Самолеты и экология.. Физика 2022. Оглавление с. Введение глава Как человек учился летать
 Скачать 37.34 Kb.
|
|
Оглавление с. Введение ………………………………………………………………………… 3 Глава 1. Как человек учился летать………………………………………… 4 Глава 2. Самолеты……………………………………………………………... 6 2.1. Как создавались первые самолеты………………………………... 6 2.2. Современные самолеты и чем они лучше первых……………….. 7 Самолеты будущего………………………………………………..10 Глава 3. Изобретение, которое позволит улучшить экологию в мире… 13 3.1. Магнитные полосы с разными полюсами на дне самолета и на поверхности ВПП…………………………………………………………... 13 Заключение……………………………………………………………………...15 Список использованных источников и литературы………………………16 Приложения Введение Актуальность данного исследования состоит в том, что наш мир загрязняется с точки зрения экологии, и чтобы улучшить наше положение, мы хотим предоставить вам такое необычное решение опираясь на законы физики. Цель работы: Узнать побольше о самолетах и их эволюции. Подчеркнуть для себя что-то новое. Донести до общества, что с помощью физики и уже доказанных законов, можно улучшить мир. Задачи: Рассказать, как человек учился летать. Рассказать, почему самолеты летают. Рассказать об изобретении позволяющее улучшить экологическую обстановку. Объект исследования: Почему самолеты летают и как уменьшить потребление ими топлива. Предмет исследования: Изучение инженерии и аэродинамики, а также законов трения и магнитного притяжение (магнитного поля). Методы исследования: Теоретические методы, а также догадки на основе физических открытий. Анализ литературы-интернет ресурсы. Структура реферата: введение, 3 главы, 4 параграфа, заключение, список использованных источников и литературы. Глава 1. Как человек учился летать С древних времен человек завидовал птицам, хотел также подниматься в воздух и разбивать своим телом бескрайние просторы небес. Однако, путь к осуществлению этой мечты был очень сложен. Первые попытки взлететь, к несчастью, заканчивались смертью энтузиастов. Люди не учитывали законы физики, а просто сооружали импровизированные крылья и цепляли их к рукам и всячески пытались оставить землю и придаться потоку ветра. После четных попыток заполучить небо в свои объятия, люди начали изучать простейшие физические явления и законы. В 852 году арабский лихач-ученый и изобретатель по имени Аббас ибн Фирнас соорудил крылья из перьев и ткани на деревянной раме. С этой конструкцией он спрыгнул с минарета Великой мечети в Кордове. Спрыгнул удачно, конструкция сработала, как парашют, поэтому ученый отделался лишь ушибами. Такой успех заразил его идеей полетать по-настоящему и всю свою жизнь Аббас ибн Фирнас посвятил разработке более совершенного летательного аппарата. В 875 году Аббас ибн Фирнас вновь спрыгнул с высокой точки на искусственных крыльях, и этот прыжок сделал его первым человеком, совершившим управляемый полет. Ученый продержался в воздухе почти 10 минут. В дальнейшем конструкция подобного планера не раз упоминалась в исторических хрониках, собранных по всей земле. Даже в средневековой Руси, на праздниках сорвиголовы любили развлекаться тем, что прыгать с церквей или высоких домов на шелковых крыльях. Но все эти изобретения относят к прототипам дельтапланов, которые подчиняются и зависят от ветра, лишь к XVI веку, великий Леонардно да Винчи сделал первые эскизы воздушного шара, парашюта, планера и даже простейшего открытого вертолета. После долгого изучения и попыток взлететь, наконец-то это удалось. Первый успешный полет состоялся на воздушном шаре спустя столетие в 1783 году, его совершили братья Монгольфье. Шар взлетел на высоту целых 1800 метров. Братья догадались, что воздушные шары стоит наполнять горячим воздухом, в этом случае они смогут успешно подниматься в воздух. Так началась эра Аэростатов. Слухи о воздушном шаре разлетелись по всему миру, и монарх Людовик XVI пригласил братьев показать ему сие творение. Братья долго думали и спустя полгода приехали к монарху с доработанным аэростатом. Но при показе решили отправить на шаре не людей, а животных в корзинке. Шар быстро устремился ввысь, но не выдержал и появилась трещина, но аэростат не упал, а медленно приземлялся так что животные не пострадали. Ободренные опытом естествоиспытатели начали готовить новый полет воздушного шара, но теперь уже точно с человеком на борту. 