Kako je moskovski inženjer napravio zamajac. Kako je moskovski inženjer napravio zamajac Od prakse do teorije

Ornitopter je letjelica teža od zraka koja je u letu podržana reakcijama zraka sa svojim avionima, kojima se daje mahajuće kretanje.

Ornitopteri su bili zanimljivi od davnina, jer na taj način ptice lete.

Postoje čak i crteži ornitoptera koje je napravio Leonardo DeVinci.

Da biste vlastitim rukama napravili domaći zamašnjak ornitoptera, trebat će vam sljedeći potrošni materijal:

Na slici ispod možete vidjeti crteže za izradu ornitoptera vlastitim rukama.

Za proizvodnju je bolje koristiti lipu ili balzu, možete koristiti karbonske cijevi ili, kako to rade naši kineski drugovi, plastične šipke. Međutim, možete planirati mulj bilo kojeg drveta - breze, lipe itd.

Spajanje letvica okvira vrši se u obliku pero i utora i omotano je nitima impregniranim ljepilom.

Prednje ivice krila su također vezane navojima za poluge, ali se prije toga u njima napravi rupa kroz koju se provlači šiljak poluge.

Ležaj gumenog vratila motora i poluge mogu se napraviti od izolacije žice, ili od dijelova šipke sa ručke, također su namotani nitima i navoji impregnirani ljepilom. Od žice se savija radilica slična onoj na slici, zatim se na nju stavlja perla koja se ubacuje u ležaj, nakon čega se savija kuka (vidi sliku). Poluge su savijene i nakon što su umetnute, njihovi krajevi su savijeni.

Rep stabilizatora je pričvršćen od letvica na isti način kao i okvir, nakon čega se žica namota na njega nitima i savija kao na fotografiji.

U okviru ornitoptera pravi se rez u koji se ubacuje žica, nakon čega se omotava koncem i lijepi.

Zatim se izrađuju klipnjače, pravimo ih od bambusa, jednostavno je od njega odlomiti tanke štapiće, na njihove krajeve stavljamo cijevi žičane izolacije, zapalimo rupe u cijevima, zagrijemo žicu preko svijeće i brzo probušimo cijev sa njim. Cijevi izrađujemo duže od kraja gdje je umetnut štap, to će vam trebati za podešavanje.

Razvlačimo dvije gumene trake između kuka i uvijamo gumeni motor, ali ne previše, i puštamo, krila bi se trebala početi kretati, ako im hod nije isti, onda savijte prednju polugu.

Zatim podmazujemo središnje rebro i rubne letvice gumenim ljepilom, stavljamo našu letjelicu na film i ispravljamo ga tako da film pada, ali ne mnogo, pokušavamo to učiniti jednako s obje strane, inače će letjeti u krugovima .

Kada koristite gumeni cement, preporučljivo je sve pokriti malim trakama trake.

Također vodimo računa da krila budu identična.

Obavezno ostavite da se ljepilo osuši, a zatim pokrenite!

Ako ne razumijete konstrukciju, pogledajte video ispod.

Video o izradi ornitoptera vlastitim rukama

A evo i leta mini verzije ornitoptera težine 3 grama.

Kako postaviti ornitopter

Ako vaša ptica roni, savijte joj rep; ako podiže (podiže nos i pada), spustite ga, naprotiv. Takođe, promenom dužine klipnjača postižemo veću stabilnost i vuču tokom leta.

Ako je sve pravilno sastavljeno, ovaj model pravolinijski dolazi do visine, nakon čega polako zamahne krilima, a zatim sjeda, lagano podvijajući krila. Indoor model više liči na vretenca kada se penje, frekvencija klapanja doseže 20Hz. Prilikom sklapanja većeg modela, vrijeme leta, visina i zabavna vrijednost leta se povećavaju, učestalost zamaha se smanjuje, ali vam je potrebna snažnija i duža elastična traka

Međutim, letenje na gumenom motoru nije baš uzbudljivo. Mnogo je zanimljiviji ornitopter na radio-upravljanju.

