Présentation - l'histoire du cerf-volant. Les cerfs-volants d'hier et d'aujourd'hui Etude des avions à l'exemple du cerf-volant

Les cerfs-volants font partie des machines volantes les plus anciennes. Les premiers documents les concernant ont été retrouvés plusieurs siècles avant le début de la nouvelle ère. Des manuscrits chinois disent que des cerfs-volants volaient lors de fêtes folkloriques. Les Chinois construisaient des serpents en forme d'oiseaux, de poissons, de papillons, de coléoptères et de figures humaines, qu'ils peignaient dans les couleurs les plus vives (Fig. 1).

Le type de serpent chinois le plus courant était le dragon, un serpent ailé fantastique. Un énorme dragon élevé dans les airs était un symbole de pouvoirs surnaturels. Dans un certain nombre d'endroits en Chine, jusqu'à récemment, restaient des traces de la coutume du cerf-volant de masse le neuvième jour du neuvième mois, le jour du cerf-volant.

Le dragon volant est structurellement complexe. Deux ou trois douzaines de cônes de papier léger formaient un long corps rond de monstre, se tortillant de manière pittoresque en vol. Le serpent-dragon avait une grosse tête avec une bouche découverte. Par la bouche, le vent pénétrait dans le corps vide et, le gonflant, le soutenait dans les airs. Parfois, au lieu de cônes, la conception du cadre du dragon comprenait des disques ronds progressivement plus petits, reliés les uns aux autres par des cordons. Chaque disque était traversé par une fine bande de bambou, au bout de laquelle étaient fixées de grosses plumes (Fig. 2).

Pour renforcer l'effet, une « musique de serpent » spéciale a été inventée, rappelant le hurlement du vent dans une cheminée. L'appareil qui produisait ces sons était fabriqué à partir de têtes de pavot sèches dans lesquelles étaient insérés des tuyaux de roseau. Un rail était attaché à la gueule du dragon et deux longs rubans de soie étaient attachés à la queue, qui se tortillait dans les airs avec le cerf-volant.

Un spectacle intéressant était présenté par des lanternes fabriquées à partir de papier fin de couleur (Fig. 3) et des feux d'artifice (Fig. 4) attachés à des serpents.

Les cerfs-volants se sont répandus en Corée. Au début, leur utilisation était de nature purement religieuse, puis le cerf-volant est devenu une forme d'activité et de spectacle fascinante.

Cerf-volant japonais "Kero"

Dans les dessins japonais anciens, vous pouvez également trouver des images de cerfs-volants, dont la forme était très différente de celle des cerfs-volants chinois (Fig. 5).

Serpents japonais : a - « papillon » ; b - « Yatsuhana » ; c - "Gonbo" ; g - de la région de Nagasaki ; d - "Bozo"; e - "Ato"

Un cerf-volant malais typique (Fig. 6) a la forme d'un triangle symétrique curviligne. Son armature est constituée de trois tiges entrecroisées, le revêtement est en tissu grossier.

Les historiens européens attribuent l'invention du serpent, indépendamment de ce qui existait dans les pays de l'Est, à l'ancien scientifique grec Archytas de Tarente (IVe siècle avant JC).

Les archives anciennes des premières applications pratiques des cerfs-volants sont intéressantes. L'un d'eux dit cela au IXe siècle. Les Byzantins auraient soulevé un guerrier sur un cerf-volant qui, d'une hauteur, aurait lancé des substances incendiaires dans le camp ennemi. En 906, le prince de Kiev Oleg utilisa des cerfs-volants lors de la prise de Constantinople. La chronique dit que « des chevaux et des hommes en papier, armés et dorés » apparurent dans les airs au-dessus de l'ennemi. Et en 1066, Guillaume le Conquérant utilisa des cerfs-volants pour la signalisation militaire lors de la conquête de l'Angleterre.

Mais malheureusement, aucune donnée n'a été conservée sur la forme des anciens cerfs-volants européens, leurs propriétés structurelles et de vol.

Cerf-volant "stores" design Raqqa

Pendant longtemps, les scientifiques européens ont sous-estimé l’importance du cerf-volant pour la science. Seulement du milieu du XVIIIe siècle. Le cerf-volant commence à être utilisé dans le travail scientifique. En 1749, A. Wilson (Angleterre) utilisait un cerf-volant pour élever un thermomètre afin de déterminer la température de l'air en altitude. En 1752, le physicien W. Franklin utilisa un cerf-volant pour étudier la foudre. Ayant découvert la nature électrique de la foudre à l’aide d’un cerf-volant, Franklin inventa le paratonnerre.

Les cerfs-volants ont été utilisés pour étudier l'électricité atmosphérique par le grand scientifique russe M.V. Lomonosov et le physicien anglais I. Newton.

Le serpent commence à rendre de précieux services à la science. Il n’est donc pas surprenant qu’en 1756 le célèbre mathématicien L. Euler ait écrit les lignes suivantes : « Un cerf-volant, ce jouet d’enfants, méprisé par les scientifiques, peut cependant vous faire réfléchir profondément sur vous-même. »

Le cerf-volant a été considérablement amélioré par le scientifique australien L. Hargrave dans les années 90. siècle dernier. Profitant des travaux du premier pilote de planeur, l'ingénieur allemand O. Lilienthal, Hargrave fut le premier à utiliser deux boîtiers traversants reliés entre eux comme un cerf-volant. Lilienthal, lors de la conception de ses planeurs, a remarqué que de tels appareils avaient une bonne stabilité dans les airs. Hargrave cherchait patiemment les meilleures proportions pour ses boîtes. Finalement, le premier cerf-volant-boîte est apparu, ne nécessitant plus de queue pour assurer sa stabilité en vol (Fig. 7).

Les boîtes volantes de Hargrave ont non seulement donné une impulsion plus grande au développement du commerce des cerfs-volants, mais ont également sans aucun doute contribué à la conception des premiers avions. Cette position est confirmée par la similitude avec le cerf-volant à deux caissons des biplans de Voisin, Santos-Duman, Farman et les appareils d'autres premiers concepteurs d'avions.

La première ascension humaine sur des cerfs-volants en boîte a également été réalisée par Hargrave. Le passager a été transporté sur quatre cerfs-volants d'une superficie totale de 22 m2.

"Moine" sans cadre

Depuis 1894, les cerfs-volants sont systématiquement utilisés pour étudier la haute atmosphère. En 1895, la première station de serpents a été créée au Washington Weather Bureau. En 1896, à l'Observatoire de Boston, le cerf-volant a été élevé à une hauteur de 2 000 m, et en 1900, le cerf-volant a été élevé à une hauteur de 4 600 m.

En 1897, les travaux sur les cerfs-volants ont commencé en Russie. Ils ont été réalisés à l'Observatoire météorologique magnétique de Pavlovsk, où un département spécial sur les serpents a été ouvert en 1902.

Le cerf-volant était largement utilisé dans les observatoires météorologiques en Allemagne, en France et au Japon. Le cerf-volant (s'est élevé à une très haute altitude. Par exemple, à l'observatoire de Linderberg (Allemagne), ils ont réussi à faire monter un cerf-volant à plus de 7 000 m. La première communication radio à travers l'océan Atlantique a été établie à l'aide d'un cerf-volant en forme de boîte. L'ingénieur italien G. Marconi a lancé en 1901. sur l'île de New Foundlain, un grand cerf-volant qui volait sur un fil servant d'antenne de réception.

Le département militaire britannique s'est intéressé au cerf-volant en boîte de Hargrave. Le lieutenant Cody de l'armée anglaise a modifié les serpents de Hargrave. Il augmente sa superficie en ajoutant des ailes latérales placées à tous les coins des caissons, augmente la solidité de la structure et introduit un tout nouveau principe de montage et de démontage du cerf-volant. Les observateurs militaires ont commencé à voler dans les airs avec de tels cerfs-volants.

Au début du 20ème siècle. Les travaux de Cody sur les serpents furent poursuivis par le capitaine de l'armée française, Sacconey. Il a créé un design de cerf-volant encore plus avancé, qui est l'un des meilleurs à ce jour. Sacconeus, profitant de riches subventions du département militaire, a eu l'occasion de mener ses expériences à grande échelle. Il a développé en profondeur le principe du remorquage des cerfs-volants : un groupe de cerfs-volants soulevait le rail principal (câble) dans les airs, l'autre remorquait la charge le long du câble. Sacconei a établi les premiers records de hauteur et de capacité de charge des cerfs-volants.

Les œuvres de Sacconaeus trouvèrent leurs successeurs dans de nombreuses armées d'Europe. En Russie, le colonel Oulianine a créé un cerf-volant spécial pour l'armée (Fig. 8 et 9). Une innovation précieuse et ingénieuse dans les cerfs-volants de sa conception étaient les ailes articulées, qui augmentaient automatiquement la surface du cerf-volant lorsque le vent faiblissait. En plus d'Oulianine, Kuznetsov, Prakhov et d'autres étaient friands de serpents et ont créé des modèles à succès. Pendant la guerre russo-japonaise de 1904-1905. dans l'armée russe, il y avait des unités spéciales de serpents.

Parallèlement au travail de Cody en Europe, principalement en France, d’autres designers mènent également leurs expérimentations. Parmi ceux-ci, il faut mentionner Plotter, qui a changé le lieu de fixation de la bride et a créé des cerfs-volants avec des plans de quille qui ont augmenté la capacité de charge.

Une conception intéressante du cerf-volant original à boîte unique a été proposée par l'ingénieur français Lecornu. Il créa un serpent dont la boîte ressemble à un nid d'abeilles (Fig. 10). Lecornu a justifié l'idée de​​construire son cerf-volant en observant le vol des oiseaux. Si vous regardez un oiseau en vol, vous remarquerez que les plans du corps et des ailes forment un certain angle. Lecornu a réalisé le même angle d'installation de 30° au niveau des plans horizontaux du cerf-volant.

Pendant la Première Guerre mondiale, les troupes de divers pays, et notamment d'Allemagne, utilisaient des ballons captifs pour postes d'observation, dont la hauteur de levage, selon les conditions de combat, atteignait 2000 m. Ils permettaient d'observer la localisation de l'ennemi en profondeur. au front et des tirs d'artillerie directs via des communications téléphoniques. Lorsque le vent devenait trop fort, des cerfs-volants étaient utilisés à la place des ballons. En fonction de la force du vent, un train était composé de 5 à 10 grands cerfs-volants en forme de boîte, attachés à un câble à une certaine distance les uns des autres sur de longs fils. Un panier pour un observateur était attaché au câble. Dans un vent fort mais assez uniforme, l'observateur s'est élevé dans la nacelle jusqu'à une hauteur de 800 m.

