Изобретай. Мысли. Твори.

Кому из вас приходилось хоть раз запускать воздушного змея? Все ли знают, какие бывают воздушные змеи и когда появились?

Первый воздушный змей поднялся в небо 25 веков назад. Тогда ещё никто не мог объяснить, почему взлетает воздушный змей и какие силы действуют на него в полете.

Воздушные змеи запускали для забавы и увеселений, например, в странах Востока, устраивались битвы воздушных змеев – в небо запускали двух змеев, предварительно смазав клеем и посыпав толченым стеклом бечевки, удерживающие их на привязи. Кому первому удавалось перепилить бечёвку противника, тот и считался победителем.

Позднее воздушные змеи стали использовать и для научных целей. Американский физик Бенджамин Франклин в своих опытах по изучению атмосферного электричества использовал очень большие воздушные змеи, подъемная сила некоторых из них была настолько велика, что ученому с трудом удавалось удерживать их на привязи. Воздушные змеи помогли Франклину доказать электрическое происхождение молнии, установить наличие двух зарядов положительного и отрицательного – и проверить идею молниеотвода.

В начале прошлого века воздушные змеи широко применялись и для метеорологических исследований, с их помощью ученые поднимали приборы на высоту более 1000 м и измеряли скорость ветра, температуру и влажность воздуха, атмосферное давление.

И в настоящее время интерес к воздушным змеям не потерян - творческая мысль изобретателей многих стран рождает все новые и новые конструкции змеев: дископланов, махолётов и т. д.

Мы расскажем о двадцати трех воздушных змеях. В данной подборке есть и простые, нетрудоёмкие модели, есть и посложнее. Среди них нет двух одинаковых: все воздушные змеи отличаются друг от друга либо своими лётными качествами, либо конструкцией, либо технологией изготовления.

Любой воздушный змей из этой подборки можно сделать своими руками. Итак, воздушные змеи...

Почему взлетает воздушный змей? Ответить на этот вопрос нам поможет упрощённый чертеж (рис. 1). Пусть линия АВ изображает разрез плоского воздушного змея. Предположим, что наш воображаемый воздушный змей взлетает справа налево под углом А к горизонту или набегающему потоку ветра. Рассмотрим, какие силы действуют на воздушный змей в полёте.

Плотная масса воздуха препятствует движению воздушного змея на взлете, другими словами, оказывает на него некоторое давление, обозначим его F1. Теперь построим так называемый параллелограмм сил и разложим силу F1 на две составляющие - F2 и F3. Сила F2 толкает воздушный змей от нас, а это значит, что при подъёме она снижает его первоначальную горизонтальную скорость. Следовательно, это сила сопротивления. Другая же сила (F3) увлекает воздушного змея вверх, поэтому назовем её подъёмной. Мы определили, что на воздушного змея действуют две силы: сила сопротивления F2 и подъемная сила F3.

Поднимая воздушного змея в воздух (буксируя её за леер), мы как бы искусственно увеличиваем силу давления на поверхность воздушного змея, то есть силу F1. И чем быстрее мы разбегаемся, тем больше увеличивается эта сила. Но сила F1, как вы уже знаете, раскладывается на две составляющие: F2 и F3. Вес воздушного змея  постоянный, а действию силы F2 препятствует леер, увеличивается подъемная сила – воздушный змей взлетает.

Скорость ветра возрастает с высотой, вот почему при запуске воздушного змея  стараются поднять его на такую высоту, где ветер мог бы поддерживать модель в одной точке. В полёте воздушный змей всегда находится под определенным углом к направлению ветра, попробуем определить этот угол.

