Змей-самолет (ЮТ 1977 №7)
Перед вами рисунок необычной модели змея-самолета.
«Эффект Мангуса» теперь нетрудно объяснить. Суть его в следующем. Если цилиндр вращается вокруг своей оси, он увлекает во вращение и прилегающие к нему слои воздуха. В результате окружающий воздух движется относительно цилиндра не только поступательно, но еще и вращается вокруг него. В той зоне где направления поступательного и вращательного движений совпадают, результирующая скорость движения превосходит скорость потока, набегающего на цилиндр. С противоположной стороны цилиндра поток, возникающий из-зи вращения, противодействует поступательному потоку, и результирующая скорость падает. А из закона Д.Бернулли известно, что в местах, где скорость больше, давление понижено и наоборот. Поэтому-то с разных сторон на вращающийся цилиндр действуют разные силы. В итоге появляется результирующая сила, которая всегда направлена перпендикулярно воздушному потоку.
Объяснив эффект, физики еще долго не могли найти ему практическое применение. Но история науки и техники богата многими примерами, когда спустя много лет удалось сделать вредный эффект полезным. Первым кто на практике воспользовался «эффектом Мангуса», были... футболисты. Это так называемые крученые мячи, подаваемые с угловых ударов.
Вероятно, это первое успешное применение «эффекта Мангуса» и подтолкнуло мысль изобретателей.
Американский инженер Альфред Финн воспользовался эффектом для создания подъемной силы на цилиндрическом крыле самолета. Теоретически такой самолет должен был поднимать в воздух человека. Но он не полетел. Все дело в том, что хорошо спроектированный двигатель создает максимальную тягу при минимальной затрате энергии, то есть он должен действовать с наибольшим КПД. Движитель с вращающимися цилиндрами не обладает этим качеством. Цилиндрический профиль крыльев не самый лучший, струя от него всегда отрывается и завихряется. Еще он обладает значительным лобовым сопротивлением.
Но идею Альфреда Финна не нужно отвергать полностью. Воспользуемся ее главной частью. Итак, попробуем создать подъемную силу на вращающихся крыльях, но не цилиндрической а плоской формы с загнутыми краями. И уж конечно крыльев не таких размеров, которые бы смогли поднять человека.
Модель змея-самолета, которая изображена на рисунках, не требует для взлета много места и помощника. Ее можно запускать одному. Прежде чем приступать к изготовлению, внимательно изучите конструкцию, особенно последовательность сборки ротора. Подберите необходимые материалы. Учтите, что главное- это снижение веса. Конструктивно модель можно выполнить по-разному, да и размеры можно смело увеличить или уменьшить по желанию. Сначала необходимо подготовить чертежи. Основные детали модели: фюзеляж, крыло, шасси, наконечник крыла, ротор, стабилизатор и леер - все (исключая леер) вычертите на бумаге в натуральную величину. А потом приступайте к изготовлению деталей.
Ротор- главная и наиболее трудоемкая часть модели. Советуем начать с нее. Конструктивно (см. нижний рис.) это подшипник скольжения, закрепленный в фюзеляже. На токарном станке выточите из дюралюминия три втулки. Их внутренние и наружные диаметры подберите такими, чтобы подшипник вращался с минимальным трением. Во внутреннюю втулку забейте два деревянных стержня. Они образуют правую и левую оси для вращающихся крыльев. Внешние втулки надевать не нужно до тех пор, пока не будут изготовлены детали фюзеляжа.
Основной материал для фюзеляжа- пенопласт и сосновые дощечки или фанера, которые придают ему необходимую прочность. К центральной продольной дощечке с двух сторон приклейте две пластинки пенопласта. Советуем воспользоваться казеиновым клеем. Затем в корпусе сверлится отверстие для того, чтобы пропустить сквозь него втулки, образующие подшипник ротора. Окончательно втулки закрываются приклеенными с боков накладками из тонких дощечек или фанеры.
После того как к фюзеляжу вы приклеите стабилизаторы, его необходимо еще весь обклеить папирусной или конденсаторной бумагой, пользуясь казеиновым клеем. Дайте клею хорошо просохнуть, а затем покройте обшивку нитролаком.
На выступающие оси теперь последовательно надеваются крыло, шасси и наконечник крыла. Крыло собирается из четырех сосновых реечек (см. верхний рис.), концы которых приклеиваются с одной стороны к шасси, а с другой стороны к основанию. Это тоже ответственная операция. Необходимо рейки приклеить так, чтобы шасси и основание вращались в вертикальной плоскости. Лишь после этого можно натянуть на рейки предварительно раскроенный кусок шелка, саржи или плотной бумаги и приклеить их казеиновым клеем. Поверхности крыльев остается покрыть нитролаком.
Модель готова. Теперь необходимо ее сбалансировать- ни правая ни левая ее части не должны перевешивать. Если баланса нет, воспользуйтесь кусочками пластилина. Прикрепите его к шасси. Привяжите к модели леер из рыболовной лески диаметром 0.6-0.8 мм и попытайтесь ее запустить. Делать это нужно так. Змей-самолет устанавливается в конце ровной площадки. Леер отпускается длиной до десяти метров. Небольшой разбег. Обратите внимание: крылья модели начали вращаться вокруг оси. Змей поднимается выше, где скорость ветра больше. Крылья вращаются быстрее. И вот создаваемая ими подъемная сила, а это ни что иное как «эффект Мангуса», уже уравновешивает вес модели. Змей зависает над вами. Отпуская леер все больше и больше можно поднять его на 100-200 метров и выше.
Первые же полеты покажут вам, какую часть необычного воздушного змея можно усовершенствовать. Главное- постараться как можно больше снизить вес модели, сохраняя прочность.
В. Заворотов