Cette méthode d'observation avait l'avantage de permettre de se rapprocher des positions avancées de l'ennemi. Les cerfs-volants n'étaient pas aussi faciles à tirer que les montgolfières, qui constituaient une très grande cible. De plus, la défaillance d'un cerf-volant individuel a affecté la hauteur de montée de l'observateur, mais n'a pas provoqué sa chute. Une seule roquette incendiaire frappant la balle suffisait à la tuer, car elle était remplie d'hydrogène inflammable.

Cerf-volant monobloc conçu par Roche-Donzel

Pendant la Première Guerre mondiale, les cerfs-volants étaient également utilisés pour protéger d'importantes installations militaires contre les attaques des avions ennemis en construisant des barrières constituées de petits ballons captifs et de cerfs-volants qui s'élevaient à une hauteur de 3 000 m. Des câbles métalliques étaient abaissés depuis les ballons et les cerfs-volants. ont été créés pour l'avion, l'ennemi est en grand danger. L'Allemagne a utilisé de telles barrières pour protéger les chantiers sous-marins et les hangars en Belgique.

Pour les barrières à serpents des hangars près de Bruxelles, de grands serpents ont été réalisés sous la forme d'avions captifs. Les serpents copiaient les contours d'avions de conceptions diverses (monoplans, biplans) afin d'induire en erreur les pilotes ennemis.

Au printemps 1915, un incident intéressant s'est produit en Allemagne lorsqu'un avion captif a trompé non pas les pilotes ennemis, mais sa propre batterie anti-aérienne. Un jour, tôt le matin, un biplan captif a été soulevé dans les airs. Peu après son lever, il disparut dans les nuages. Lorsque les nuages ​​se sont dissipés vers midi, cet avion est soudainement apparu dans leur brèche. Les observateurs allemands ont eu l'impression que les nuages ​​étaient immobiles et que le biplan volait à une vitesse assez élevée. Bientôt, il disparut dans un nuage, pour réapparaître immédiatement dans la brèche suivante. Les postes de surveillance aérienne et de communication ont signalé : « Avion ennemi. » Les batteries anti-aériennes ont ouvert un tir de barrage. Les canons tonnaient autour de l'aérodrome, essayant de détruire l'ennemi aérien. L'avion disparut dans les nuages, puis réapparut, et le barrage se poursuivit jusqu'à ce que les Allemands réalisent enfin qu'ils avaient tiré sur leur propre avion captif. Ce dernier n'a pas été abattu uniquement parce que lors du tir, un ajustement était effectué en fonction de la vitesse imaginaire de l'avion et que les obus se retrouvaient invariablement devant la cible stationnaire.

La fabrication de cerfs-volants en Europe a atteint son apogée vers la fin de la guerre, en 1918. Après cela, l'intérêt pour les cerfs-volants a diminué. Le développement rapide de l'aviation a commencé à éloigner les serpents des affaires militaires.

De nombreux designers qui s'intéressaient auparavant à la fabrication de cerfs-volants se sont tournés vers le travail sur les avions. Mais leur expérience dans la construction de cerfs-volants n'est pas passée sans laisser de trace. Il a certainement joué un rôle dans l’histoire de l’aviation lors de la première étape du développement des avions.

Cerf-volant "étoile" conçu par Babyuk

En Union soviétique, la passion pour les cerfs-volants a commencé presque simultanément avec le modélisme aéronautique. Déjà lors des premières compétitions de modèles volants de toute l'Union en 1926, des cerfs-volants en boîte volant assez bien, construits par des modélistes d'avions de Kiev sous la direction de I. Babyuk, avaient été présentés. Onze cerfs-volants en toile d'une surface de travail totale de 42,5 m2 ont été lancés sur un câble en acier de 3 mm d'épaisseur à partir d'un treuil à ballon spécial. La conception de ces cerfs-volants est un type Sacconeus classique modifié.

Le nombre de trains de cerfs-volants soumis aux concours de modélisation d'avions dans toute l'Union a augmenté. Huit trains participent au concours de 1935. C'est alors que, pour la première fois, les diverses utilisations des cerfs-volants furent pleinement démontrées. Des « postiers aériens » ont couru le long de la balustrade, à l'aide desquels des poupées « parachutistes » ont sauté, des « bombes » et des tracts ont été largués et un écran de fumée a été démontré. Les poupées « parachutistes » ont fait de longs sauts après la « équipe d'atterrissage » vivante - des souris blanches dans une cage. Larguer des modèles réduits de planeurs depuis des cerfs-volants est devenu monnaie courante. Depuis un lancement à haute altitude, de nombreux modèles de planeurs ont volé à plusieurs kilomètres.

Dans les camps de pionniers, les cerfs-volants étaient de plus en plus utilisés comme signalisation lors des jeux de guerre. Il n'était pas rare en hiver de voir un skieur, tracté par un cerf-volant, glisser facilement sur la neige.

La fabrication de cerfs-volants est devenue l'une des sections de la formation aéronautique initiale des pionniers et des écoliers, et les cerfs-volants sont devenus des avions à part entière au même titre que les modèles d'avions et de planeurs.

À la Maison des Pionniers de Serpoukhov en 1931, une station de serpents pour enfants a été créée et exploitée avec succès. Les dirigeants de cette station étaient invités chaque année avec leur équipe de cerfs-volants aux concours de modélisme aéronautique de toute l'Union.

Bientôt, l'expérience des Serpoukhovites devint largement connue. Les compétitions de toute l'Union ont commencé à se dérouler indépendamment chaque année. Les stations de serpents de Saratov, Kiev, Toula, Stalingrad et d'autres villes ont représenté leurs équipes à la compétition.

Les dirigeants des stations de cerfs-volants pour enfants et les jeunes « cavaliers de serpents » ont conçu et lancé avec beaucoup d'enthousiasme des cerfs-volants et ont mené un travail auprès des pionniers et des écoliers.

En 1937, à Zvenigorod, le Conseil central d'Osoaviakhim de l'URSS a organisé le premier concours de cerfs-volants en boîte de toute l'Union. Les conditions météorologiques défavorables (manque du vent nécessaire) n'ont pas permis de réaliser des vols de cerfs-volants records. Néanmoins, même à basse altitude, il a été possible de tester leurs caractéristiques de conception.

En 1938, dans le village de Shcherbinka (aujourd'hui ville de la région de Moscou), a eu lieu le deuxième concours de cerfs-volants en boîte de toute l'Union, au cours duquel des modèles d'un intérêt exceptionnel ont été présentés. Par exemple, la station de cerfs-volants pour enfants de Serpoukhov a présenté des cerfs-volants d'une conception "Grund" modifiée avec une surface portante de 20 m 2. Le cerf-volant a soulevé une charge pesant jusqu'à 60 kg. Un cerf-volant parachute, un cerf-volant planeur et d'autres ont été présentés.

Lors des IIIe compétitions All-Union Box Kite, qui ont eu lieu en 1939 à Serpoukhov, des records ont été établis pour le vol de cerf-volant en altitude. Un seul cerf-volant, conçu par le modéliste d'avions de Kiev (c'est ainsi qu'on a appelé les créateurs de cerfs-volants) Gromov, a été élevé à une hauteur de 1 550 m. Un train composé de cerfs-volants en forme de boîte conçu par le modéliste d'avions de Saratov Grigorenko. , a été élevé à une hauteur de 1800 m pendant la Grande Guerre patriotique (1943 .) A. Grigorenko a été récompensé pour l'utilisation au combat de cerfs-volants.

Lors des compétitions IV All-Union, les exigences techniques pour la conception des cerfs-volants ont été clairement définies. Par exemple, chaque cerf-volant devait être maintenu en l'air à une vitesse de vent ne dépassant pas 4 à 5 m/s au sol, la surface portante de chaque cerf-volant devait être d'au moins 5 m 2, la surface totale La surface du train de cerfs-volants doit être telle qu'avec un vent ne dépassant pas 7 m/s, il soit possible de soulever une charge pesant au moins 80 kg. Le nombre de cerfs-volants ne doit pas dépasser 10 pièces. La tête de serpent pouvait avoir une grande surface, la configuration et la couleur des cerfs-volants étaient arbitraires.

Sur chaque train serpent, il était demandé d'installer divers dispositifs et mécanismes, par exemple des « postiers aériens » capables de soulever une charge pesant jusqu'à 2 kg, des serrures pour composer un train serpent (avec un diamètre de rail d'au moins 3 mm), appareils pour la photographie aérienne et autres.

Selon les termes du concours, chaque équipe devait présenter un scénario de jeu au cours duquel elle devait lancer un train serpent. Le scénario pourrait inclure, par exemple, un bombardement, c'est-à-dire le largage de « bombes » sur une cible préalablement planifiée, un « assaut aéroporté » (lâcher des poupées), une course de ski, le transport d'un blessé sur un traîneau tiré par un cerf-volant, du son, de la lumière et d'autres types d'alarmes du cerf-volant, en laissant tomber des rapports et des dépliants.

Des compétitions ont eu lieu pour l'altitude de vol d'un seul cerf-volant, la hauteur de lancement d'un train de cerfs-volants, la capacité de charge maximale d'un train de cerfs-volants et la vitesse d'assemblage et de lancement d'un seul cerf-volant.

Pour assurer la réussite des compétitions, de nombreux groupes de cercles ont mis en place divers moyens auxiliaires. Par exemple, dans la Maison des Pionniers de Serpoukhov, des écoliers d'aéromodélisme ont fabriqué un dynamomètre pour tester la résistance d'une main courante. Un dynamomètre monté sur le serpent a allumé une lumière rouge à une tension critique. La même équipe a fabriqué un anémomètre à partir d'un vieux réveil et, à l'aide de cet appareil, les changements de force du vent ont été enregistrés.

Les écoliers ont installé sur le serpent un barographe, un dispositif permettant de larguer un seul « parachutiste » ou une seule poupée « d'atterrissage » au sol jusqu'à un point donné.

Les jeunes modélistes d'avions de la station Kolomna pour jeunes techniciens (région de Moscou) ont construit des cerfs-volants en forme de boîte avec des volets d'aile, ce qui confère au cerf-volant une plus grande stabilité à un angle d'environ 50°. Les modélistes d'avions de la Station de Voronej pour jeunes techniciens ont construit des cerfs-volants profilés.

Les modélistes d'avions de Saratov ont présenté à la compétition un train de cerfs-volants composé de cinq cerfs-volants en forme de boîte. Chaque serpent pèse jusqu'à 9 kg. La tête de serpent avait une superficie totale de 17 m2. Il y avait un appareil photo installé sur le train serpent qui prenait 12 photos. Le train était capable de remorquer un skieur.

Une équipe de modélistes d'avions de Kiev a présenté à la compétition un train de six cerfs-volants. Il était possible d'en faire tomber une grande poupée « parachutiste » (jusqu'à 70 cm, alors que le dôme du parachute mesurait 4 m de diamètre).