Возьмем и точно по центру прикрепим прямоугольный лист картона (рис. 2) к оси О-О. Предположим, что лист вращается вокруг оси без трения и что в любом положении он находится в состоянии равновесия, допустим, ветер дует с постоянной силой перпендикулярно плоскости листа. Естественно, что в этом случае он не сможет повернуть лист вокруг оси О-О, поскольку действие его распределяется равномерно на весь лист. Теперь попробуем установить лист под некоторым углом к ветру. Мы увидим, как воздушный поток тотчас возвратит его в первоначальное положение, то есть поставит под прямым углом к направлению ветра. Из этого опыта следует: половина листа, наклоненная в сторону ветра, испытывает большее давление, чем та, которая находится с противоположной стороны, поэтому, чтобы плоскость листа оставалась в наклонном положении, нужно поднять ось вращения О-О. Чем меньше угол наклона листа, тем выше нужно передвигать ось. Так определяется центр давления, а сила ветра, поддерживающая плоскость в наклонном положении, - это подъемная сила, приложенная в центре давления. Но угол наклона воздушного змея не остается постоянным: ведь ветер никогда не дует с одной и той же скоростью. Вот почему, если бы мы привязали к воздушному змею бечевку в одной точке, например, в точке совпадения центра давления и центра тяжести, он попросту начал бы кувыркаться в воздухе. Как вы поняли, положение центра давления зависит от угла, а и при порывистом ветре эта точка постоянно смещается. Поэтому, чтобы сделать воздушный змей более устойчивым, к нему привязывают уздечку из двух-трёх и более бечевок.

Проделаем еще один опыт – возьмем палочку АВ (рис. За), пусть она тоже символизирует сечение плоского воздушного змея, подвесим ее за нитку в центре так, чтобы она приняла горизонтальное положение. Затем прикрепим недалеко от её центра тяжести грузик P, имитирующий центр давления. Палочка сразу же потеряет равновесие и примет почти вертикальное положение, а теперь попробуем эту палочку (рис. 3б) подвесить на двух нитках и снова привяжем к ней тот же грузик: палочка сохранит равновесие при любом положении грузика. Этот пример наглядно демонстрирует значение уздечки, которая позволяет свободно перемещать центр давления, не нарушая равновесия.

Почему взлетает воздушный змей, мы разобрались. Теперь попробуем рассчитать его подъемную силу.

Подъемная сила воздушного змея определяется по формуле:

Fз=K*S*V*N*cos(a), где

К=0,096 (коэффициент), S - несущая поверхность (м2), V - скорость ветра (м/с), N - коэффициент нормального давления (см. таблицу) и a - угол наклона.

Пример. Исходные данные: S=0,5 м2; V=6 м/с, a=45°.

Находим в таблице коэффициент нормального давления: N=4,87 кг/м2. Подставляем величины в формулу, получаем:

Fз=0,096*0,5*6*4,87*0,707=1 кг.

Расчёт показал, что этот воздушный змей будет подниматься вверх только в том случае, если его вес не превысит 1 кг.

Лётные качества воздушного змея во многом зависят от отношения его веса к несущей поверхности: чем меньше отношение этих величин, тем лучше летает модель.

Из чего можно сделать воздушный змей. Для постройки моделей воздушных змеев используйте легкие и прочные материалы. Запомните: чем легче воздушный змей, тем проще его запустить, тем лучше он будет летать. Каркас воздушного змея склеивайте из тонких ровных реек-дранок – сосновых, липовых или бамбуковых. Небольшие модели воздушных змеев обшивайте тонкой бумагой (лучше цветной), фольгой или, в крайнем случае, газетой, а змеи покрупнее – тканью, полиэтиленовой или лавсановой пленкой или даже тонким картоном. Отдельные узлы и детали соединяйте между собой нитками, тонкой проволокой, клеем. Намотанные на деталь нитки обязательно смазывайте клеем. Для уздечек и леера подберите тонкую прочную нить.

Простые воздушные змеи – бумажные модели воздушных змеев для начинающих. Одни можно сделать за час-два, а другие - всего за несколько минут. Такие воздушные змеи хорошо летают и не требуют сложного управления.

Вначале расскажем о бумажных птичках – опыт многих исследователей показал, что изогнутая поверхность воздушного змея обладает большей подъемной силой и устойчивостью, чем такая же по размеру, но плоская.

