Введение в авиамоделирование

Кто-нибудь когда-нибудь задумывался, как летают самолеты, дроны? Если да, то давайте углубимся в науку о самолетах и дронах. Среди наиболее привлекательных аспектов курса была задача построить самолеты из кусков дерева и заставить пропеллеры вращаться с настоящими двигателями. Несмотря на то, что авиамоделирование кажется темой, во многом связанной с аэрокосмической / авиационной инженерией, оно включает в себя множество междисциплинарных концепций, в первую очередь аэрокосмическую / авиационную инженерию, машиностроение, электронную инженерию, электротехнику и информатику. Развитие этих инженерных навыков с помощью авиамоделирования дает хорошее понимание их роли в реальном мире авиастроения и дает прекрасную возможность для инноваций.

Авиамоделирование

Это относится к деятельности, связанной с проектированием, строительством и управлением воздушными транспортными средствами. Эти модели — всего лишь уменьшенные версии реальных самолетов. Классификация моделей –

• Статические модели

Статическая модель самолета считается предметом коллекционирования. Модели этих самолетов строятся и раскрашиваются для показа в музеях. Использование статических моделей очень популярно среди крупных авиакомпаний для рекламы своих самолетов. На заре авиаперевозок авиакомпании делали большие модели своих самолетов и отправляли их туристическим агентствам в качестве рекламных материалов, наиболее известными из которых были Delta Air Lines и Air France. Некоторые из этих моделей входят в число лучших коллекционных моделей самолетов.

• Функциональные модели

Те модели, которые летают без необходимости управления с земли, известны как модели свободного полета. Для изготовления этих простых «планеров» обычно используется пробковое дерево. Управлять некоторыми самолетами с земли можно с помощью дистанционного управления. Многие летающие модели выглядят как уменьшенные версии пилотируемых самолетов, в то время как другие не собираются выглядеть как пилотируемые самолеты. Есть модели птиц и летающих динозавров. Поведение самолета в полете зависит от его масштаба. Масштаб и скорость влияют на число Рейнольдса. Масштабные модели часто нуждаются в гребных винтах большего размера, чем в масштабе, поскольку сопротивление увеличивается при низких числах Рейнольдса.

Различные типы моделей Aero

• Водяная ракета

Миниатюра настоящей ракеты. Принцип работы — третий закон движения Ньютона. Он работает, частично наполняя бутылку водой, а затем нагнетая внутрь воздух.

Принцип работы: в состоянии покоя силы уравновешены. т.е. сила тяжести и нормальная сила уравновешивают друг друга. В движении Thrust преодолевает силу гравитации и движется вверх. Второй закон движения Ньютона для переменной массы и третий закон движения Ньютона используются в концепции водяной ракеты.

Второй закон Ньютона для переменной массы. Второй закон Ньютона гласит, что скорость изменения импульса системы увеличивается или уменьшается с приложенной силой. Используя это уравнение,

м × (dv⁄dt) + v × (dm⁄dt) = F

Для переменной массы это можно сформулировать так:

F+ v _отн × ( dm⁄dt) = m × a

Где v _отн — относительная скорость выбрасываемой массы по отношению к массе центра тела.

Третий закон Ньютона: Каждое действие в природе сопровождается противодействием.

Ф _АБ = -Ф _БА

Инструменты и материалы, используемые в строительстве: Пластиковая бутылка (корпус ракеты), плавники, опора плавника, пробка, соединитель стопора, соединитель насоса, удлинительная трубка.

• Радиоуправляемый самолет (RC Plane)

Радиоуправляемый самолет (RC Plane) — это миниатюра настоящего самолета. Он управляется ручным передатчиком, который связывается с приемником, установленным в модели RC.

Принцип работы : во время полета на самолет действуют четыре силы. При этом задействованы силы гравитации, подъемной силы, лобового сопротивления и тяги. Крыло самолета, называемое аэродинамическим профилем, имеет такую форму, что воздух, через который оно проходит, разделяется на передней кромке, пересекаясь с разной скоростью над и под ним, так что он достигает одной и той же точки вдоль задней кромки крыла. крыло одновременно. Можно рассчитать подъемную силу аэродинамического профиля с помощью принципа Бернулли, если известно поведение потока жидкости вокруг крыла. Согласно принципу Бернулли, воздух, движущийся с большей скоростью, имеет более низкое давление воздуха, чем воздух, движущийся с меньшей скоростью.

п ₁ + 1/2 × ρ (v ₁ ) ² + ρ × г × ч ₁ знак равно п ₂ + 1/2 × ρ (v ₂ ) ² + ρ × г × ч ₂

Инструменты и материалы, использованные при строительстве: Corosheet для корпуса, пенополистирол для крыла, ESC (электронный регулятор скорости), аккумулятор, передатчик, приемник, двигатель.