Les jeunes modélistes d'avions ont travaillé dur pour se préparer à de nouveaux départs. À Léningrad, plus de 150 participants ont participé au concours urbain de cerf-volant au printemps 1941.

Après la Grande Guerre patriotique, les compétitions n'ont pas eu lieu.

De nos jours, la construction de cerfs-volants ne peut avoir aucune signification défensive ou scientifique. Cependant, en tant qu’activité simple, très accessible et passionnante, créer et faire voler des cerfs-volants n’a pas perdu et ne perdra pas de son importance.

À l'étranger, notamment dans les pays socialistes, les cerfs-volants sont extrêmement populaires auprès des enfants et des jeunes. Ils sont particulièrement populaires à Cuba. Vous pouvez souvent voir comment les enfants cubains, même sur la plage, ne se séparent pas de leur passe-temps favori : des cerfs-volants aux motifs les plus variés et aux couleurs les plus vives planent dans les airs au-dessus de la mer.

YUT Pour des mains habiles 1977 n°7

Qui d’entre vous n’a pas fait voler un cerf-volant ? Mais est-ce que tout le monde sait ce qu’ils sont ? Quand sont-ils apparus ?

La première fois qu’un cerf-volant s’est envolé dans le ciel, c’était il y a 25 siècles. À cette époque, personne ne pouvait expliquer pourquoi le cerf-volant décolle et quelles forces agissent sur lui en vol.

Au début, les cerfs-volants étaient utilisés pour le plaisir et le divertissement. Dans les pays de l’Est, par exemple, des combats de cerfs-volants ont eu lieu. Deux cerfs-volants ont été lancés dans le ciel, après avoir été préalablement enduits de colle et saupoudrés de verre pilé sur les ficelles qui les tenaient en laisse. Le vainqueur était celui qui était le premier à couper le fil de l'ennemi.

Plus tard, les cerfs-volants ont commencé à être utilisés à des fins scientifiques. Dans ses expériences sur l’électricité atmosphérique, le physicien américain Benjamin Franklin a utilisé de très gros cerfs-volants. La force de levage de certains d’entre eux était si grande que le scientifique avait du mal à les tenir en laisse. Les cerfs-volants ont aidé Franklin à prouver l'origine électrique de la foudre, à établir la présence de deux charges, positive et négative, et à tester l'idée d'un paratonnerre,

Et à la fin du siècle dernier et au début de ce siècle, les serpents étaient largement utilisés pour la recherche météorologique. Avec leur aide, les scientifiques ont élevé leurs instruments à plus de 1000 m d'altitude et ont mesuré la vitesse du vent, la température et l'humidité de l'air, la pression atmosphérique...

De nos jours, l'intérêt pour les cerfs-volants n'a pas disparu.

La pensée créative des inventeurs de nombreux pays donne naissance à de plus en plus de nouvelles conceptions de cerfs-volants : avions à disques, volants d'inertie, etc.

Aujourd'hui, nous parlerons de vingt-trois serpents. La sélection comprend des modèles simples et peu exigeants en main-d'œuvre, ainsi que des modèles plus complexes. Parmi eux, aucun ne se ressemble : tous les cerfs-volants diffèrent les uns des autres soit par leurs qualités de vol, soit par leur conception, soit par leur technologie de fabrication.

N'importe quel serpent de cette collection peut être fabriqué dans un camp de pionniers ou dans la cour. Nous avons sélectionné quatre modèles spécialement pour les modélistes débutants. Nous en parlons plus en détail (ils sont regroupés dans la figure).

Alors les cerfs-volants...

POURQUOI LE KITE SOCK UP?

Un dessin simplifié nous aidera à répondre à cette question (Fig. 1). Soit la ligne AB représente la coupe d'un cerf-volant plat. Supposons que notre cerf-volant imaginaire vole de droite à gauche selon un angle A par rapport à l'horizon ou au vent venant en sens inverse. Considérons quelles forces agissent sur le modèle en vol.

Lors du décollage, une masse d'air dense gêne le mouvement du cerf-volant, c'est-à-dire exerce une certaine pression sur celui-ci. Notons cette pression F1. Construisons maintenant ce qu'on appelle un parallélogramme de forces et décomposons la force F1 en deux composantes - F2 et F3. La force F2 éloigne le cerf-volant de nous, ce qui signifie qu'en montant, il réduit sa vitesse horizontale initiale. C’est donc une force de résistance. Une autre force (F3) porte le cerf-volant vers le haut, appelons-la alors levage.

Nous avons donc déterminé qu'il y a deux forces agissant sur le cerf-volant : la force de traînée F2 et la force de portance F3.

En soulevant le modèle dans les airs (en le remorquant par la main courante), on augmente artificiellement la force de pression sur la surface du cerf-volant, c'est-à-dire la force F1. Et plus on court vite, plus cette force augmente. Mais la force F1, comme vous le savez déjà, est divisée en deux composantes : F2 et F3. Le poids du modèle est constant et l'action de la force F2 est empêchée par la main courante. Cela signifie que la force de levage augmente - le cerf-volant décolle.

On sait que la vitesse du vent augmente avec l’altitude. C'est pourquoi, lors du lancement d'un cerf-volant, ils essaient de l'élever à une hauteur telle que le vent pourrait soutenir le modèle à un moment donné. En vol, le cerf-volant se trouve toujours à un certain angle par rapport à la direction du vent. Essayons de déterminer cet angle.

Prenons une feuille de carton rectangulaire (Fig. 2). Exactement au centre, nous l'attacherons à l'axe O-O. Supposons que la feuille tourne autour d'un axe sans frottement et que dans n'importe quelle position elle soit en état d'équilibre. Disons que le vent souffle avec une force constante perpendiculaire au plan de la feuille. Naturellement, dans ce cas, il ne pourra pas faire pivoter la feuille autour de l'axe O-O, puisque son action est répartie uniformément sur toute la feuille. Essayons maintenant d'installer la feuille sous un certain angle par rapport au vent. Nous verrons comment le flux d'air le ramènera immédiatement à sa position d'origine, c'est-à-dire le mettra sous pression directe.

angle par rapport à la direction du vent. De cette expérience il résulte : la moitié de la nappe inclinée vers le vent subit une pression plus importante que celle du côté opposé. Par conséquent, pour que le plan de tôle reste dans une position inclinée, il est nécessaire de relever l'axe de rotation O-O. Plus l'angle d'inclinaison de la feuille est petit, plus l'axe doit être déplacé vers le haut. C'est ainsi que le centre de pression est déterminé. Et la force du vent qui maintient l’avion dans une position inclinée est la force de levage appliquée au centre de pression. Mais l’angle du cerf-volant ne reste pas constant : après tout, le vent ne souffle jamais à la même vitesse. C'est pourquoi, si nous attachions une corde au cerf-volant à un moment donné, par exemple là où le centre de pression et le centre de gravité coïncident, il commencerait simplement à faire un saut périlleux dans les airs. Comme vous le comprenez, la position du centre de pression dépend de l'angle a, et avec des rafales de vent, ce point se déplace constamment. Par conséquent, pour rendre le modèle plus stable, une bride de deux ou trois cordes ou plus y est attachée. Faisons une autre expérience.

Prenons un bâton AB (Fig. A). Qu'il symbolise également la section transversale d'un serpent plat. On le suspend par un fil au centre pour qu'il prenne une position horizontale. Puis on fixe un poids P, non loin de son centre de gravité, simulant le centre de pression. Le bâton perdra immédiatement l’équilibre et prendra une position presque verticale. Essayons maintenant d'accrocher ce bâton (Fig. 3b) à deux fils et d'y attacher à nouveau le même poids : le bâton maintiendra l'équilibre dans n'importe quelle position du poids. Cet exemple démontre clairement l'importance d'une bride, qui permet au centre de pression de se déplacer librement sans perturber l'équilibre.

CALCUL SIMPLE

Nous avons compris pourquoi le cerf-volant décolle. Essayons maintenant de calculer sa force de levage.

La force de levage d'un cerf-volant est déterminée par la formule :

Fз=K*S*V*N*cos(a), où

K=0,096 (coefficient),
S - surface portante (m2),
V - vitesse du vent (m/s),
N - coefficient de pression normale (voir tableau) et
a est l'angle d'inclinaison.

Exemple. Données initiales : S=0,5 m2 ; V=6 m/s, a=45°.

On retrouve le coefficient de pression normale dans le tableau : N = 4,87 kg/m 2. En substituant les valeurs dans la formule, on obtient :

Fз=0,096*0,5*6*4,87*0,707=1 kg.

Le calcul a montré que ce cerf-volant ne montera que si son poids ne dépasse pas 1 kg.

Les qualités de vol d'un cerf-volant dépendent en grande partie du rapport entre son poids et la surface portante : plus le rapport de ces valeurs est petit, meilleur est le modèle qui vole.

DE QUOI FAIRE DES SERPENTS

Pour construire des modèles, utilisez des matériaux légers et durables. N'oubliez pas : plus le cerf-volant est léger, plus il est facile à lancer, mieux il volera. Collez le cadre à partir de bardeaux fins et uniformes - pin, tilleul ou bambou. Couvrez les petits modèles de papier fin (de préférence coloré), de papier d'aluminium ou, dans les cas extrêmes, de papier journal, et les serpents plus grands de tissu, de film plastique ou de lavsan, ou même de carton fin. Connectez les unités et pièces individuelles avec des fils, du fil fin et de la colle. Assurez-vous de lubrifier les fils enroulés autour de la pièce avec de la colle. Pour les brides et les lignes de vie, choisissez un fil fin et résistant.

SERPENTS SIMPLES

Ce sont des modèles papier pour débutants. Certaines peuvent être réalisées en une heure ou deux, tandis que d’autres peuvent être réalisées en quelques minutes seulement. De tels cerfs-volants volent bien et ne nécessitent pas de contrôles complexes. Alors d'abord...

Oiseaux en papier

L'expérience de nombreux chercheurs a montré que la surface incurvée d'un cerf-volant a une force de levage et une stabilité supérieures à celles d'un cerf-volant plat de même taille.

Les serpents les plus simples de l'ingénieur américain Raymond Ninney ressemblent étonnamment aux petits oiseaux. Ils volent bien et démontrent une excellente stabilité en vol. Il y en a plusieurs dans la figure 1 (voir a, b, c). En seulement deux ou trois minutes, l'inventeur découpe un rectangle (rapport hauteur/largeur 4:5) dans du papier épais ou du carton fin, du placage et du papier d'aluminium et en plie un oiseau. Ensuite, il attache une bride au corps à un ou deux endroits - et le cerf-volant est prêt. De cette façon, vous pouvez créer des modèles de n'importe quelle taille - tout dépend de la résistance du matériau.