Простейшие воздушные змеи американского инженера Раймонда Ниннея удивительно похожи на маленьких птичек, они хорошо летают, демонстрируя в полете отличную устойчивость. На рисунке 1 их несколько (см. а, б, в). Всего за две-три минуты изобретатель вырезает из плотной бумаги или тонкого картона, шпона, фольги прямоугольник (соотношение сторон 4:5) и сгибает из него птичку. Затем прикрепляет к корпусу в одном или двух местах уздечку – и воздушный змей готов, таким способом можно делать модели воздушных змеев любых размеров – все зависит от прочности материала.

Следующая конструкция воздушных змеев (рис. 2а) разработана американским изобретателем Даниэлем Карьяном. Не правда ли, она чем-то напоминает птичек Ниннея? Обратите внимание, что этому воздушному змею жесткость придает каркас, собранный из сосновых или еловых палочек, и замкнутые в полукольцо крылья. Для обшивки каркаса воздушного змея автор предлагает использовать ткань: шелк, саржу, тонкое полотно. Желающие могут поэкспериментировать с двух- или трёхкрылой конструкцией воздушного змея. Изобретатель считает, что, если на длинный стержень прикрепить несколько геометрически подобных крыльев, получится очень забавный воздушный змей (рис. 2б).

И птички Раймонда Ниннея, и змеи Даниэля Карьяна будут летать даже в больших комнатах и коридорах, но с одним условием: запускающий их человек должен перемещаться с постоянной скоростью.

Плоские воздушные змеи.

Сначала все воздушные змеи снабжались мочальными хвостами. Как-то раз канадский метеоролог Эди, много занимавшийся воздушными змеями, обратил внимание, что жители одной малайской деревеньки пускали бесхвостых воздушных змеев неправильной четырехугольной формы. Наблюдения помогли метеорологу сконструировать свой воздушный змей, который вы можете видеть на рисунке 3. Этот четырехугольник с попарно равными сторонами напоминает параллелограмм. Такая фигура получается, когда складывают основаниями два треугольника, из которых один, АВД, - равносторонний, а другой, АСВ, - равнобедренный, причем АВ:СД как 4:5. Сторона АВ по концам стянута металлической струной чуть меньшего размера. Поэтому она слегка выгнута. Уздечка прикреплена в точках О и Д, а ткань (обшивка) натянута в верхней части, где образует две небольшие складки. Под действием ветра воздушный змей выгибается и приобретает форму тупого клина. В полёте его передние кромки как бы отбрасывают набегающий поток воздуха в обе стороны, поэтому воздушный змей устойчив.

Спустя сорок лет англичанин Г. Ирвин улучшил конструкцию воздушного змея Эди (рис. 4).

Известно, что срыв потока воздуха за передней кромкой приводит к образованию области завихрений над тупоугольным воздушным змеем. В результате при порывистом ветре устойчивость нарушается. Ирвин сделал просто – он вырезал в обшивке два треугольных окна, и набегающий поток стал устремляться в эти окна. Положение воздушного змея в полете стабилизировалось.

Модель воздушного змея, изображенная на рисунке 5, предложена французом А. Милье. Она состоит из деревянной рейки АВ, стянутой струной в дугу (хорда АВ составляет 9/10 длины рейки). В точках О и О1 к рейке крепятся две одинаковые планки СД и EF (АО1=ОВ=0,2*АВ). Подобно рейке АВ, планки тоже стянуты струной в дугу и образуют в плане равносторонний шестиугольник. Концы всех реек скреплены еще одной струной, проходящей через вершины шестиугольника.

Воздушный змей, который вы видите на рисунке 6, хорошо известен в Корее. Его четырехугольная рама, склеенная из бамбуковых палочек, обтянута тканью. Если размер двух сторон принять равным 800, а двух других - 700, то диаметр отверстия посередине должен быть 300 мм.