Kako napraviti radio kontrolisani ornitopter

Gornji video prikazuje kako je domaći ornitopter opremljen motorom i radio kontrolom.

Ovaj video je nastavak onog prikazanog u odjeljku pravljenje ornitoptera.

Srećno letenje!

Ornitopteri su mašine koje koriste mahajuća krila da lete poput ptica.
Specijalisti iz Laboratorije za leteće mikrouređaje (MAV) sa Univerziteta u Arizoni su se snašli u stvaranju ovih letećih beba prema crtežima Leonarda Da Vincija i čak su uspjeli organizirati njihovu masovnu proizvodnju.

Predstavljeni uređaj je najmanji ornitopter na svijetu. Nije veći od kolibrija, ovaj mehanizam leti koristeći krila koja zamahnu 40 puta u sekundi, bez upotrebe propelera, kao većina modela aviona. Digitalna radio kontrola osigurava glatka skretanja, polijetanja i spuštanja. Okvir ornitoptera izrađen je od izdržljive, ali lagane plastike. Krila i rep su prekriveni šiljkom otpornim na kidanje. Litijumska baterija vam omogućava da ostanete u letu do 7 minuta.

Možete pobliže pogledati minijaturni ornitopter

Još jedan mini-ornitopter, koji su kreirale laboratorije Univerziteta Utah posebno za učešće u takmičenju, napravljen je od elemenata od karbonskih vlakana. Za upravljanje se koristi trokanalni radio sistem. Umjesto standardnih servo motora, koriste se “solenoidi za kontrolu površine” (prijevod možda nije precizan), koristeći elektromagnetne impulse za pokretanje površina. U srcu ove mikro ptice nalazi se minijaturni vibracioni modul sa pejdžera.

Nakon što je učestvovao na brojnim američkim i međunarodnim takmičenjima minijaturnih aviona, ovaj mališan je iznova izlazio kao pobednik, uzimajući prva mesta u svetu među ornitopterima i drugi među minijaturnim avionima uopšte.

A evo kako ovo malo čudo izgleda u letu.

Ornitopter je letjelica teža od zraka koja je u letu podržana reakcijama zraka sa svojim avionima, kojima se daje mahajuće kretanje.

Ornitopteri su bili zanimljivi od davnina, jer na taj način ptice lete.

Postoje čak i crteži ornitoptera koje je napravio Leonardo DeVinci.

Da biste vlastitim rukama napravili domaći zamašnjak ornitoptera, trebat će vam sljedeći potrošni materijal:

Na slici ispod možete vidjeti crteže za izradu ornitoptera vlastitim rukama.

Za proizvodnju je bolje koristiti lipu ili balzu, možete koristiti karbonske cijevi ili, kako to rade naši kineski drugovi, plastične šipke. Međutim, možete planirati mulj bilo kojeg drveta - breze, lipe itd.

Spajanje letvica okvira vrši se u obliku pero i utora i omotano je nitima impregniranim ljepilom.

Prednje ivice krila su također vezane navojima za poluge, ali se prije toga u njima napravi rupa kroz koju se provlači šiljak poluge.

Ležaj gumenog vratila motora i poluge mogu se napraviti od izolacije žice, ili od dijelova šipke sa ručke, također su namotani nitima i navoji impregnirani ljepilom. Od žice se savija radilica slična onoj na slici, zatim se na nju stavlja perla koja se ubacuje u ležaj, nakon čega se savija kuka (vidi sliku). Poluge su savijene i nakon što su umetnute, njihovi krajevi su savijeni.

Rep stabilizatora je pričvršćen od letvica na isti način kao i okvir, nakon čega se žica namota na njega nitima i savija kao na fotografiji.

U okviru ornitoptera pravi se rez u koji se ubacuje žica, nakon čega se omotava koncem i lijepi.

