиб нитку, или подкрепляют планкой. Второй способ надежнее, но увеличивает вес змея.
Зачем змею хвост
Хвост – важнейшее средство регулировки летучести змея. Он изменяет одновременно как весовую, так и аэродинамическую балансировку змея. При правильно подведенной уздечке, изменяя длину и аэродинамическое сопротивление хвоста (бантиками, помпонами, метелками и т.п.) можно точно настроить змей под ветер.
Но хвост хорошо цепляется за воздух, поэтому опытные «змеенавты» стараются обойтись без него, подбирая расположение точек крепления уздечки. Все змеиные рекорды установлены на бесхвостых змеях. «Профи» хвост необходим только для змеиных боев, когда на первый план выходят маневренность и управляемость. Начинающим же нужно запускать только хвостатого змея.
Что значит уздечка
Второй элемент, обеспечивающий змею летные качества – уздечка. Правильная уздечка состоит из двух нитей, а мнимое продолжение леера проходит через центр тяжести змея или чуть впереди него. Однако новичку запустить такой змей и управлять им трудно, поэтому начинающим рекомендуется трехповодковая уздечка (кроме змея – монаха, о котором ниже). Третий поводок пускают к хвосту змея.
Проверяют уздечку так: змей без хвоста кладут на спину и поднимают за леер. С двухповодковой уздечкой он должен висеть горизонтально или чуть носом кверху. В трехповодковой уздечке все нити должны быть равномерно натянуты, а мнимое продолжение леера проходить через треть длины змея от носа.
Делаем змея
Перед тем, как браться за змея самому, посмотрите на примере, как сделать воздушного змея в домашних условиях. Видео покажет вам, как его делают другие. А затем пойдем от простого к сложному. Наверняка же захочется, раз взлетев, и подняться повыше, и полетать подольше, и зрителей удивить. Итак.
Змей-монах
Змея-монаха назвали так потому, что он издали похож на капюшон монашеского балахона. А еще говорят, что его придумали тибетские монахи, которым шелк на обтяжку каркаса, как предмет роскоши был воспрещен; дерево же в Тибете – величайшая ценность.
Поэтому змей-монах – как раз и ответ на вопрос: как сделать воздушного змея в домашних условиях из бумаги, и ничего более. Процедура изготовления ясна из рисунка и чрезвычайно проста. Нужно только сообразовывать плотность бумаги с размерами змея: ведь на него давит ветер. Советы сделать змея-монаха из газетного листа – на совести их невежественных авторов.
Змей-монах по природе своей прекрасно отцентрован, поэтому его можно сразу запускать на двухповодковой уздечке, балансируя хвостом. Хвост нужен легкий, из тонкой нитки. И змей-монах не любит сильного ветра, мнется и падает.
Плоские змеи
Плоские змеи – самые известные. Каркас – рейки из сосны, липы или другого легкого дерева достаточной прочности. Обшивка – бумага или пленка. Бумага здесь не обеспечивает прочность и устойчивость всей конструкции, поэтому ее лучше брать полегче, но прочную на разрыв – папиросную, рисовую, микалентную.
Но лучше всего парят змеи из пленки. Полиэтилен и ПВХ мало подходят – и тот, и другой хорошо тянутся, из-за чего передняя кромка получается неустойчивой. Кроме того, полиэтилен не клеится, и винил тяжел. Вообще же лучший материал для змея – пленка ПЭТФ (полиэтилентерефталат) или акрил. Рулончики можно встретить в продаже в канцелярских магазинах. При толщине 0,02 мм ПЭТФ рукой не разорвать, не тянется, клеится суперклеем.
Конструкция же каркаса змея – на ваше усмотрение. Несколько образцов можно видеть на рисунке. Один лишь совет: соединения реек накрест часто рекомендуют делать, проткнув их предварительно насквозь. В наше время это анахронизм, да и тонка рейка может лопнуть. Перевяжите стык ниткой несколько раз накрест, туго, затем, придерживая рейки в нужной конфигурации, капните на стык суперклея – и все, схвачено намертво.
Лучковый змей
Модификация плоского змея. Каркас – всего из двух реек, что обеспечивает минимальный вес. Одновременно передняя рейка дает очень жесткую переднюю кромку. По отношению прочности и жесткости к весу лучковый змей подобен треугольному крылу.
Однако, как и самолет с треугольным крылом, лучковый змей очень верткий и чуткий к ветру. Поэтому новичкам запустить его бывает трудновато. Но зато опытный «змеебоец» с лучковым змеем может одолеть суперсовременного фирменного противника из углепластика и дакрона.
Коробчатый змей
Для самодельного змея – конструкция достаточно солидная, но в исполнении не очень сложная. Коробчатому змею не нужен хвост – центровку регулируют, перемещая точку крепления леера по уздечке из цельной провисающей нитки. Поэтому коробчатый змей грузоподъемен: при указанных на рисунке размерах он может поднять, к примеру, цифровую фотокамеру, и вы получите, предварительно включив ее на серийную съемку, снимки с высоты птичьего полета.