La conception suivante (Fig. 2a) a été développée par l'inventeur américain Daniel Karian. N'est-il pas vrai qu'elle rappelle un peu les oiseaux de Ninney ? A noter que ce cerf-volant est rigidifié par une armature constituée de bâtons de pin ou d'épicéa et des ailes fermées en demi-anneau. Pour recouvrir le cadre, l'auteur propose d'utiliser du tissu : soie, sergé, lin fin. Les personnes intéressées peuvent expérimenter une conception à deux ou trois ailes. L'inventeur pense que si vous attachez plusieurs ailes géométriquement similaires à une longue tige, vous obtiendrez un cerf-volant très amusant (Fig. 26).

Les oiseaux de Raymond Ninney et les serpents de Daniel Karian voleront même dans les grandes pièces et les couloirs, mais à une condition : la personne qui les lance doit se déplacer à une vitesse constante.

Les serpents sont plats...

Au début, tous les cerfs-volants étaient équipés de queues mouillées. Mais... Un jour, le météorologue canadien Eddie, qui a beaucoup travaillé avec des cerfs-volants, a remarqué que les habitants d'un village malais faisaient voler des cerfs-volants sans queue de forme quadrangulaire irrégulière. Les observations ont aidé le météorologue à construire son cerf-volant, que vous voyez sur la figure 3. Ce quadrilatère avec des paires de côtés égaux ressemble à un parallélogramme. Ce chiffre est obtenu en additionnant deux triangles avec leurs bases, dont l'un, ABD, est équilatéral et l'autre, ASV, est isocèle, avec AB:SD comme 4:5. Le côté AB est noué aux extrémités avec une ficelle métallique légèrement plus petite. Il est donc légèrement courbé. La bride est attachée aux points O et D, et le tissu (revêtement) est tendu dans la partie supérieure, où il forme deux petits plis. Sous l'influence du vent, le cerf-volant se plie et prend la forme d'un coin émoussé. En vol, ses bords d'attaque semblent rejeter le flux d'air entrant dans les deux sens, le cerf-volant est donc stable.

Quarante ans plus tard, l'Anglais G. Irwin a amélioré le modèle Eddie (Fig. 4).

On sait que la perturbation du flux d'air derrière le bord d'attaque conduit à la formation d'une région de tourbillons au-dessus d'un cerf-volant à angle obtus. En conséquence, la stabilité est perturbée en cas de vents violents. Irwin l'a fait simplement - il a découpé deux fenêtres triangulaires dans le boîtier et le flux venant en sens inverse a commencé à se précipiter dans ces fenêtres. La position du cerf-volant en vol s'est stabilisée.

Le modèle représenté sur la figure 5 a été proposé par le Français A. Millier. Il se compose d'une bande de bois AB, serrée ensemble par une ficelle pour former un arc (la corde AB fait 9/10 de la longueur de la bande). Aux points O et O1, deux bandes identiques SD et EF sont fixées au rail (AO1=OB=0,2*AB). Comme la latte AB, les lattes sont également tirées ensemble par une ficelle pour former un arc et forment un hexagone équilatéral en plan. Les extrémités de toutes les lattes sont fixées avec une autre ficelle passant par les sommets de l'hexagone.

Le serpent que vous voyez sur la figure 6 est bien connu en Corée. Son cadre rectangulaire, collé à partir de bâtons de bambou, est recouvert de tissu. Si la taille de deux côtés est considérée comme étant de 800 et celle des deux autres de 700, le diamètre du trou au milieu doit être de 300 mm.

Regardez la figure 7. Ce modèle, semblable à un oiseau de proie, a été inventé par l'Américain Sandy Langa. L'inventeur a d'abord tenté d'y tester les principes du vol, empruntés à la nature. Lang a fabriqué le fuselage et la queue à partir d'une seule bande de bois. Il le fendit à une extrémité et inséra les lattes rondes des ailes de support dans les trous du manchon en bois. J'ai attaché la partie fendue de la queue, les extrémités des ailes et le nez avec une ligne de pêche épaisse - le résultat était une structure très flexible. Et les lamelles des ailes étaient également suspendues à des amortisseurs en caoutchouc. Le serpent de Lang est sensible aux moindres rafales de vent. En vol, comme un papillon, il bat des ailes, modifiant ainsi la portance, la force de résistance et la stabilité.

...Et en forme de boîte

La figure 8 montre l'une des options pour un cerf-volant en forme de boîte. Il est stable en vol car ses plans porteurs sont orientés vers le flux venant en sens inverse selon un angle d'attaque optimal (la force de portance générée sur eux est plus grande). De plus, sa section transversale peut être non seulement carrée, mais également rhombique. Pour un losange, le rapport entre les diagonales verticales et horizontales est de 2:3. La profondeur de la boîte est 0,7 fois la longueur du plus grand côté du cerf-volant.

Le cadre est constitué de quatre lattes longitudinales et de quatre entretoises de section rectangulaire. La figure montre comment l'entretoise et le rail longitudinal sont connectés.

Mais l'inventeur russe Ivan Konin a proposé la conception d'un cerf-volant en forme de boîte, rappelant un peu un avion. Il possède deux ailes (Fig. 9). Grâce à eux, le cerf-volant monte plus vite, reste stable en vol et ne bascule pas lors de brusques rafales de vent latérales.

...ET LES SERPENTS SONT PLUS COMPLEXES

Tant par leur conception que par l'utilisation des matériaux et par le temps de fabrication, ces avions diffèrent des précédents. Ils sont plus modernes et sophistiqués. Mais, probablement, il sera d'autant plus agréable pour les modélistes expérimentés de les bricoler : pour comprendre le schéma, comprendre le principe du vol et en saisir certaines fonctionnalités.

Propulsé par un avion à réaction

Beaucoup d’entre vous ont probablement observé que si une rivière déborde largement, son débit devient beaucoup plus lent. Et vice versa : en cas de goulot d’étranglement, la vitesse d’écoulement augmente fortement. Dans l’air comme dans l’eau, cette loi physique s’applique également. Essayez de diriger le flux d'air vers l'extrémité large d'un tuyau conique (diffuseur effilé), et vous verrez comment la vitesse de l'air change : elle sera plus grande à la sortie qu'à l'entrée. Pour obtenir en pratique la poussée du jet (et c'est ainsi que l'on peut évaluer l'évolution de la vitesse d'écoulement dans une canalisation), une condition est requise : fixer le diffuseur sur une grande plaque.

Lorsqu'un cerf-volant plat est dans les airs, une zone de haute pression est créée en dessous et une zone de basse pression au-dessus. Sous l'influence de la différence de pression, le flux d'air pénètre dans le diffuseur et traverse le tuyau. Mais le diffuseur est conique, donc la vitesse du flux sortant sera supérieure à celle du flux entrant (rappelez-vous une rivière). Cela signifie que le diffuseur fonctionne comme un moteur à réaction.

Sur la figure 1 (voir page 6), vous voyez un cerf-volant de l'Anglais Frederic Benson, dont la conception utilise l'effet diffuseur. L'inventeur affirme que la poussée du jet augmente non seulement la vitesse de montée du cerf-volant, mais lui confère également une stabilité supplémentaire en vol.

La conception d’un jet kite est assez simple. Deux barres transversales rectangulaires sont fixées en croix au centre et nouées sur les bords avec un fil solide. Un diffuseur plié en papier épais ou en feuille est installé sur ce cadre. Le revêtement est ordinaire : papier, tissu...

Selon le principe WUA

On sait que les véhicules sur coussin d'air (AVH) montent en raison de la différence de pression : la pression en bas est toujours plus élevée qu'en haut. Et la stabilité de l'appareil est créée par un dispositif spécial qui répartit uniformément le flux de gaz sur tout le périmètre.

L'ingénieur américain Franklin Bell a prouvé que des appareils similaires aux AVP peuvent voler dans les airs. Fantaisie? Non. Le modèle de cerf-volant en est un témoin (Fig. 3 page 7).

Fond et flancs lisses, petite quille, contours de coque lisses - une conception complexe. Mais le flux d'air entrant circule autour du corps sans perturbations ni turbulences et soulève facilement l'aile. Il est facile de constater que ces avantages aérodynamiques ne sont pas efficaces uniquement en montée. Les côtés incurvés de la coque permettent de stabiliser la position du cerf-volant dans les airs à haute altitude. Et une dernière chose. Regardez de plus près : n’est-il pas vrai que, dans la coupe longitudinale, le modèle ressemble en quelque sorte à un bateau à moteur à grande vitesse ?

Un parachute décolle

Il est généralement admis que les gens ne peuvent descendre qu'avec un parachute. Un parachute ne peut pas soulever une personne, même dans un courant ascendant. Mais un groupe d'ingénieurs polonais a tenté de réfuter cette opinion. Ils ont prouvé que dans certaines conditions, le parachute peut s'élever vers le haut.

Souvenons-nous d'un jeu familier depuis l'enfance. Si vous soufflez sur un petit parachute - une graine de pissenlit - par le bas, il se lèvera. Bien entendu, la comparaison entre un pissenlit et un parachute moderne ne peut être que conditionnelle : les inventeurs polonais créent un courant d'air ascendant verticalement à l'aide de puissants ventilateurs. Mais même le vent ordinaire ne peut être écarté, explique l'Américain Jack Carman et propose un jouet - un cerf-volant parachute (Fig. 4).

Le flux d'air frappe la voilure légèrement inclinée du parachute et le soulève. Structurellement, le modèle n'est pas différent des parachutes pour enfants bien connus (nous avons déjà parlé de l'un d'entre eux dans l'annexe n° 4, 1974). Mais il existe aussi des différences. Par exemple, pour stabiliser le vol, une queue est fixée au cerf-volant-parachute, et un tube télescopique est fixé au centre sous le dôme. Il sert à la fois de cadre rigide et de régulateur de la position du centre de gravité du modèle.

Disque en vol

L'appareil acquerra une bonne stabilité en vol s'il prend la forme d'un disque. Une des variantes d'un disque volant est représentée sur la figure 2 (voir page 6). Le modèle ressemble beaucoup à deux cônes bas repliés ensemble. Mais les cônes ne voleront pas bien, explique l'inventeur suisse Wilbur Bodel, il complète donc la conception avec une quille, ainsi qu'un petit poids qui déplace le centre de gravité vers le bas (augmentant ainsi la stabilité de l'appareil) et un trou dans la partie inférieure de la peau. Mais à quoi sert ce trou ?