Посмотрите на рисунок 7. Эту модель воздушного змея, похожую на хищную птицу, придумал американец Сэнди Ланга. Изобретатель впервые попробовал испытать на ней принципы полета, заимствованные у природы. Фюзеляж и хвостовое оперение воздушного змея Ланга сделал из одной деревянной рейки. С одного конца он расщепил её, а в отверстия деревянной втулки вставил круглые рейки несущих крыльев воздушного змея. Расщепленную часть хвоста, концы крыльев и нос связал толстой леской - получилась очень гибкая конструкция воздушного змея. А рейки крыльев еще и подрессорил резиновыми амортизаторами. Воздушный змей Ланга чутко реагирует на малейшие порывы ветра. В полете он, словно бабочка, взмахивает крыльями, меняя тем самым и величину подъемной силы, и силу сопротивления, и устойчивость.

Коробчатые воздушные змеи.

На рисунке 8 изображен один из вариантов коробчатого воздушного змея, В полёте он устойчив, потому что его несущие плоскости ориентированы к набегающему потоку под оптимальным углом атаки (подъемная сила, возникающая на них, больше). Кроме того, поперечное сечение воздушного змея может быть не только квадратным, но и ромбическим. Для ромбического отношение между вертикальной и горизонтальной диагоналями равно 2:3. Глубина коробки составляет 0,7 длины большей стороны воздушного змея.

Каркас воздушного змея состоит из четырёх продольных и четырёх распорных реек прямоугольного сечения. На рисунке показано, как соединяются распорка с продольной рейкой.

А вот русский изобретатель Иван Конин предложил конструкцию коробчатого воздушного змея, несколько напоминающего самолёт. У него два крыла (рис. 9). Благодаря им воздушный змей быстрее поднимается вверх, сохраняет устойчивость в полете и не опрокидывается при внезапных боковых порывах ветра.

Есть ещё варианты конструкций воздушных змеев посложнее. И по конструкции, и по использованию материалов, и по времени изготовления эти летательные аппараты отличаются от предыдущих. Они более современны и сложны. Но, наверное, тем приятнее будет опытным моделистам повозиться с ними: разобраться в схеме, понять принцип полёта, уловить некоторые особенности.

Воздушные змеи на реактивной тяге.

Многие из вас, вероятно, наблюдали, что, если река широко разливается, скорость ее течения становится значительно меньше. И наоборот: в узком месте скорость потока резко увеличивается. В воздухе, как и в воде, тоже действует этот физический закон. Попробуйте направить воздушный поток в широкий конец конической трубы (суживающийся диффузор), и вы увидите, как изменится скорость воздухе: на выходе она будет больше, чем на входе. Чтобы на практике получить реактивную тягу (а именно так можно расценить изменение скорости потока в трубе), требуется одно условие: закрепить диффузор на большой пластине.

Когда плоский воздушный змей находится в воздухе, под ним создается зона повышенного давления, а над ним - пониженного. Под влиянием разности давлений поток воздуха врывается в диффузор и проходит по трубе. Но диффузор конический, поэтому скорость выходящего потока будет больше входящего (вспомним реку). Значит, диффузор работает как реактивный двигатель.

На рисунке 1 вы видите воздушный змей англичанина Фредерика Бенсона, в конструкции которого использован эффект диффузора. Изобретатель утверждает, что реактивная тяга не только увеличивает скорость подъема воздушного змея, но и придаст ему дополнительную устойчивость в полёте.

Устроен реактивный воздушный змей довольно просто. Две прямоугольные поперечины скреплены в центре крест-накрест и связаны по краям прочной нитью. На этот каркас установлен согнутый из плотной бумаги или фольги диффузор. Обшивка обычная: бумага, ткань...

Воздушные змеи по принципу аппаратов на воздушной подушке (АВП).

Известно, что АВП приподнимаются благодаря разности давлений: под днищем давление всегда больше, чем сверху. А устойчивость аппарата создается особым устройством, равномерно распределяющим поток газа по всему периметру.