Zatim se izrađuju klipnjače, pravimo ih od bambusa, jednostavno je od njega odlomiti tanke štapiće, na njihove krajeve stavljamo cijevi žičane izolacije, zapalimo rupe u cijevima, zagrijemo žicu preko svijeće i brzo probušimo cijev sa njim. Cijevi izrađujemo duže od kraja gdje je umetnut štap, to će vam trebati za podešavanje.

Razvlačimo dvije gumene trake između kuka i uvijamo gumeni motor, ali ne previše, i puštamo, krila bi se trebala početi kretati, ako im hod nije isti, onda savijte prednju polugu.

Zatim podmazujemo središnje rebro i rubne letvice gumenim ljepilom, stavljamo našu letjelicu na film i ispravljamo ga tako da film pada, ali ne mnogo, pokušavamo to učiniti jednako s obje strane, inače će letjeti u krugovima .

Kada koristite gumeni cement, preporučljivo je sve pokriti malim trakama trake.

Također vodimo računa da krila budu identična.

Obavezno ostavite da se ljepilo osuši, a zatim pokrenite!

Ako ne razumijete konstrukciju, pogledajte video ispod.

Video o izradi ornitoptera vlastitim rukama

A evo i leta mini verzije ornitoptera težine 3 grama.

Kako postaviti ornitopter

Ako vaša ptica roni, savijte joj rep; ako podiže (podiže nos i pada), spustite ga, naprotiv. Takođe, promenom dužine klipnjača postižemo veću stabilnost i vuču tokom leta.

Ako je sve pravilno sastavljeno, ovaj model pravolinijski dolazi do visine, nakon čega polako zamahne krilima, a zatim sjeda, lagano podvijajući krila. Indoor model više liči na vretenca kada se penje, frekvencija klapanja doseže 20Hz. Prilikom sklapanja većeg modela, vrijeme leta, visina i zabavna vrijednost leta se povećavaju, učestalost zamaha se smanjuje, ali vam je potrebna snažnija i duža elastična traka

Međutim, letenje na gumenom motoru nije baš uzbudljivo. Mnogo je zanimljiviji ornitopter na radio-upravljanju.

Kako napraviti radio kontrolisani ornitopter

Gornji video prikazuje kako je domaći ornitopter opremljen motorom i radio kontrolom.

Ovaj video je nastavak onog prikazanog u odjeljku pravljenje ornitoptera.

Srećno letenje!

Zašto ljudi ne lete kao ptice? Kako lete: aerodinamika aviona je skoro ista kao kod ptica, iako ljudi i dalje rade na potpuno "mofbilnom", varijabilnom krilu. Tokom leta dostigli smo velike visine. Ako to pretvorite u kilograme mase i kilometre leta, moderni avion troši manje energije od ptice.

Drevni san, kao i čitava naša porodica, da letimo kao ptica – odnosno slobodno mašući krilima – ostaje neostvaren. Ovaj san je toliko jak da, iako nijedna aviokompanija ili vojska na svijetu još uvijek ne upravlja ni jednim ornitopterom, trenutna Konvencija o međunarodnom civilnom zrakoplovstvu uključuje njenu definiciju: „Vrakoplov teži od zraka koji je u letu podržan prvenstveno reakcijama vazduh.” sa svojim avionima, koji dobijaju ljuljajući pokret.”

Od aviona do helikoptera

Međutim, san o letećem letenju ima i praktičnu stranu. Aerodinamički kvalitet - odnos uzgona i otpora, koji određuje efikasnost leta - je izuzetno visok u avionu. Ali avioni zahtevaju skupe i složene aerodrome i velike piste. Helikopteri su u tom smislu pogodniji, polijeću i slijeću vertikalno, bez potrebe za infrastrukturom. Mnogo su upravljiviji i čak su u stanju da nepomično lebde. Ali aerodinamički kvalitet helikoptera je nizak, a sat njihovog leta nije nimalo jeftin.