En altitude, le vent souffle plus fort qu'au sol. Cela signifie que non seulement sa vitesse change, mais aussi sa pression. Est-il possible d'utiliser des différences de pression pour créer une poussée supplémentaire du jet ? Il s'avère que c'est possible. Lorsqu'il y a une forte rafale de vent, la cavité interne du cerf-volant est remplie d'une quantité d'air légèrement plus grande. Cela signifie qu’une surpression est créée à l’intérieur du cerf-volant. Lorsque la rafale faiblit, la pression extérieure chute et l’air de l’intérieur s’échappe par le trou du boîtier. Un jet stream, bien que faible, apparaît. C’est ce qui crée une portance supplémentaire. Une caractéristique de ce cerf-volant est qu’il peut voler la nuit. Pour ce faire, au lieu d'un poids, Bodel installe une lampe de poche miniature avec un réflecteur, une ampoule et une pile de 1,5 V.

Sur la figure « Vue latérale » vous pouvez voir que le cadre du cerf-volant est assemblé à partir de nombreuses lattes rigidement fixées ensemble. Faites attention aux nœuds caractéristiques reliant les lattes au bord extérieur, au moyeu et à la quille.

Mais l'avion à disque de l'ingénieur français Jean Bortier possède déjà trois quilles. Il décolle bien, manœuvre en douceur dans les airs, même par vent fort, et reste immobile en laisse par vent léger. Expliquons plus en détail comment le réaliser (voir figure page 10).

Comme beaucoup d'autres cerfs-volants, son cadre est constitué de fines lattes de bois, fixées par un cerclage métallique et recouvertes de papier fin. Donc tout est en ordre.

Préparez quatre lattes égales d'une section de 3x3 mm pour le cadre, pliez-les ensemble comme indiqué sur la figure « Vue de dessus », collez-les au centre, nouez-les avec des fils et enduisez-les de colle. Le long du périmètre du cadre, pliez un rebord de fil d'acier d'un diamètre de 0,4 à 0,5 mm et attachez-le avec des fils et collez-le aux extrémités des lattes (voir figure). Reliez les extrémités de la jante ensemble et enveloppez-les de fils et de colle. Il est plus pratique de les amarrer devant, au niveau du rail central « a ». Si vous n'avez pas de fil approprié, réalisez une jante à partir d'un fil épais. N'oubliez pas de le coller sur les lattes.

Couvrir le disque et les quilles avec du papier de soie ou du papier journal. Collez la peau sur le disque par le bas - cela réduira considérablement la résistance du modèle. Mais vous pouvez aussi mettre du papier dessus. Certes, il faudra alors coller la peau sur toutes les lattes et le rebord, sinon une forte rafale de vent l'arrachera.

Installez trois quilles sur la surface inférieure du disque (vous pouvez vous en sortir avec une ou deux, mais il faudra alors augmenter la taille des quilles) - Les rebords des quilles sont les plus faciles à réaliser à partir de fines lattes de bambou ou de pin - ces matériaux se plient facilement et vous pouvez obtenir des contours lisses.

Si vous souhaitez fabriquer un grand cerf-volant, n'oubliez pas de renforcer son cadre avec deux ou trois lattes supplémentaires.

Attachez une bride au cerf-volant fini - trois fils courts. Ils maintiennent le modèle à l'angle d'attaque requis. Coupez le fil central de la bride en deux et attachez ses extrémités à un anneau compensateur en caoutchouc. Cet anneau, s'étirant lors de fortes rafales de vent et d'à-coups inattendus, enlève une partie de la charge du châssis. Attachez une main courante à la bride. Pour un petit cerf-volant, des fils durs (ligne de corde) conviennent. Testez le modèle fini.

Comme nous l'avons déjà dit, un cerf-volant à disque peut voler même par vent léger. Et s'il n'y en a pas du tout, essayez de lancer le modèle en le remorquant derrière vous pendant que vous courez.

Soyez prêt à toute surprise. Si le cerf-volant vole soudainement en boucles ou commence à descendre brusquement, n'hésitez pas à libérer la main courante de vos mains - le modèle ne se brisera pas lorsqu'il touchera le sol. Ramassez le cerf-volant et examinez-le attentivement ; corriger les distorsions ; si nécessaire, réduisez l'angle d'attaque (augmentez la longueur de la ligne médiane) et faites voler à nouveau le cerf-volant. S'il ne peut pas être ajusté, cela signifie que le plan du disque est irrémédiablement biaisé. Essayez d'attacher une queue au modèle à partir d'une bande de papier, ou d'un paquet de fils d'un mètre et demi de long, ou d'un morceau de papier sur un fil.

Au lieu d'un cadre... de l'air

De nombreux inventeurs n'utilisent pas de lattes et de papier pour fabriquer leurs modèles, mais... de l'air.

Regardez la figure 5. Il s'agit d'un cerf-volant gonflable de l'inventeur canadien Paul Russell (voir page 7). Sur la photo, cela n’a l’air compliqué qu’à l’extérieur. C'est très simple en effet : deux feuilles de matériau hermétique ont suffi à Russell pour réaliser le modèle. Des soudures longitudinales et transversales divisent le volume interne en plusieurs cavités gonflables interconnectées. Les coutures confèrent à l'ensemble de la structure la résistance volumétrique nécessaire. Et encore une chose. Le corps gonflé n'a pas de bords saillants tranchants. Cela signifie qu'il n'y aura pas de turbulences à la surface du cerf-volant gonflable, et donc que le modèle sera stable en vol. Mais fabriquer un tel cerf-volant n'est pas facile : certaines conditions de travail sont requises.

Le modèle de l'ingénieur finlandais S. Ketola (voir figure page 11) est beaucoup plus simple à fabriquer.

Est-il possible de penser à quelque chose de plus simple ? J'ai pris deux morceaux de film plastique, je les ai soudés le long des bords et au milieu avec un fer chaud ou un fer à souder - et le cerf-volant était prêt. Mais combien d’entre vous savent souder un film pour que les coutures soient hermétiques ? On prévient à l'avance les modélistes débutants : cette opération n'est pas simple. Avant de commencer à fabriquer un cerf-volant, essayez de souder plusieurs coutures sur un sac en plastique et testez-les pour déceler les fuites. Utilisez un fer à repasser avec un régulateur de température. N'oubliez pas de dégraisser les flans en polyéthylène avant de souder.

Selon les dimensions indiquées sur la figure, découpez deux découpes dans le film. Placez-les ensemble et, en vous éloignant du bord de 10 à 15 mm, passez lentement le bord d'un fer chaud ou d'un fer à souder sur tout le périmètre des pièces. À trois endroits de la couture obtenue : sur les côtés - en bas et en haut n'importe où - laissez de petits trous. Grâce à eux, vous gonflerez les serpents. Soudez ensuite les pièces en diagonale. Et pour que vous puissiez être sûr que les coutures sont bien serrées, faites fondre les bords des pièces au feu d'une bougie. Faites-le dans l'appareil illustré sur la figure.

Pour attacher les brides et la queue, percez six trous d'un diamètre de 1 à 2 mm dans les coutures. Faites-le avec un ongle très froid ou la pointe d'une flamme de bougie.

Gonflez le modèle fini et soudez les trous de la couture extérieure avec une bougie ou, en pliant les bords de la peau en deux, fixez-les avec des trombones, après avoir mouillé les trous avec de l'eau ou les avoir lubrifiés avec de l'huile technique.

Une fois que vous avez appris à fabriquer de petits cerfs-volants gonflables, essayez de fabriquer et de faire voler un modèle plus grand, d'un mètre ou deux mètres de long. Mais es-tu assez fort pour la retenir ?

Voici un modèle (Fig. 7, p. 8). Mais lequel ? "Hélicoptère", penseront probablement certains d'entre nous en voyant les rotors. « Un cerf-volant », diront d’autres en remarquant la bride et le rail du modèle.

Le flux d'air entrant frappe le plan du cerf-volant (dans ce cas, le rotor), une force de levage apparaît et le modèle s'élève. Cela aurait pu se produire si le rotor était resté immobile. Mais il tourne, ce qui signifie que la force de levage s'exerce également sur ses pales. Par conséquent, en vol, le cerf-volant reçoit une impulsion d'énergie supplémentaire, poussant le modèle vers le haut. Comme vous pouvez le constater, il présente des avantages évidents par rapport aux autres types de cerfs-volants.

Et ce cerf-volant d'hélicoptère a été fabriqué au Brésil par R. Fugest (Fig. page 10). À notre avis, le modèle brésilien est le plus intéressant de la sous-classe des avions de type hélicoptère. Ce cerf-volant a trois rotors : deux rotors et une queue. Les rotors principaux, tournant dans des directions différentes, créent une portance, et les rotors de queue stabilisent la position du modèle pendant le décollage et le maintiennent en altitude. La conception du cerf-volant est extrêmement simple.

Le cadre est assemblé à partir de deux lattes longitudinales collées en angle et de deux lattes transversales. Les lattes sont collées entre elles et renforcées de fils et de colle pour une plus grande rigidité. Les rotors principaux sont installés sur la crémaillère transversale et les rotors de queue sont installés sur les rotors longitudinaux. Pour garantir que tous les rotors tournent facilement, ils sont montés sur des axes métalliques.

La fabrication des rotors est l’opération la plus critique. Il faut coller les pièces avec soin, sans se précipiter. La force de levage du cerf-volant dépend de la qualité de fabrication du rotor.

Nous vous proposons deux options de rotor, mais il peut y en avoir plus. Essayez de concevoir un rotor vous-même. Essayez-le. En attendant, parlons de ceux représentés sur la figure.

Première option. Ce rotor convient particulièrement aux grands modèles. Un cerf-volant à quatre, six ou huit pales décolle bien et reste bien en altitude. Le rotor est fait comme ça.

Collez deux lattes de pin ou de bambou en croix et recouvrez-les de papier Whatman ou de placage de tilleul (bouleau). Au centre du rotor des deux côtés, collez une rondelle en contreplaqué fin, en placage ou en celluloïd et percez un trou traversant pour l'essieu.

Deuxième option. Ce rotor ressemble à un moulinet d'enfant. C'est bien pour un petit cerf-volant léger.

Un tel rotor est assemblé à partir de fines lattes de bambou (section 3x3 au centre et 1,5x1,5 mm aux extrémités), de papier de soie ou de papier journal, de deux rondelles (placage, celluloïd) et de fil solide. Collez les lattes ensemble comme indiqué sur la figure et tirez leurs extrémités jusqu'à la base des lames avec des fils.

Serpent ou moulinet ?

En observant le vol d'un obus d'artillerie, Gustav Magnus découvrit un phénomène étrange : lorsqu'il y avait un vent latéral, l'obus s'écartait vers le haut ou vers le bas de la cible. On a supposé que cela ne pourrait pas se faire sans forces aérodynamiques. Mais lesquels ? Ni Magnus lui-même ni d'autres physiciens n'ont pu expliquer cela, et c'est peut-être pour cela que l'effet Magnus n'a pas trouvé d'application pratique pendant longtemps. Les footballeurs ont été les premiers à en trouver l'utilité, même s'ils ne connaissaient pas l'existence de cet effet. Probablement, tous les garçons savent ce qu'est une « feuille sèche » et ont entendu parler des maîtres de ce coup : Salnikov, Lobanovsky et d'autres.