21 ноября 1783 года молодые смелые авантюристы по имени Пилатр де Розье и маркиз д’Арланд сумели не только взлететь на своем аэростате вверх, но и успешно пролетели на воздушном шаре типа «монгольфьер» почти 10 километров, после чего так же успешно приземлились, став первыми людьми, совершившими настоящий полет. Так началась эра путешествий человека в небе. И спустя всего год в небе появились тысячи разноцветных шаров, на которых молодые смельчаки начали путешествовать по миру и устанавливать рекорды. Глава 2. Самолеты 2.1. Как создавались первые самолеты В прошлых веках создавали различные летательные аппараты. Впоследствии их конструкции, а также некоторые элементы стали использовать в разработке уже более модернизированных воздушных суден. Прошло немного времени, когда был создан первый самолет в мире. Джордж Кейли в XVIII веке создал несколько научных трудов по теме «Строительство летательных аппаратов». В них он подробно рассказывал о возможностях прототипов современного самолета на то время. Он вел наблюдения за птицами, измерял их скорость полета, высоту и размах крыльев. Американский конструктор представлял самолет в виде лодки с хвостовым оперением. Движение всей конструкции обеспечивали весла. Они передавали вращение на хвостовик в виде креста, который находился в конце воздушного судна. История авиастроения началась в 1842 году. В это время Уильям Хенсон получил заказ на разработку проекта летательного аппарата. Конструктором была создана винтомоторная авиамашина. Воздушный винт поднимал судно, а также обеспечивал его движение. Стоит отметить, что некоторые идеи Хенсона до сих пор используют современные авиаконструкторы. Первым, кто изобрел самолет во всем мире, стал Энтони Фоккер. Это событие произошло в 1910 году. Он поднял в небо первый de Spin. К сожалению, летательный аппарат не преодолел большого расстояния и врезался в дерево. Фоккер на этом не остановил свои эксперименты. В 1911 году он создал компанию, которая уже в 1915 году выпускает первый самолет-истребитель. Именно благодаря этой воздушной машине Германии удалось изменить ход Первой мировой войны. Производство российских самолетов началась в 20 веке. Изобретатель Н. А. Телешов впервые запатентовал проект «Системы воздухоплавания». Летательные аппараты должны были совершать полет посредством воздушного винта и паровой машины. Чуть позже этот же конструктор предложил создать реактивный самолет. Разработки велись на основании его запатентованного проекта. Летательный аппарат должен был транспортировать пассажиров в закрытом корпусе воздушного судна. Причем этот аппарат должен был быть реактивным. После этого началось бурное развитие авиационной техники. Современные модели авиасуден поражают своими техническими и летными характеристиками. 2.2. Современные самолеты и чем они лучше первых Современные самолеты, по всем характеристикам опережают своих предков. Они дороже, намного совершеннее, а также сложнее по своей конструкции и функционалу. Появившийся в начале XX века неуклюжий аэроплан прошел через множество изменений, модификаций, поколений и сейчас является почти идеальным. Тем не менее, новые технологии и знания продолжают двигать авиастроение вперед, делая самолеты еще лучше. Ту-134 — региональный пассажирский самолет, разработанный в ОКБ им. Туполева в начале 1960-х годов. Один из самых массовых пассажирских самолетов, производившихся в СССР, всего, в период с 1966-ого до 1989 года было выпущено 854 единицы различных модификаций. Самолет эксплуатировался в СССР и странах-союзниках. Ближнемагистральный