Mnogo je pokušaja da se ukrste jedno s drugim - žiroplani i nagibni motori imaju svoje obožavatelje. Za rješavanje nekih uskih zadataka ovi avioni mogu biti čak i neophodni. Ali ipak, takvi hibridi nisu baš uspješni: dobro je poznata šala da kombiniraju ne toliko prednosti koliko ključne nedostatke aviona i helikoptera. Ali zamašnjaci mogu biti prikladno rješenje. Teoretski, oni će moći da polete iz mrtve tačke, biće manevarski do sposobnosti da lebde u vazduhu, i moći će da pokažu aerodinamički kvalitet skoro kao avion.

Ali prvi nezgodni balonisti mislili su, naravno, ne na avione, kojih još nije bilo, već na ptice. Činilo se da je dovoljno naučiti odgurnuti zrak krilima - i čovjek će letjeti. Sa takvim stavovima, naravno, niko od njih nije uspeo da se diže sa zemlje. Krilati mehanički uređaji napravljeni za nespretno klizanje u najboljem slučaju, kao što je to učinio legendarni benediktinski monah Aylmer, koji je skočio sa tornja Malmesbury Abbey u Engleskoj prije otprilike hiljadu godina, zadobivši teške povrede.

Sićušni ornitopteri se razvijaju širom svijeta. U pravilu, njihovi autori pokušavaju imitirati prirodu s većom ili manjom preciznošću, ponavljajući dizajn letećeg insekta. U maju 2015. Peter Abbeel i Robert Dudley iz laboratorije Biomimetic Millisystems na Univerzitetu Berkeley demonstrirali su vrlo impresivno poletanje zamajca od 13,2 grama iz "lansera" na stražnjoj strani mikrorobota sa šest nogu.

Od ptice do insekta

Razlog brojnih neuspjeha je jasan: sama suština bijega tih godina bila je predstavljena prilično nejasno. Ono što pticama daje uzlet nije oslonac vazduha, već posebna kontura profila krila. Podjelom nadolazećeg toka na dva, uzrokuje da se zrak iznad gornje ivice kreće brže nego iznad donje ivice. Prema Bernoullijevom zakonu, pritisak će biti veći u području sa sporijim protokom. Rezultirajuća razlika između pritiska ispod krila i iznad njega stvara uzgon. Ali kada počnete da mašete krilima, ova jasna slika se potpuno menja.

Poznata izreka kaže da “prema zakonima aerodinamike, bumbari uopće ne mogu letjeti”. U principu, to je tačno: sa stanovišta klasične aerodinamike, insekti i njihova krila su nešto nadrealno. Čak ni u teoriji, oni nisu u stanju da stvore uzgon i potisak neophodan za let - osim ako ne pređemo sa klasične aerodinamike jedrilice na novu, nestabilnu. Ovdje je sve drugačije: turbulentna turbulencija, s kojom se dizajneri aviona neumorno bore, postaje ključ leta i za bumbara i za njegove rođake.

Velike ptice koriste mahanje samo povremeno - na primjer, kada je potrebno usporiti za slijetanje ili poletanje. Ovo mahanje i kretanje nogu im omogućavaju da dobiju potisak prema naprijed tako da podizanje krila dolazi u igru. Insekti neprestano mašu krilima i to po posebnoj putanji, vjerojatnije naprijed-nazad nego gore-dolje. U kombinaciji sa fleksibilnošću krila i dovoljnom frekvencijom mahanja, to stvara turbulentne vrtloge na njihovoj prednjoj ivici, koji se „izbacuju“ sa ruba krila na gornjoj i donjoj tački. Oni stvaraju dovoljno podizanja i potiska da bumbar leti.

Promjenom brzine prve i druge faze kretanja, insekt kontrolira smjer ovih sila, manevrirajući u zraku. Čak i čekinje, izbočine i nepravilnosti na površini krila - za razliku od aerodinamičnog krila aviona - rade na formiranju turbulentnih vrtloga.