Aujourd'hui, la physique de l'effet Magnus est expliquée simplement (à ce sujet, voir "Young Technician", 1977, n° 7). Il existe désormais même toute une sous-classe indépendante de cerfs-volants, dont le principe de vol est basé sur l'effet Magnus. L'un d'eux se trouve devant vous (Fig. 6 à la page 8). Son auteur est l'inventeur américain Joy Edwards. Ce cerf-volant rappelle un peu un moulinet. En vol, le corps du cerf-volant, comme l'obus d'artillerie observé par le physicien allemand, tourne autour de son axe. Dans le même temps, les pales des ailes convertissent la pression du vent en force de levage et la stabilité des cerfs-volants est maintenue grâce au corps profilé symétrique et à la quille ronde.

C'est ainsi qu'un serpent est conçu. La tige centrale de section rectangulaire, la quille ronde et les pales des ailes forment un corps assez solide, qui tourne sur deux axes fixés aux extrémités de la tige. Les oreilles et la bride relient le corps au rail. Il convient de souligner que les cerfs-volants de ce type constituent un domaine de créativité inventive presque intact.

Essayez maintenant de réaliser le modèle inventé par l'Américain S. Albertson (fig. page 11). Le principe de fonctionnement du serpent Magnus (comme l'auteur appelle son modèle) est clairement visible sur la figure.

Les demi-cylindres, montés sur lattes et fermés aux extrémités par des disques, tournent autour de leurs axes sous la pression du flux d'air entrant. Si vous accrochez une bride sur ces essieux et que vous les attachez au rail, l'appareil décollera facilement.

Le cerf-volant se compose d'un cadre avec des axes, de deux demi-cylindres, de quatre demi-disques et d'un bridage. L'ossature est composée de quatre lattes longitudinales et de deux lattes transversales (pin, bambou). Commencez par ça.

Collez les lattes ensemble et enveloppez fermement les joints avec du fil et de la colle. Pliez les extrémités des lattes longitudinales centrales sur un fer à souder, comme indiqué sur la figure, collez et nouez avec des fils. Fixez-y ensuite les axes de fils (la fixation est la même que pour le cerf-volant d'hélicoptère). Attachez les brides aux mêmes axes.

Pliez les demi-cylindres en papier Whatman et collez-les sur les lattes longitudinales du cadre. Enfin, installez les quilles sur le cadre. (Chacun d'eux est constitué de deux demi-disques.) Collez-les sur les lattes transversales par l'intérieur de manière à ce que les lattes soient vers l'extérieur.

Vous avez donc construit et piloté les cerfs-volants de Magnus. Quelle est la prochaine étape ? Essayez d'expérimenter avec cet avion. Par exemple, augmentez la taille des demi-cylindres et du corps du cerf-volant. Ou réalisez une guirlande volante de plusieurs cerfs-volants (voir photo). Testez le modèle. Faites-nous part des résultats de l'expérience.

V. ZAVOROTOV, ingénieur, A. VIKTORCHIK, ingénieur, maître des sports de l'URSS

Figure. N. KIRSANOV et V. SKUMPE

Âge : 13 ans

Lieu d'études : MBOU « École-gymnase n°10 » du nom. E.K. Pokrovsky, Simferopol, République de Crimée, Fédération de Russie

Responsable : Roman Vitalievich Krivoshchekov, méthodologiste du département de physique et de mathématiques du PDO GBOU DO République de Crimée MAN « Iskatel », Simferopol

Travaux de recherche historique sur le sujet :

Cerfs-volants : ludique pour les enfants ou aéronautique pratique ?

Plan

1 Introduction

2 Histoire de l'émergence et de l'utilisation des cerfs-volants

3 Pourquoi et comment vole un cerf-volant ?

4 types de cerfs-volants

6 Liste des références

Introduction

De nombreux parents, lorsqu'ils achètent un cerf-volant pour leurs enfants, ne réalisent même pas que fabriquer et faire voler des cerfs-volants, d'une part, est un plaisir pour les enfants qui attire les personnes de tous âges, et d'autre part, c'est un passe-temps qui favorise le développement. d'observation, d'ingéniosité et de potentiel créatif. Et à première vue, un jouet aussi simple et commun pour nous n’est pas aussi simple qu’il y paraît.

But du travail- étudier le cerf-volant en tant qu'avion, identifier les domaines d'application, concevoir et faire voler le cerf-volant.

Tâches :- étudier l'histoire des cerfs-volants ;

Découvrez les types et les domaines de leur application ;

Découvrez pourquoi et comment vole un cerf-volant ;

Concevez un cerf-volant et testez-le.

Histoire de l'origine et de l'utilisation des cerfs-volants

L'histoire des cerfs-volants remonte à la Chine ancienne et remonte à au moins 2 000 ans. L'histoire de l'origine du cerf-volant repose principalement sur des traditions et des légendes, car les matériaux à partir desquels les cerfs-volants étaient fabriqués (bois, papier, tissu, feuilles et branches d'arbres) ont été détruits assez rapidement. Les découvertes archéologiques les plus anciennes remontent à environ 200 ans.

Les serpents étaient construits sous la forme de papillons, d'oiseaux, de poissons, de coléoptères, peints de couleurs vives. Le plus commun était le serpent dragon, qui ressemblait à moitié à un crocodile, à moitié un serpent.

Plus tard, les cerfs-volants ont commencé à être construits sous la forme de cadres plats recouverts de papier ou de tissu. Ils ne ressemblaient plus au serpent de conte de fées, mais leur nom a survécu jusqu'à ce jour.

Dès le début de son existence, le cerf-volant a été utilisé dans trois domaines principaux : les opérations militaires, les rituels et la vie quotidienne. L'utilisation d'un cerf-volant à des fins militaires se limitait principalement à mesurer la distance par rapport aux objets ennemis et à intimider les ennemis. Dans l'histoire de la Russie, il y a aussi des références aux cerfs-volants : en 906, lors de la prise de Constantinople, le prince Oleg ordonna de fabriquer de nombreux cerfs-volants en forme de cavaliers et de fantassins afin d'instiller l'horreur chez les défenseurs de la ville : ils a soudainement vu qu'un nombre incalculable de choses tombaient sur eux du ciel armée russe.

Les cerfs-volants étaient également utilisés dans les rituels. On croyait qu'en se rapprochant un peu du ciel, où vivaient les dieux, et en attirant leur attention avec votre apparence lumineuse, il y avait plus de chances d'attirer l'attention des dieux sur les prières des gens. Ainsi, par exemple, en faisant voler un cerf-volant, ils effrayaient les mauvais esprits et se protégeaient des forces du mal, des maladies et demandaient une riche récolte.

Les cerfs-volants étaient également utilisés en Asie pour attraper des poissons, effrayer les oiseaux et les éloigner des cultures, pour soulever des matériaux de construction jusqu'au sommet des bâtiments et, bien sûr, comme jouets.

Les scientifiques ont également examiné de plus près ce jouet pour enfants. Le célèbre physicien, mathématicien et astronome Leonhard Euler écrivait : « Le cerf-volant, jouet d’enfant négligé par les adultes, fera un jour l’objet de recherches approfondies. » Et il ne s'était pas trompé. En 1749, l'astronome écossais A. Wilson a élevé un thermomètre sur un serpent pour mesurer la température de l'air en altitude. Le célèbre scientifique américain B. Franklin, à l'aide de cerfs-volants, a mené des recherches sur l'électricité atmosphérique et a prouvé que la foudre lors d'un orage n'est rien de plus qu'une décharge électrique d'une force énorme. Ayant découvert la nature électrique de la foudre grâce à ces études, Franklin a inventé le paratonnerre.

Le grand scientifique russe Mikhaïl Lomonossov a également construit des cerfs-volants pour étudier l’électricité présente dans l’atmosphère. Le 26 juin 1753, Lomonossov « à l'aide d'un cerf-volant extrait la foudre des nuages ​​». Il a lancé un cerf-volant dans un orage et a libéré une décharge d'électricité statique le long de la corde utilisée comme conducteur. Ces expériences faillirent lui coûter la vie, mais son disciple, l'académicien Richman, fut tué par une décharge électrique.

Au XIXe siècle, les cerfs-volants étaient également largement utilisés pour les observations météorologiques. Au début du XXe siècle, les cerfs-volants contribuent à la création de la radio. COMME. Popov a utilisé des serpents pour élever les antennes à une hauteur considérable. Il est important de noter l’utilisation des cerfs-volants dans le développement des premiers avions. En particulier, A.F. Mozhaisky, avant de commencer la construction de son avion, a effectué une série de tests avec des cerfs-volants. Sur la base des résultats de ces tests, les dimensions de l'avion ont été choisies, qui devraient lui fournir une force de portance suffisante.

Les capacités pratiques du cerf-volant ont attiré l'attention des militaires. En 1848, K.I. Konstantinov a développé un système de sauvetage des navires en détresse près du rivage à l'aide de cerfs-volants. Pendant la Première Guerre mondiale, les troupes de divers pays utilisaient des cerfs-volants pour lever des observateurs afin de repérer les tirs d'artillerie et de reconnaître les positions ennemies. Les cerfs-volants ont également été utilisés sur les fronts de la Grande Guerre patriotique. Par exemple, avec leur aide, nos soldats ont dispersé des tracts.

Dans les années d’après-guerre, les cerfs-volants sont devenus une activité passionnante pour les écoliers. Mais parallèlement, ils sont également souvent utilisés dans le domaine de la météorologie pour la recherche et l'observation des couches inférieures de l'atmosphère. Les cerfs-volants en boîte soulèvent des instruments qui enregistrent la température, la pression, l'humidité et la direction du vent en altitude. Dans le lointain Antarctique, nos scientifiques ont largement utilisé des serpents pour étudier l'atmosphère jusqu'à une altitude d'environ 1 000 m.

De nos jours, les cerfs-volants ne sont pas oubliés ; ils mènent une vie bien remplie et active. Les cerfs-volants aident les météorologues à étudier la haute atmosphère. Vous pouvez attacher non seulement un baromètre et un thermomètre au serpent, mais également du matériel photo et vidéo, en utilisant ensuite les données obtenues pour des cartes topographiques. Utiliser un cerf-volant à de telles fins est beaucoup plus rentable, plus simple et moins cher que d'utiliser du matériel volant lourd. De plus, comme il y a 100 ans, les radioamateurs utilisent encore un cerf-volant pour recevoir un signal stable.

Le cerf-volant a aussi ses propres vacances. Chaque année, le deuxième dimanche d'octobre, la Journée mondiale du cerf-volant est célébrée partout dans le monde.

Pourquoi et comment vole un cerf-volant ?