Американский инженер Франклин Белл доказал, что и в воздухе могут летать аппараты, подобные АВП. Фантазия? Нет. Модель воздушного змея – тому свидетель (рис. 3).

Гладкие днище и борта, небольшой киль, плавные обводы корпуса воздушного змея – сложная конструкция. Но зато набегающий поток воздуха без срывов и завихрений обтекает корпус воздушного змея и легко поднимает змей. Нетрудно заметить, что эти аэродинамические преимущества эффективны не только при наборе высоты. Загнутые борте корпуса воздушного змея неплохо стабилизируют положение змея в воздухе на большой высоте. И последнее. Приглядитесь: не правда ли, в продольном сечении модель воздушного змея чем-то напоминает быстроходную моторную лодку?

Воздушные змеи в форме парашюта.

Принято считать, что на парашюте спускаются только вниз. Поднимать человека вверх, даже в восходящем потоке, парашют не может. Но группа польских инженеров попыталась опровергнуть это мнение. Они доказали, что при некоторых условиях парашют может подниматься вверх.

Вспомним знакомую с детства игру. Если на маленький парашют – семечко одуванчика – подуть снизу, он поднимется вверх. Конечно, сравнивать одуванчик и современный парашют можно лишь условно – вертикально восходящую струю воздуха польские изобретатели создают мощными вентиляторами. Но ведь и обычный ветер нельзя сбрасывать со счетов, утверждает американец Джек Кармен и предлагает игрушку – воздушный змей-парашют (рис. 4).

Воздушный поток ударяет в слегка наклоненный купол парашюта и поднимает его вверх. Для стабилизации полета к воздушному змею-парашюту прикреплен хвост, а в центре под куполом закреплена телескопическая трубка. Она служит одновременно и жёстким каркасом, и регулятором положения центра тяжести модели.

Воздушные змеи в форме диска.

Неплохую устойчивость в полёте воздушный змей приобретет в том случае, если придать ему форму диска. Один из вариантов летающего диска представлен на рисунке 2. Модель очень похожа на два невысоких конуса, сложенных вместе. Но конусы плохо будут летать, считает изобретатель Вильбур Бодель из Швейцарии, поэтому он дополняет конструкцию воздушного змея килем, а также небольшим грузиком, смещающим центр тяжести вниз (таким образом увеличивающим устойчивость аппарата), и отверстием в нижней части обшивки. Но для чего нужно это отверстие?

На высоте ветер дует сильнее, чем у земли. А это значит, что изменяется не только его скорость, но и давление. Нельзя ли использовать перепады давления для создания дополнительной реактивной тяги для воздушного змея? Оказывается, можно. При сильном порыве ветра внутренняя полость воздушного змея заполняется несколько большим количеством воздуха. Значит, внутри воздушного змея создается избыточное давление. Когда же порыв ослабевает, давление снаружи падает и воздух изнутри устремляется через отверстие в обшивке наружу. Возникает хоть и слабая, но реактивная струя. Она-то и создает дополнительную подъемную силу. Характерной особенностью этого воздушного змея является то, что его можно запускать и ночью. Для этого вместо грузика Бодель устанавливает миниатюрный фонарик с отражателем, лампочкой и батарейкой напряжением 1,5 В.

На рисунке "Вид сбоку" видно, что каркас воздушного змея собран из множества реек, жестко скрепленных между собой. Обратите внимание на характерные узлы, связывающие рейки с наружным кольцом-ободом, ступицей и килем.

А вот у воздушного змея дисколёта французского инженера Жана Бортье уже три киля. Он хорошо взлетает, плавно маневрирует в воздухе, даже при большом ветре, и неподвижно висит на привязи при слабом. Расскажем поподробнее, как сделать такого воздушного змея.

Как и у многих других воздушных змеев, каркас его набирается из тонких деревянных реек, скрепляется проволочным ободом и обтягивается тонкой бумагой. Итак, все по порядку.