пассажирский самолет с двумя двухконтурными двигателями, установленными в хвостовой части фюзеляжа. Хвостовое оперение Т-образное (горизонтальные стабилизаторы подняты на вершину киля). Стреловидное крыло, расположенное по схеме низко-план с вмонтированными кессонными топливными баками и основными опорами четырехколесных шасси. Як-40 — трех-двигательный реактивный пассажирский самолет для рейсов регионального и местного значения, разработанный в СССР в 1960-е годы. Первый советский гражданский самолет, сертифицированный и эксплуатировавшийся в Европе. Самолет выполнен по конструкции свободнонесущего низко-плана с Т-образным оперением, оснащенного тремя турбореактивными двигателями. Крыло прямое, большого удлинения. Каждая консоль крыла снабжена выдвижными закрылками и двухсекционными элеронами. Шасси трех-опорное, оснащается мягкой амортизацией и колесами большого диаметра, что позволяет совершать полеты даже с грунтовых аэродромов. Як-40 выпускался в более, чем 20 модификациях, представляющих собой как модернизации коммерческих лайнеров, так и специальные версии. Ил-76 – советский тяжелый реактивный военно-транспортный самолет, разработанный в ОКБ им. Ильюшина в начале 1970-хх. Первый в истории СССР реактивным военным транспортом. Самолёт может транспортировать всю номенклатуру боевой техники воздушно-десантных подразделений и большую часть техники мотострелковых дивизий. Самолёт построен по традиционной для тяжёлых транспортных самолётов схеме высокого плана со стреловидным крылом и однокилевым Т-образным оперением. Крыло самолёта трапециевидное с переломом по задней кромке. Консоли крыла оснащены развитой механизацией, включающей в себя пяти-секционные предкрылки, две трех-щелевые закрылки и четыре тормозных щитка. Кроме того, для повышения управляемости элероны выполнены двухсекционными. На киле хвостового оперения имеется руль направление с триммером. л-76 различных модификаций является основным самолётом военно-транспортной авиации России и Украины. Состоит также на вооружении ВВС стран СНГ, Алжира, Индии, Иордании, Ирана, Ирака, Китая, Ливии, Северной Кореи и Сирии. Самолёты военно-транспортных модификаций принимали участие во всех военных конфликтах начиная с Афганистана, а позже и на территории бывшего СССР. Самолеты показали там свою высокую эффективность. Многочисленные коммерческие компании используют гражданские модификации для транспортных перевозок. На примере трех самолетов, можно проанализировать развитие авиации и появление новых знаний, что позволило добиться таких высоких успехов. От дорогостоящей перевозки нескольких человек, эволюция дошла до общедоступного ценника и перевозке большого количества людей при этом с выбором условий, позволяющим максимально комфортно перелететь определенное расстояние. Будущее авиации не стоит на месте. Каждый год разрабатываются проекты по самолетам из фантастики. Уже появились летательные аппараты которые используют для полета энергию солнца либо полностью электрические судна , которые не выделяют вредных веществ и не портят экологию, что очень полезно в наше время. Летательный аппарат, у которого отсутствуют двигатели внутреннего сгорания, а все оборудование работает на электроэнергии. Для создания тяги в таких самолетах используют электродвигатели, которые питаются от аккумуляторов. В начале 2000-х годов начался бум создания «полностью электрических самолетов», где основным источником энергии были литий-ионные аккумуляторные батареи. Применение батарей в качестве основных источников энергии ограничивало возможности летательных аппаратов — дальность, время полета, грузоподъемность. Поэтому специалисты в области авиации стали рассматривать альтернативные варианты получения энергии. Среди них: солнечные батареи - преобразующие энергию излучения в электроэнергию и топливные элементы - преобразующие химическую энергию топлива в электрическую без процессов горения; чаще всего в качестве топлива используется водород. 