Un cerf-volant appartient à une machine volante plus lourde que l'air. Pourquoi le serpent se lève-t-il et qu’est-ce qui le maintient au sommet ? La condition principale pour cela est le mouvement de l'air par rapport au cerf-volant. La vitesse et la direction du vent changent constamment. Non seulement les montagnes, mais aussi les maisons, les ponts, les bâtiments et les arbres détournent le vent à la surface de la terre de sa direction horizontale. Alors, comment vole un cerf-volant ? Un dessin simplifié aidera à répondre à cette question. Laissez la ligne AB représenter la coupe d'un cerf-volant plat et laissez l'angle par rapport au vent venant en sens inverse. Considérons quelles forces agissent sur les serpents en vol. Lors du décollage, une masse d'air dense empêche le cerf-volant de bouger, c'est-à-dire qu'elle exerce une certaine pression sur lui. Notons la force de pression F1. Construisons maintenant un parallélogramme de forces et décomposons la force F1 en deux composantes - F2 et F3. La force F2 pousse le cerf-volant vers nous, ce qui signifie qu'en montant, il réduit sa vitesse horizontale initiale. C’est donc une force de résistance. Une autre force F3 tire les cerfs-volants vers le haut, c'est la force de levage.

En soulevant les cerfs-volants dans les airs, on augmente artificiellement la force de pression F1 sur la surface du cerf-volant. Mais la force F1, comme nous le savons déjà, est divisée en deux composantes : F2 et F3. La masse du modèle est constante et l'action de la force F2 est empêchée par la main courante. Cela signifie que la force de levage augmente - le cerf-volant décolle. On sait que la vitesse du vent augmente avec l’altitude, car plus on est haut par rapport au sol, moins il y a d’objets qui gêneraient son mouvement. C'est pourquoi, lors du lancement, ils essaient d'élever le cerf-volant à une hauteur où le vent pourrait le soutenir.

Types de cerfs-volants

Tous les cerfs-volants peuvent être divisés en deux groupes principaux : incontrôlés et contrôlés.

Les cerfs-volants incontrôlables comprennent les cerfs-volants familiers qui, étant élevés dans le ciel, se trouvent à peu près au même point et dont le mouvement ne peut être influencé que par le flux d'air entrant.

Les serpents incontrôlables les plus simples sont plats. Ancêtres de tous les cerfs-volants, ils ont une armature plate. La stabilisation est obtenue grâce à la forme du cerf-volant, aux flux d'air dans la voile et aux queues. Les exemples incluent le cerf-volant russe, le cerf-volant indien, le cerf-volant étoilé et le cerf-volant à ailes delta.

Les cerfs-volants incurvés ont une courbure transversale dans leur conception qui leur permet d'être plus stables que les cerfs-volants plats, éliminant ainsi le besoin d'utiliser une queue pour la stabilisation, améliorant ainsi la plage de vent du cerf-volant. La flexion de la structure est obtenue soit par un élément de liaison spécialement incurvé, soit en tirant les éléments transversaux du cadre comme un arc.

Après avoir pris connaissance des conceptions des cerfs-volants plats, nous avons appris que ni la longueur ni la largeur de la plupart des cerfs-volants plats ne dépassent 1 m. Pourquoi en est-il ainsi ? Pour répondre à cette question, nous devons considérer deux paramètres importants : la portance et la résistance du cerf-volant. Il est difficile de réaliser un cerf-volant plat avec une grande envergure sans augmenter significativement la résistance de ses éléments. Mais une augmentation de la résistance entraîne une augmentation de la largeur et de l'épaisseur des éléments structurels du cadre, ce qui affecte la masse du cerf-volant. Il est impossible d'augmenter la masse indéfiniment ; il arrive un moment où la force de portance n'est plus suffisante pour que le cerf-volant décolle. Les inventeurs ont tenté de contourner cette contradiction. C'est ainsi qu'apparaissent les cerfs-volants en forme de boîte, dont la résistance est bien supérieure à celle des cerfs-volants plats.

Serpents-boîtes. Les cerfs-volants de ce groupe ont un cadre spatial, ils sont véritablement tridimensionnels et, grâce au cadre, la stabilité augmente encore plus et une augmentation des plans de travail entraîne une augmentation de la force de levage. Tout le monde connaît bien ces cerfs-volants, nommés d'après leurs concepteurs, comme le cerf-volant Haragrav et le cerf-volant de Potter.

Serpents non rigides. Il s'agit d'un groupe hybride de cerfs-volants dont la principale différence est que la forme est prise par le flux d'air entrant. Dans le même temps, la conception utilise toujours des éléments de cadre rigides et semi-rigides séparés.

Serpents sans cadre. La forme prise par l'air pénétrant à l'intérieur du cerf-volant et l'absence totale de cadre en tant que tel sont les traits distinctifs de ce groupe. Les principaux avantages sont une liberté totale dans la taille et la forme du cerf-volant et un faible poids.

Les cerfs-volants contrôlés comprennent les cerfs-volants dont le vol peut être contrôlé par la présence de deux ou plusieurs lignes.

Double ligne. Les avions, appelés cerfs-volants de sport ou de voltige, sont généralement de forme triangulaire (en forme de delta) avec deux lignes, une dans chaque main. Grâce aux lignes, il est possible de contrôler la direction de vol de ce cerf-volant. De plus, de par sa conception, le cerf-volant est capable de manœuvrer non seulement dans deux plans par rapport au pilote, mais également dans un troisième plan.

Quatre lignes. Quatre lignes attachées à deux poignées permettent de contrôler totalement l'angle d'attaque de ces cerfs-volants. Sous le contrôle du pilote, le cerf-volant est capable de voler dans n'importe quelle direction, de tourner et de s'arrêter à n'importe quel point de la fenêtre de vent.

Sans cadre. Dans cette catégorie de cerfs-volants pilotés, il existe des cerfs-volants conçus pour le remorquage ; ils peuvent être à deux ou quatre lignes. La voile prend sa forme à la fois grâce au flux venant en sens inverse et grâce au cadre formé par l'air comprimé. Le but principal est de remorquer une personne.

Nous avons examiné les principaux types de cerfs-volants, mais il existe des cerfs-volants qui en diffèrent par leur conception et les matériaux utilisés. Examinons quelques-uns d'entre eux.

Serpents selon le principe WUA. On sait que les véhicules sur coussin d'air (AVH) montent en raison de la différence de pression : la pression en bas est toujours plus élevée qu'en haut. Et la stabilité de l'appareil est créée par un dispositif spécial qui répartit uniformément le flux de gaz sur tout le périmètre. Les serpents peuvent également voler selon ce principe.

Le cerf-volant est un parachute. Le flux d'air frappe la voilure légèrement inclinée du parachute et le soulève. Pour stabiliser le vol, une queue est fixée au parachute du cerf-volant, et un tube télescopique est fixé au centre sous le dôme. Il sert à la fois de cadre rigide et de régulateur de la position du centre de gravité du modèle.

Disque-serpent. La forme d'un tel cerf-volant confère une bonne stabilité en vol. Le modèle ressemble beaucoup à deux cônes bas repliés ensemble. La conception est complétée par une quille, ainsi qu'un petit poids qui déplace le centre de gravité vers le bas et augmente ainsi la stabilité de l'appareil, et un trou dans la partie inférieure du boîtier. Ce trou permet d'utiliser les différences de pression qui se créent lors de fortes rafales de vent.

Serpents à moulinet. Les filateurs, tournant sous l'influence du flux d'air venant en sens inverse, créent non seulement une surface qui joue le même rôle que le plan d'un cerf-volant en forme de boîte ou plat, mais aussi, grâce à l'angle d'attaque, ils créent une force de levage supplémentaire . Cela permet, toutes choses égales par ailleurs, de fabriquer des cerfs-volants plus petits.

Hélicoptère serpent. En ville, il peut être difficile de trouver un grand espace ouvert où vous pouvez courir librement avec un cerf-volant. Un hélicoptère cerf-volant ne nécessite pas beaucoup d'espace pour son lancement, et le mauvais temps n'est pas un frein pour lui.

Serpents avec diffuseurs. Nous avons décidé de construire et de tester ce type de cerf-volant. La conception d'un tel cerf-volant est très simple. Les deux lattes sont fixées en croix au centre et nouées sur les bords avec un fil solide. Le cerf-volant est recouvert d'un tissu imperméable coupe-vent, auquel est fixé un diffuseur réalisé dans le même tissu (photo 1). Nous avons fait voler notre cerf-volant au stade de l'école. (photo 2). L'air se déplaçant à travers le diffuseur à une vitesse toujours croissante augmente la vitesse du cerf-volant et, ce qui est plus important, lui confère une stabilité supplémentaire en vol (photo 3,4,5).

photo 1
photo 2

photo 3
photo 4
photo 5

Conclusions

Sur la base de mes recherches, je suis arrivé aux conclusions suivantes :

1 Le cerf-volant a une longue histoire. Ils ont été construits à partir de différents matériaux et ont reçu des formes différentes.

2 L'usage et l'usage d'un cerf-volant étaient très divers : dans les opérations militaires, les rituels, la vie quotidienne, ainsi que pour l'étude des phénomènes physiques. Et bien sûr, il a toujours été utilisé comme jouet pour les enfants.

3 De nos jours, le cerf-volant n'est pas utilisé à des fins de défense et son rôle dans la recherche scientifique n'est pas très important, mais pour les personnes intéressées par l'aéronautique, il permet de comprendre les principes de base du vol de tous les avions.

Par conséquent, nous pouvons affirmer avec certitude qu'un divertissement pour enfants tel qu'un cerf-volant est avant tout un exemple d'aéronautique pratique.

Liste de la littérature utilisée

Ermakov A.M. Les modèles d'avions les plus simples : un livre pour les élèves de la 5e à la 8e année. - M. : Éducation, 1984. - 160 p. : ill.

Zavorotov V.A. De l'idée au modèle : Un livre pour les élèves de la 4e à la 8e année - M., Prosveshchenie, 1988. - 160 pp. : ill. - (Faites-le vous-même).

Perelman Ya.I. Physique divertissante. Livre premier. - M. : Nauka, 1976. - 224 pp. : ill.

prokite.ru/kites/tipyi-vozdushnyih-zmeev/

1. www.kite.ru/news/kitestaff/the-kite-story.php

O. BOULANOVA

Les cerfs-volants ont été inventés en Chine avant même que les historiens ne commencent à écrire leurs chroniques. Les Chinois ont commencé à fabriquer les premiers cerfs-volants à partir de bambou et de feuilles de plantes. Après l'invention de la soie en 2600 avant JC. Les Chinois ont commencé à fabriquer des cerfs-volants en bambou et en soie.