Подготовьте для каркаса воздушного змея четыре ровные рейки сечением 3x3 мм, сложите их вместе, как показано на рисунке "Вид сверху", склейте в центре, свяжите нитками и промажьте клеем. По периметру каркаса воздушного змея согните обод из стальной проволоки диаметром 0,4-0,5 мм и привяжите его нитками с клеем к концам реек (см. рис.). Концы обода соедините вместе и обмотайте нитками с клеем. Удобнее всего их состыковать спереди, в районе центральной рейки "а". Если у вас не найдется подходящей проволоки, то сделайте обод из толстой нити. Не забудьте ее приклеить к рейкам воздушного змея.

Обтяните диск и кили воздушного змея папиросной или газетной бумагой. К диску обшивку приклеивайте снизу – это заметно уменьшит сопротивление модели воздушного змея. Но можно бумагу накладывать и сверху. Правда, тогда обшивку воздушного змея придется приклеивать ко всем рейкам и ободу, иначе сильный порыв ветра сорвет ее.

На нижней поверхности диска установите три киля (можно обойтись и одним-двумя, но тогда размеры килей придётся увеличить). Ободья килей воздушного змея проще всего изготовить из тонких бамбуковых или сосновых реек - эти материалы легко сгибаются, и вы сможете получить плавные обводы.

Если вы захотите сделать большой воздушный змей, то не забудьте укрепить его каркас еще двумя-тремя рейками.

К готовому воздушному змею привяжите уздечку – три короткие нити. Они удерживают модель воздушного змея под необходимым углом атаки. Центральную нить уздечки разрежьте пополам и свяжите ее концы с резиновым кольцом-компенсатором. Это кольцо, растягиваясь при сильных порывах ветра и неожиданных рывках, снимает часть нагрузки с каркаса воздушного змея. К уздечке привяжите леер. Для небольшого воздушного змея подойдут суровые нитки (кордовая леска). Готовую модель воздушного змея испытайте.

Как мы уже говорили, воздушный змей-диск можно запускать даже при слабом ветре. А если его вообще нет, попробуйте запустить модель воздушного змея, буксируя за собой на бегу.

Будьте готовы к любым неожиданностям. Если воздушный змей вдруг полетит петлями или начнет резко снижаться, не мешкая выпустите леер из рук – при ударе о землю модель не сломается. Поднимите воздушный змей и внимательно осмотрите его; исправьте перекосы; если нужно, уменьшите угол атаки (увеличьте длину центральной бечёвки) и запустите воздушный змей снова. Если он не поддается регулировке, значит, неисправимо перекошена плоскость диска. Попробуйте прицепить к модели воздушного змея хвост из полоски бумаги, или пучка нитей длиной метр-полтора, или из комочка бумаги на нитке.

Надувные воздушные змеи.

Многие изобретатели для изготовления своих моделей воздушного змея используют не рейки и бумагу, а... воздух.

Посмотрите на рисунок 5. Это надувной воздушный змей канадского изобретателя Поля Рассела. На рисунке он только внешне выглядит сложным. На самом деле воздушный змей очень прост: два листа воздухонепроницаемого материала - это все, что потребовалось Расселу для изготовления модели. Продольные и поперечные швы-спайки делят внутренний объем на несколько связанных между собой надувных полостей. Швы придают всей конструкции воздушного змея необходимую объемную прочность. И еще. Надутый корпус воздушного змея не имеет острых выступающих кромок. А это значит, что на поверхности надувного воздушного змея не возникнет завихрений, и поэтому модель будет устойчива в полете. Но сделать такой воздушный змей нелегко - требуются определенные условия в работе.

Модель воздушного змея финского инженера С. Кетолы (см. рис.) намного легче в изготовлении.