Однако коробчатый змей склонен к вибрации кромок, поэтому их нужно проклеивать с ниткой, как описано выше. Если все равно не взлетает, подсунуть в передние углы под обшивку половинки зубочисток остриями внутрь, чтобы не порвать обшивку; это дополнительно натянет ее.
Коробчатый змей легко сделать разборным, собрав распорки на шарнирах из проволочки. Обшивку тогда привязывают к лонжеронам, выпустив для этого из углов при проклейке концы ниток.
Коробчатый змей хорошо держится в воздухе лишь при достаточно сильном ветре. Его усовершенствование – треугольный коробчатый змей с дополнительным крылом – сложнее по конструкции, и не может быть разборным, но имеет еще большее аэродинамическое качество и взлетает при легком ветерке без разбега.
Змей-дельтаплан
Одно из самых удивительных изобретений человечества – крыло Рогалло. До него не додумался никто – от древних китайцев до создателей МИГов, «Миражей» и «Фантомов». Только в конце 40-х, когда началась космическая гонка, перед НАСА встал вопрос: как опускать возвращаемые капсулы космических кораблей на землю. По парашютам Америка тогда была в каменном веке по сравнению с СССР, да и сейчас отнюдь не опережает Россию.
И тогда работавший в НАСА поляк Франтишек Рогалло, которого американцы перекрестили во Френсиса, в 1951 г. изобрел мягкое дельтавидное крыло. Его летные качества на малых скоростях не уступали спортивному планеру при предельной простоте конструкции. В космосе крыло Рогалло не прижилось, но породило дельтапланы. Тут уж авиаторы постарались: современные дельтапланы далеко ушли вперед от первоначальной конструкции.
Тем не менее дельтавидное мягкое крыло осталось простым, и особенно подходящим для змея. Большинство фирменных змеев делаются по такой схеме. Но «дельтазмея» можно сделать и самому, причем он будет сочетать в себе из самые лучшие качества, кроме высотности: крыло Рогалло не выносит разреженного воздуха. Схема же – на рисунке.
Высотные змеи
Высотные змеи могут подниматься на высоту более 1 км при свежем ветре. Это уже вполне профессиональные аппараты, используемые метеорологами и военными – для радаров они невидимы. Но они также доступны для самостоятельного изготовления.
На рисунке справа – змей Поттера; слева – двойной треугольный змей Ульянина. И тот и другой произошли от коробчатого змея. По высотности и грузоподъемности равноценны. Если для леера взять дакроновую леску, то у любителя такой змей может забраться на 1 км и выше.
Сделать 3d очки своими руками - это возможно!
Как запускать змея
Ветер
Для змеев нужен ветер от слабого до свежего – 2-5 баллов. Оптимально – 3-4 балла. Определять его силу удобно по высоким деревьям: если листва трепещет, запускать уже можно; если сучья качаются – запускать еще можно.
Определять ветер «на палец» или как-то еще снизу не нужно: может дуть «низовка», и змей, взмыв, попадет в затишье и упадет. Или наоборот: внизу тихо, а уже в 10-12 м над землей хорошо дует. Запустив змея с разбега, можно удивлять прохожих мнимым «колдовством».
Старт
Есть три способа запуска змея:
- В одиночку – змея ставят на хвост; плоского или «дельту» чем-то подпирают. Отходят против ветра, сматывая леер с катушки, на 20-25 м, резко дергают леер и бегут. Когда змей взмыл и поймал ветер, отпускают леер, насколько нужно. Запуск в одиночку возможен только при ровном умеренном ветре.
- Вдвоем с разбега. Пилот отходит против ветра; помощник держит змея над головой под стартовым углом атаки – 25-40 градусов. Затем оба бегут. Когда змей начинает рваться из рук, помощник его отпускает и окликает пилота; дальше – как в предыдущем пункте.
- Вдвоем с места. Так можно запускать коробчатые и дельтавидные змеи при умеренном свежем ветре. Процедура – как в предыдущем пункте, но оба стоят, а помощник подбирает угол атаки, пока змей не начнет вырываться. Тогда отпускает – и все, летим.
Управление змеем
Управление игровым, спортивным или бойцовым змеем не проще, чем радиоуправляемой пилотажной моделью самолета. Новичку же достаточно знать следующее:
- Плавное подтягивание и отпускание леера перемещает змей по горизонтали: угол наклона леера держится в пределах 15-30 градусов.
- Резкое подтягивание правильно отцентрованного змея заставляет его опустить нос. Угол атаки уменьшается, змей снижается на несколько метров.
- Резкое отпускание леера дает обратный эффект: змей немного задирает нос и поднимается. Для резкого отпускания нужно, придерживая леер левой рукой, смотать его с катушки, чтобы провис до щиколоток, и выпустить из левой руки.
Хорошего вам ветра и удачных запусков!