2.3. Как и почему самолеты летают Любой человек хоть раз в жизни задавался вопросом: «Почему самолет летит?» Видя на земле огромные пассажирские лайнеры, двухэтажные Боинги, например, совершенно невозможно понять, как эта многотонная металлическая конструкция поднимается в воздух, настолько это кажется противоестественным. Даже люди, работающие в смежных с авиацией отраслях и, безусловно, знающие теорию воздухоплавания, иногда честно признаются, что не понимают, как летают самолёты. Самолёт держится в воздухе благодаря действующей на него «подъёмной силе», которая возникает только в движении, которое обеспечивают двигатели, закреплённые на крыльях или фюзеляже. Реактивные двигатели выбрасывают назад струю продуктов сгорания керосина или другого авиационного топлива, толкая самолёт вперёд. Лопасти винтового двигателя как бы ввинчиваются в воздух и тянут самолёт за собой. Подъемная сила возникает, когда набегающий поток воздуха обтекает крыло. Благодаря особой форме сечения крыла, часть потока над крылом имеет большую скорость, чем поток под крылом. Это происходит потому, что верхняя поверхность крыла выпуклая, в отличие от плоской нижней. В итоге воздуху, обтекающему крыло сверху, приходится пройти больший путь, соответственно с большей скоростью. А чем больше скорость потока, тем меньше давление в нём, и наоборот. Чем меньше скорость — тем больше давление. В 1838 году, когда ещё аэродинамики не существовало, швейцарский физик Даниил Бернулли описал это явление, сформулировав закон, названный по его имени. Бернулли, правда, описывал течение потоков жидкости, но с возникновением и развитием авиации, его открытие оказалось очень полезным. Давление под крылом превышает давление сверху и выталкивает крыло, а с ним и самолёт, вверх. Другое слагаемое подъёмной силы — так называемый «угол атаки». Крыло располагается под острым углом к встречному потоку воздуха, благодаря чему давление под крылом выше, чем сверху. Скорость, необходимая для взлёта зависит от массы самолёта, и для современных пассажирских судов составляет от 180 до 280 км в час. Примерно на такой же скорости производится посадка. Высота полёта тоже выбирается не произвольно, а определяется большим количеством факторов, соображениями экономии топлива и безопасности. У поверхности земли воздух более плотный, соответственно, он оказывает большое сопротивление движению, вызывая повышенный расход топлива. С увеличением высоты воздух становится более разряжённым, и сопротивление уменьшается. Оптимальной высотой для полёта считается высота около 10 000 метров. Расход топлива при этом минимален. Управление самолётом осуществляется путём увеличения или уменьшения тяги двигателя. При этом изменяется скорость, соответственно подъёмная сила и высота полёта. Для более тонкого управления процессами изменения высоты и поворотов служат средства механизации крыла и рули, находящиеся на хвостовом оперении. Чтобы подъёмная сила стала достаточной, для отрыва самолёта от земли, он должен развить достаточную скорость. Для этого служат взлётно-посадочные полосы. Для тяжёлых пассажирских или транспортных самолётов нужны длинные ВПП, длиной 3-4 километра. За состоянием полос тщательно следят аэродромные службы, поддерживая их в идеально чистом состоянии, так как инородные предметы, попадая в двигатель, могут привести к аварии, а снег и лёд на полосе представляют большую опасность при взлёте и посадке. При разбеге самолёта наступает момент, после которого отменить взлёт уже нельзя, так как скорость становится настолько велика, что самолёт уже не сможет остановиться в пределах полосы. Это так и называется — «скорость принятия решения». Посадка — очень ответственный момент полёта, лётчики постепенно сбрасывают скорость, вследствие чего уменьшается подъёмная сила и самолёт снижается. Перед самой землёй скорость уже такая низкая, что на крыльях выпускаются закрылки, которые несколько