• Планер

Планер — это летательный аппарат, у которого нет двигателя. Он путешествует, паря в воздухе. Он может оставаться в воздухе до тех пор, пока его поднимает воздух.

Принцип работы: чтобы планер мог летать, необходимо создать подъемную силу. Подъемная сила создается планером, движущимся по воздуху. Планеры также создают сопротивление при движении по воздуху. Тяга, создаваемая двигателем самолета с двигателем, противодействует сопротивлению, но планеру не хватает двигателя для создания тяги. Планеры предназначены для медленного и эффективного спуска. Их бросает самолет для придания начальной скорости, так как у них нет двигателя. Они также работают по принципу принципа Бернулли.

п ₁ + 1/2 × ρ (v ₁ ) ² + ρ × г × ч ₁ знак равно п ₂ + 1/2 × ρ (v ₂ ) ² + ρ × г × ч ₂

Инструменты и материалы, используемые в строительстве: материал депрона, используемый для проектирования, сервоприводов, передатчика, приемника.

• Мультикоптер

Мультиротор — это тип летательного аппарата, который имеет более двух несущих винтов. Эти роторы помогают обеспечить подъемную силу и тягу самолета.

Принцип работы: Multi-Rotor работает в режиме, связанном с мощностью, что означает, что когда ротор толкает воздух, воздух также толкает ротор назад. Это основной принцип, по которому Мультиротор может двигаться вверх и вниз. Кроме того, когда ротор вращается быстрее, высота увеличивается, и наоборот. Динамика жидкости играет важную роль в работе ротора. Вращение винта в воздухе вызывает различные силы, такие как столкновение и гравитация. операционная система дрона аналогична системе самолета.

Инструменты и материалы, используемые в строительстве: рама, двигатели, ESC (электронный регулятор скорости), пропеллер, аккумулятор, контроллер полета, передатчик, приемник.

• Вертолеты

Это тип самолета, который может взлетать и садиться вертикально. Роторы используются для подъема вертолетов. Летает в обратном, прямом и боковом направлениях.

Принцип работы: Когда лопасти вертолета вращаются, они создают силу, называемую подъемной силой, которая позволяет вертолету зависать. Подъемная сила создается несущим винтом. Вертолеты с вращающимися несущими винтами технически более сложны, чем вертикальные летательные аппараты. Хвостовая гниль создает тягу, аналогичную воздушному винту. Это называется реакцией крутящего момента. Третий закон Ньютона и гидродинамика используются в работе вертолетов.

Инструменты и материалы, используемые в строительстве: планер, поликарбонатное покрытие (лобовое стекло), двигатели, пропеллер, аккумулятор, контроллер полета, передатчик, приемник.

Примеры проблем

Вопрос 1: Мэри и Голди толкают друг друга с некоторой силой. В результате оба двинулись в противоположных направлениях. Считая массы обоих людей одинаковыми. Найдите человека, который подошёл ближе всего к начальной точке.

Решение:

Both Mary and Goldy will travel same distance as the force acting on both the bodies are equal. Hence

F₁ = F₂

m₁ a₁ = m₂ a₂

As mass of both bodies are equal so, 

a₁ = a₂

Hence both will travel same distance as acceleration of both is equal .

Вопрос 2: Приведите реальный пример третьего закона движения Ньютона.

Решение:

Whenever we stand or sit or lie down we feel nothing. But there is actually an reaction from the ground that counteracts our body weight. The action here is our body weight and the ability to react is a powerful force from the ground to support us. So, newton’s 3rd law of motion is acting between our body weight and normal force from ground or chair.

Вопрос 3: Кратко объясните два применения дронов.

Решение:

1. Delivery of items: Delivery of food and local transportation of goods is done by drones as they are able to carry heavy loads and speed up delivery times. It also reduces human labour and is safe and cost worthy. As it is functioned programmatically so can deliver to the door step and will reduce transportation cost as well.
2. Photography: As drones can capture images from a good height so it is used to capture the parts of earth where human can’t reach by road. They are even used in wedding photography and many movies. They are also used for science and research.

Вопрос 4: Объясните разницу между водяной ракетой и ракетой внутреннего сгорания.

Решение:

1. A rocket engine uses heat to create a thrust, while a water rocket uses water pressure to create a thrust.
2. Since water is 100 times heavier than air, the extracted water produces greater pressure than compressed air alone.
3. The rocket mixes air and oil to form a fire, which pushes the sides of the engine, while the water rocker presses the water into pressure.

Вопрос 5: Почему самолетам придается обтекаемая форма?

Решение:

Airplanes and ships have developed elaborate bodies to reduce drag. A well-formed body experiences less resistance when walking on water or air. It helps to reduce friction. Many animals, such as birds and dolphins, and technology, such as airplanes and submarines, have well-organized bodies. These well-organized bodies are called streamline bodies.