Od Moskve do Toronta

Ove suptilnosti nisu bile poznate dugo vremena i još uvijek nisu u potpunosti shvaćene. Ali pokazalo se da u najjednostavnijem slučaju to nije potrebno. Čak i prije Drugog svjetskog rata, njemački dizajneri aviona uspješno su lansirali male, lagane ornitoptere koristeći uvrnutu gumenu traku za pogon. Čak je i slavni aerodinamičar Alexander Lippisch odao počast njihovoj strasti, a 1930-ih Eric von Holst uspio je sa zemlje podići ornitopter na koji je ugrađen motor s unutrašnjim sagorijevanjem. Međutim, nije bilo moguće stvoriti uređaj koji bi se mogao smatrati prototipom nečeg korisnog, sposobnog da ponese barem jednu osobu ili teret. 1960-ih Percival Spencer je demonstrirao let "orniplana" s rasponom krila od 2,3 m i sićušnim (5,7 cm3) dvotaktnim motorom - njime je upravljao operater preko kabla.

Veći zamajac je poleteo tek početkom 1980-ih, kada je Valentin Kiselev, profesor na Moskovskom vazduhoplovnom institutu, dizajnirao uređaj od sedam kilograma sposoban da samostalno poleti i ostane u letu. Vremenom je model oslobođen kabla i kontrolisan preko radija. Stopama Kiseleva u ovom poslu krenuo je njegov prekookeanski kolega James Delorier. Godine 1991. Deslauriers je dobio diplomu od Fédération Internationale de l'Aéronautique za stvaranje "prvog ornitoptera na daljinsko upravljanje". Godine 2006. poletio je njegov model UTIAS Ornithopter No.?1, a ubrzo je poletio i zamajac Snowbird s ljudskom posadom - za 14 sekundi preletio je oko 300 m pod mišićnom vučom pilota.

„Ovo nije sasvim pošten rezultat“, objašnjava student profesora Kiseleva, diplomac MAI Andrej Melnik. - Upoznat sam sa tim konstrukcijama i ne mogu se smatrati zamajcima u punom smislu te riječi. Prvi uređaj je bio opremljen mlaznim motorom za stvaranje potiska i poletanja. A drugi je pokazao još jednu važnu stvar: da ljudska mišićna snaga nije dovoljna za leteće leteće. Čak je i obučeni pilot, sportista, uspio preletjeti samo kratku udaljenost.”

Povratno kretanje
Mjenjač pretvara klipove motora u rotacijsko kretanje zupčanika, a kurban ga pretvara u povratno klapanje krila. Izumitelji sanjaju da ovaj dizajn učine efikasnijim direktnim prenošenjem pokreta klipova na krila.

Od igre do nauke

Mora se reći da, ako još nije savladan „korisni“ let uz mahanje, industrija igara se već osjeća prilično samouvjereno u ovoj oblasti. Prvi mali modeli sa elastičnim trakama pojavili su se u prodaji krajem 19. veka, a danas jednu od popularnih igračaka sa lepršavim krilima, elektromotorom i radio kontrolom nudi kompanija za razvoj robota igračaka WowWee.

„I sam sam počeo sa avionskim modelarstvom“, kaže Andrej Melnik, „pa mogu da zamislim koliko su avioni zahtevni za veštinu pilota koji njima upravlja sa zemlje. Doslovno jedan nezgodan pokret - i on padne u ritam ili se kotrlja. I mogu reći da moje iskustvo u upravljanju našim zamašnjakom pokazuje da se čak i dijete može nositi s ovim uređajem. Pokazali smo da smo toliko stabilni da lako oprašta sve greške i ostaje u zraku.”