Кажется, можно ли придумать проще? Взял два куска полиэтиленовой пленки, сварил их по краям и в середине горячим утюгом или паяльником - и воздушный змей готов. Но многие ли из вас умеют сваривать пленку так, чтобы швы получались герметичными? Начинающих моделистов заранее предупреждаем: операция эта не из легких. Прежде чем браться за изготовление воздушного змея, попробуйте проварить несколько швов на каком-нибудь полиэтиленовом пакете и испытайте их не герметичность. Пользуйтесь утюгом с регулятором температуры. Не забудьте перед сваркой обезжирить полиэтиленовые заготовки.

По размерам, указанным на рисунке, выкройте из пленки две заготовки. Сложите их вместе и, отступив от края на 10-15 мм, медленно проведите краем горячего утюга или паяльником по всему периметру заготовок. В трех местах получившегося шва: по бокам - внизу и сверху в любом месте оставьте маленькие отверстия. Через них вы будете накачивать воздушный змей. Затем сварите заготовки по диагоналям. И чтобы вы были спокойны за герметичность швов, края заготовок оплавьте на огне свечи. Делайте это в приспособлении, которое показано на рисунке.

Для крепления уздечек и хвоста воздушного змея прожгите в швах шесть отверстий диаметром 1-2 мм. Делайте это сильно нагретым гвоздем или кончиком пламени свечи.

Готовую модель воздушного змея надуйте и заварите свечой отверстия в наружном шве или, сложив края обшивки вдвое, скрепите их канцелярскими скрепками, предварительно смочив отверстия водой или смазав техническим маслом.

Когда научитесь делать небольшие надувные воздушные змеи, попробуйте изготовить и запустить большую модель – метровую или двухметровую. Только хватит ли у вас сил удержать ее?

Воздушный змей-вертолёт.

Перед вами модель (рис. 7). Но какая? "Вертолет", - вероятно, подумают одни из нас, увидев роторы. "Воздушный змей", - скажут другие, подметив у модели уздечку и леер.

Правы и те и другие, считает автор изобретения американец Эл Вайтхэстом. Модель воздушного змея удачно сочетает в себе свойства вертолета и змея. В этом легко убедиться, если проследить, как она взлетает.

Набегающий поток воздуха ударяет в плоскость воздушного змея (в данном случае – ротор), возникает подъемная сила, и модель поднимается вверх. Так могло бы быть, если бы ротор стоял на месте. Но ведь он вращается, а это значит, что на его лопастях тоже возникает подъемная сила. Следовательно, в полёте воздушный змей получает дополнительный импульс энергии, толкающий модель вверх. Как видите, преимущества по сравнению с другими типами воздушных змеев налицо.

А этот воздушный змей-вертолет сделан в Бразилии Р. Фьюгэстом (см. рис.). На наш взгляд, модель воздушного змея бразильца наиболее интересная из подкласса летательных аппаратов вертолетного типа. У этого воздушного змея три ротора: два несущих и один хвостовой. Несущие роторы, вращаясь в разные стороны, создают подъемную силу, а хвостовой - стабилизирует положение модели воздушного змея при взлете и удерживает ее на высоте. Конструкция воздушного змея предельно проста.

Каркас воздушного змея собирается из двух продольных, склеенных под углом, и двух поперечных реек. Рейки склеиваются между собой и для большей жёсткости укрепляются нитками с клеем. На поперечной рейке устанавливаются несущие роторы, на продольных – хвостовой. Чтобы все роторы воздушного змея легко вращались, их насаживают на проволочные оси.

Изготовление роторов - наиболее ответственная операция. Склеивать детали надо аккуратно, не торопясь. От того, насколько удачно вы сделаете ротор, зависит подъемная сила воздушного змея.

Мы предлагаем вам два варианта роторов, но их может быть и больше. Попробуйте сами сконструировать ротор воздушного змея. Испытайте его в деле. А пока расскажем о тех, которые показаны на рисунке.

Первый вариант. Такой ротор больше всего подходит для крупных моделей воздушного змея. Змей с четырьмя, шестью или восемью лопастями неплохо взлетает и хорошо держится на высоте. Делается ротор так.