увеличивают подъёмную силу и позволяют мягко посадить самолёт. Таким образом, самолёты летают в строгом соответствии с законами физики. Глава 3. Изобретение, которое позволит улучшить экологию в мире Магнитные полосы с разными полюсами на дне самолета и на поверхности ВПП Для начала рассмотрим действие магнита. Магнит - тело, обладающее собственным магнитным полем. Простейшим и самым маленьким магнитом можно считать электрон. Магнитные свойства всех остальных магнитов обусловлены магнитными моментами электронов внутри них. Постоянный магнит - изделие, изготовленное из ферромагнетика, способного сохранять остаточную намагниченность после выключения внешнего магнитного поля. В качестве материалов для постоянных магнитов обычно служат железо, никель, кобальт, некоторые сплавы редкоземельных металлов (как, например, в неодимовых магнитах), а также некоторые естественные минералы, такие как магнетиты. Постоянные магниты применяются в качестве автономных (не потребляющих энергии) источников магнитного поля. Свойства магнита определяются характеристиками размагничивающего участка петли магнитного гистерезиса материала магнита: чем выше остаточная индукцияBr и коэрцитивная сила Hc, тем выше намагниченность и стабильность магнита. Характерные поля постоянных магнитов - до 1 Тл. Но данного магнитного поля будет мало для взаимодействия с самолетом, весящим несколько тон. Поэтому надо брать в действие электромагнит. Электромагнит - устройство, создающее магнитное поле при прохождении электрического тока через него. Обычно электромагнит состоит из обмотки и ферромагнитного сердечника, который приобретает свойства магнита при прохождении по обмотке электрического тока. В электромагнитах, предназначенных, прежде всего, для создания механического усилия также присутствует якорь (подвижная часть магнитопровода), передающий усилие. Магниты и электромагниты в нашей жизни используются почти во всем. От музыки и развлечений до медицины и тяжелой техники. В нашем случае нам нужно самое простое и значимое действие магнита - это притяжение разных полярностей в электромагнитном поле. Нужно создать магнитные пластины, подключенные к сети чтобы, при взаимодействии с друг другом, они либо притягивались, либо отталкивались, в зависимости от полюса магнита. Тем самым, модернизировав таким образом ВПП, получится уменьшить количество сжигаемого топлива и длину ВПП, требуемое для взлета либо посадки самолета. Заключение Долгое время Россия использует большинство самолетов из-за рубежа. И в связи со сложившейся ситуацией на западе, на нашу страну ввели санкции, в том числе и на самолеты которые мы заказывали у Америки и Германии. Но так как сейчас мы не сможем покупать новые самолеты, а те которые имеются у нас в данный момент нуждаются в ремонте или полной замене, мы должны начать конструировать свои самолеты. По подсчетам ученных это займет примерно 2 года. И мы надеемся, что при их создании, учтут и нашу разработку. Рекомендации: Мы рекомендуем данное приспособления для тех, кто владеет аэродромами. Потому что оно позволит уменьшить количество сгораемого топлива. Предложения: Для того чтобы магнитные пластины лежали неподвижно их надо устанавливать на глубине примерно 0.3 метра. Список использованных источников литературы. 2015-2022 ООО «Яндекс» https://zen.yandex.ru/ (Дата обращения: 28.02.2022) SkyShips - мировая авиация | Новости авиации и космонавтики, описание техники и компаний © 2022 Designed by Jinn http://skyships.ru/ (Дата обращения: 28.02.2022) АО «РОСБИЗНЕСКОНСАЛТИНГ», 1995–2022. Сообщения и материалы сетевого издания «РБК» (зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор) 03.12.2021 за номером ЭЛ №ФС77-82385) сопровождаются пометкой «РБК». https://www.rbc.ru/ (Дата обращения: 28.02.2022) 2022 ВПолете.Онлайн https://vpolete.online/ (Дата обращения: 01.03.2022) Wikipedia https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B0 (Дата обращения: 01.03.2022) |