Ljudi nerado ulažu sredstva u razvoj novog tipa aviona sa prilično sumnjivim izgledima. Međutim, Andrej Melnik i Dmitrij Šuvalov uspeli su da ubede investitore da se zahvaljujući modernim tehnologijama i uz odgovarajuća ulaganja može stvoriti zamajac. „Uspeli smo da pronađemo nekoliko osnovnih tačaka koje su prethodno bile pogrešno shvaćene, uključujući i kada sam radio sa profesorom Kiselevim“, dodaje dizajner. - Naši prvi modeli su se jednostavno raspali, ne mogavši ​​da izdrže opterećenje. Dakle, pretpostavljeno je da aerodinamičke sile stvaraju takvo opterećenje na uređaju. Međutim, testovi su pokazali da to nije slučaj, a glavni udar nastaje zbog inercije krila koja mašu.”

Utvrdivši razloge kvarova, programeri su smanjili težinu krila što je više moguće - na 600 g s površinom od 0,5 m2 - i ublažili njegov udar na trup. „Pravo iznenađenje za nas su bili rezultati simulacije, koji su pokazali da aerodinamičko središte četvorokrilnog aviona nije negde između prednjeg i zadnjeg para krila, već iza njih“, priseća se Andrej Melnik. - Da bismo rešili ovaj problem, morali smo da promenimo geometriju prednjeg i zadnjeg repa. Ali kao rezultat toga, zamašnjak je počeo samouvjereno ostati u zraku.”

Od prakse do teorije

Prvi let zamašnjaka dogodio se 2012. godine, kada je uređaj, još uvijek gotovo nekontrolisan, preletio oko 100 m. Njegova kruta kompozitna krila pokretala je mali motor sa koljenastom transmisijom. I nakon još šest mjeseci, poboljšana verzija od 29 kilograma ostala je u zraku onoliko dugo koliko je trajao rezervoar goriva od pola litre - 10-15 minuta. Programeri su izdali RF patent za svoj zamašnjak br. 2488525.

„Između ostalog, suočavamo se i sa problemom upravljanja“, nastavlja Andrey Melnik. - Zamašnjak je odmaknut okomito i pouzdano kontroliran pomoću elevatora na repu. Ali da bismo horizontalno promijenili kurs, morali smo ugraditi dodatna krila na krila. Promjenom njihovog položaja postalo je moguće u potpunosti kontrolirati uređaj u letu putem radio kanala.”

Mora se reći da zamašnjak još uvijek ne polijeće okomito, iako mu je za polijetanje potrebna vrlo kratka pista. Samo 5-10 m - i on ide u vodstvo. Ova brojka se može dodatno smanjiti, ali da bi se stvorio pravi model pune veličine, dizajn će morati biti ozbiljno poboljšan. Prema Andreju Melniku, prije svega je potrebno napustiti ručni mehanizam, koji nije baš uspješan za stvaranje mahajućih pokreta krila. Stvara previše opasne inercijalne sile, koje su posebno jake na gornjim i donjim „mrtvim tačkama“ oscilacije. „Ako uzmemo još jedan pogon koji je sposoban da skladišti energiju poslednjih faza kretanja, a zatim je koristi za kretanje u suprotnom smeru, biće mnogo efikasniji“, kaže dizajner. “Ovo bi mogao biti, na primjer, pneumatski mehanizam, imamo takve ideje.”

„Najgore je što još uvek ne razumemo kako tačno leti“, nastavlja Andrej Melnik. - I po obrazovanju i po vještinama, mi smo praktičari, dizajneri, a ne teoretičari, ne naučnici. Ali definitivno možemo reći da konvencionalni teorijski modeli nisu prikladni za zamašnjak, a naši testovi su to potvrdili. Konkretno, pokazalo se da je naš koeficijent uzgona mnogo puta veći od onog kod tipičnog krila aviona. Zašto? Nadam se da će neko to shvatiti." Možda će se sve zaista dogoditi obrnutim redoslijedom: nakon što smo shvatili kako letač leti, konačno ćemo razumjeti leteće let ptica i insekata.