Склейте две сосновые или бамбуковые рейки крест-накрест и обшейте их ватманом либо липовым (березовым) шпоном. В центре ротора с обеих сторон наклейте по шайбе из тонкой фанеры, шпона или целлулоида и просверлите сквозное отверстие для оси.

Второй вариант. Этот ротор напоминает детскую вертушку. Он хорош для небольшого легкого воздушного змея.

Собирается такой ротор воздушного змея из тонких бамбуковых реек (сечением 3x3 - в центре и 1,5x1,5 мм - на концах), папиросной или газетной бумаги, двух шайб (шпон, целлулоид) и прочной нити. Склейте рейки между собой, как показано на рисунке, и подтяните нитями их концы к основанию лопастей.

Воздушный змей вертушка.

Наблюдая за полётом артиллерийского снаряда, Густав Магнус обнаружил странное явление: при боковом ветре снаряд отклонялся от цели вверх или вниз. Возникло предположение, что здесь не обходится без аэродинамических сил. Но каких? Ни сам Магнус, ни другие физики не могли это объяснить, И может быть, поэтому практического применения эффект Магнуса долго не находил. Первыми нашли ему применение футболисты, хотя и не знали о существовании этого эффекта. Наверное, каждый мальчишка знает, что такое "сухой лист", и наслышан о мастерах этого удара: Сальникове, Лобановском и других.

Сегодня физика эффекта Магнуса объясняется просто. Сейчас существует даже целый самостоятельный подкласс воздушных змеев, принцип полета которых основывается на эффекте Магнуса. Один из них перед вами (рис. 6). Его автор американский изобретатель Джой Эдвардс, Этот воздушный змей чем-то напоминает вертушку. В полёте корпус воздушного змея, как и артиллерийский снаряд, за которым наблюдал немецкий физик, вращается вокруг своей оси. При этом крылья-лопасти преобразуют напор ветра в подъемную силу, а устойчивость воздушный змей сохраняет за счет симметричного обтекаемого корпуса и круглого киля.

Устроен воздушный змей так. Центральный стержень прямоугольного сечения, круглый киль и крылья-лопасти образуют достаточно прочный корпус воздушного змея, который вращается на двух осях, закрепленных на торцах стержня. Ушки и уздечка связывают корпус воздушного змея с леером. Следует подчеркнуть, что воздушные змеи этого типа – почти не тронутая область изобретательского творчества.

А теперь попробуйте сделать модель воздушного змея, которую придумал американец С. Альбертсон (см. рис.). Принцип действия воздушного змея Магнуса (так автор называет свою модель) хорошо виден из рисунка.

Полуцилиндры, закрепленные на рейках и закрытые с торцов дисками, под напором набегающего потока воздуха вращаются вокруг своих осей. Если за эти оси зацепить уздечку и привязать их к лееру, то аппарат легко взлетит.

Воздушный змей состоит из каркаса с осями, двух полуцилиндров, четырех полудисков и уздечки. Каркас воздушного змея набирается из четырех продольных и двух поперечных реек (сосна, бамбук). С него и начните.

Склейте рейки между собой, а места соединений плотно обмотайте нитками с клеем. Концы центральных продольных реек воздушного змея согните на паяльнике, как показано на рисунке, склейте и свяжите нитками. Затем закрепите на них проволочные оси (крепление такое же, как и у воздушного змея-вертолета). За эти же оси привяжите и уздечки.

Полуцилиндры согните из ватмана и приклейте их к продольным рейкам каркаса воздушного змея. В последнюю очередь на каркасе воздушного змея установите кили. (Каждый из них составлен из двух полудисков.) Приклейте их на поперечные рейки изнутри так, чтобы планки оказались снаружи.

Итак, вы построили и испытали в полете воздушный змей Магнуса. Что же дальше? Попробуйте поэкспериментировать с этим летательным аппаратом. Например, увеличьте размеры полуцилиндров и корпуса воздушного змея. Или сделайте летающую гирлянду из нескольких воздушных змеев (см. рис.).