Les manuscrits chinois parlent de cerfs-volants en forme d'oiseaux, de poissons, de papillons, de coléoptères et de figures humaines, peints dans les couleurs les plus vives.

Le type de serpent chinois le plus courant était le dragon, un serpent ailé fantastique. Un énorme dragon élevé dans les airs était un symbole de pouvoirs surnaturels.

Il existe de nombreuses histoires dans le folklore chinois sur des cerfs-volants volant à la fois pour le plaisir et pour les affaires. Ils étaient le plus souvent utilisés à des fins militaires. De plus, les Chinois utilisaient des cerfs-volants pour mesurer la distance entre leur armée et les murs du château ennemi.

On raconte que le commandant Han Xin, essayant de sauver l'empereur, a lancé un cerf-volant depuis son camp et, à l'aide de la longueur de la corde, a déterminé la distance exacte jusqu'au mur de la capitale assiégée, grâce à laquelle il a pu créer un tunnel.

De plus, à l'aide de cerfs-volants, des éclaireurs et des observateurs ont été élevés dans le ciel.

Il y a une légende selon laquelle en 202 avant JC. Le général Huang Teng et son armée étaient encerclés par des opposants et risquaient d'être complètement détruits. On raconte qu'une rafale de vent aléatoire a fait sauter le chapeau du général, puis l'idée lui est venue de créer un grand nombre de cerfs-volants équipés d'appareils sonores.

Selon les chroniques chinoises, l'empereur chinois Liu Bang, assiégé dans sa capitale, les lança au-dessus du camp rebelle. Soi-disant invisibles la nuit, les serpents équipés de sifflets émettaient des sons terribles, démoralisant les soldats ennemis.

En pleine nuit, ces cerfs-volants ont survolé la tête de l'armée ennemie qui, entendant de mystérieux hurlements dans le ciel, a paniqué et s'est enfuie.

Cependant, en Asie du Sud-Est et en Nouvelle-Zélande, un appareil capable de flotter dans les airs a apparemment été inventé indépendamment de la Chine. Il était fabriqué à partir de feuilles de palmier et utilisé pour la pêche, accrochant des hameçons à un fil flottant au-dessus de l'eau. De plus, il était utilisé par les paysans comme épouvantail de jardin.

Il ne faut pas oublier la signification religieuse des cerfs-volants : dans la plupart des cultures d'Extrême-Orient, un fil s'étendant vers le ciel servait de symbole de lien avec les dieux de l'air et les âmes des ancêtres. En Thaïlande, il a été conçu pour chasser les pluies de mousson.

Au 7ème siècle Le cerf-volant s'est envolé pour le Japon. Peut-être ont-ils été amenés dans le pays par des missionnaires bouddhistes dans l'Antiquité, vers 618-907.

Au Japon, les cerfs-volants ont gagné en popularité ; ils ont commencé à leur donner la forme d'une grue, d'un poisson et d'une tortue. Les cerfs-volants ont commencé à apparaître sous la forme de toiles peintes de couleurs vives.

Dans les dessins japonais anciens, vous pouvez également trouver des images de cerfs-volants, dont la forme était très différente de celle des cerfs-volants chinois.

Dans ce pays, les cerfs-volants servaient de lien entre l'homme et les dieux. Les cerfs-volants étaient utilisés pour effrayer les forces du mal, se protéger des malheurs et assurer une bonne récolte et une bonne santé.

Les histoires sur la façon dont ces appareils ont soulevé des « crackers », des matériaux de construction et même des personnes dans les airs sont très nombreuses. Par exemple, le samouraï Tamemoto et son fils furent exilés sur l’île Hachijo. Ce Dédale japonais a construit un cerf-volant géant sur lequel son fils a réussi à s'envoler loin de l'île.

L'intrigue est apparemment un conte de fées, mais les serpents « Van-Van » avec une envergure de 24 m et une longueur de queue de 146 m sont historiquement attestés. Un tel colosse pesant environ 3 tonnes pourrait facilement soulever une personne dans les airs.

En Inde, les combats de cerfs-volants ont gagné en popularité ; ils attirent toujours des foules immenses de spectateurs pendant la fête de Makar Sankranti.

Les cerfs-volants se sont répandus en Corée. Au début, leur utilisation était de nature purement religieuse, puis le cerf-volant est devenu une forme d'activité et de spectacle fascinante.

En Malaisie, les cerfs-volants étaient également populaires. Un cerf-volant malais typique a la forme d’un triangle curviligne et symétrique. Son armature est constituée de trois tiges entrecroisées, le revêtement est en tissu grossier.

En Europe, bien sûr, ils avaient aussi une idée de la force portante du vent. Certes, les marins grecs ont plus d'une fois vu leurs voiles arrachées et flottaient dans les airs, tandis que les niais romains ont vu leur chapeau arraché par une rafale et celui-ci s'est envolé sur ses ficelles.

Aucune ingéniosité particulière n'est requise pour créer un cerf-volant. Et pourtant, le fait demeure : la seule chose que l’Occident a inventée est « dragon » (le mot grec pour serpent).

Donc à partir d'environ 100 après JC. appelée bannière de cavalerie romaine en forme de filet à papillons moderne, mais plus longue. Le « dragon » gonflait avec le vent (indiquant sa direction aux archers), se tortillait et effrayait l'ennemi avec son sifflet. La queue cylindrique fluide de la girouette, faite d'un tissu tordu comme le corps d'un dragon, donnait confiance aux cavaliers et créait une apparence menaçante qui inspirait la peur à l'ennemi.

Des girouettes indiquaient également aux archers la direction et la force du vent. Mais une tige courte n’est pas un fil qui monte. Comparée aux chefs-d’œuvre orientaux, l’idée d’un « dragon » doit être considérée comme très banale.

En général, selon les traditions européennes, l'invention des cerfs-volants est attribuée au mathématicien grec Arcitas de Tarente, qui vers 400 avant JC. a conçu un oiseau en bois basé sur des recherches sur le vol des oiseaux. On pense qu’il a été inspiré par la vue d’un cerf-volant chinois.

Les documents anciens sur les premières applications pratiques des cerfs-volants sont intéressants ; l'un d'eux dit qu'ils datent du IXe siècle. Les Byzantins auraient soulevé un guerrier sur un cerf-volant qui, d'une hauteur, aurait lancé des substances incendiaires dans le camp ennemi.

En 906, le prince de Kiev Oleg utilisa des cerfs-volants lors de la prise de Constantinople. La chronique dit que « des chevaux et des hommes en papier, armés et dorés » apparurent dans les airs au-dessus de l'ennemi.

Et en 1066, Guillaume le Conquérant utilisa des cerfs-volants pour la signalisation militaire lors de la conquête de l'Angleterre. Mais malheureusement, aucune donnée n'a été conservée sur la forme des anciens cerfs-volants européens, leurs propriétés structurelles et de vol.

L'inquiétant Marco Polo, revenu de Chine en 1295, fit découvrir le cerf-volant à ses compatriotes. J’ai aimé le jouet, mais il n’est pas devenu populaire. Le premier dessin européen (inachevé) d’un cerf-volant de type « Thai cobra » remonte à 1326.

En 1405, la première description correcte d'un cerf-volant est apparue - dans un traité sur la technologie militaire. Et dans une image de 1618 illustrant la vie dans la ville néerlandaise de Middelburg, nous voyons des garçons faire voler des cerfs-volants en forme de losange qui nous sont familiers aujourd'hui.

Mais seulement au XVIIe siècle. les cerfs-volants sont devenus courants en Europe. Au début du XVIIIe siècle. le passe-temps du cerf-volant était déjà extrêmement populaire. Les cerfs-volants étaient utilisés dans des spectacles fascinants et divers, et pas seulement comme un jouet inoffensif pour les enfants.

Ainsi, en Europe, cet objet n'a acquis aucune signification mystique ou religieuse. Mais j’ai acquis des connaissances scientifiques, mais pas immédiatement. En 1749, le météorologue écossais Alexander Wilson a élevé un thermomètre à une altitude de 3 000 pieds.

Trois ans plus tard, Benjamin Franklin a mené une célèbre expérience avec l'électricité à Philadelphie : pendant un orage, il a fait voler un cerf-volant auquel était attaché un morceau de fil. Tout a été immédiatement mouillé par la pluie. Résultat : la clé en métal dans les mains de Franklin scintillait. Ayant découvert la nature électrique de la foudre à l’aide d’un cerf-volant, Franklin inventa le paratonnerre.

Les cerfs-volants ont été utilisés pour étudier l'électricité atmosphérique par le grand scientifique russe Mikhaïl Lomonossov et le physicien anglais Isaac Newton.

Newton, alors qu'il était encore écolier, a mené plusieurs expériences pratiquement inédites concernant la forme de cerf-volant la plus économique.

En 1826, George Pocock a breveté une charrette conduite par un cerf-volant : elle atteignait des vitesses allant jusqu'à 30 km/h, et Pocock a effrayé les paysans en parcourant les environs de Bristol dans une charrette sans chevaux.

En 1847, alors qu'ils traversaient les chutes du Niagara, la première corde fut lancée d'une rive à l'autre (250 m) à l'aide d'un cerf-volant.

De nombreuses autres idées ont surgi : par exemple, utiliser des cerfs-volants pour sauver des personnes d'un navire en perdition. Les chercheurs ont réalisé de nombreuses expériences liées au levage de toutes sortes de charges, ainsi que de personnes. Depuis 1894, les cerfs-volants sont systématiquement utilisés pour étudier la haute atmosphère.

Le scientifique australien Lawrence Hargrave a apporté des améliorations significatives au cerf-volant dans les années 90. XIXème siècle En 1893, Hargrave crée un cerf-volant en forme de boîte sans fond. Il s’agit de la première amélioration fondamentale du design depuis l’Antiquité.

Les boîtes volantes de Hargrave ont non seulement été une grande impulsion pour le développement de l'activité « serpent », mais ont également sans aucun doute contribué à la conception du premier avion.

Mais bientôt l’ère des avions commença et les serpents furent oubliés. Bien que pendant les deux guerres mondiales, ils aient été utilisés - sur les sous-marins pour améliorer la visibilité et dans les kits de sauvetage des pilotes pour surélever l'antenne radio.

Le cerf-volant était largement utilisé dans les observatoires météorologiques en Allemagne, en France et au Japon. Le 3 mai s'élevait à une très grande hauteur.

Par exemple, à l'observatoire de Linderberg (Allemagne), ils ont réalisé une élévation de cerf-volant de plus de 7 000 m.

La première communication radio à travers l’océan Atlantique a été réalisée à l’aide d’un cerf-volant. L'ingénieur italien G. Marconi lança en 1901 sur l'île de New Foundlain un grand cerf-volant qui volait sur un fil servant d'antenne de réception.

Au début du 20ème siècle. Les travaux sur les serpents furent poursuivis par le capitaine de l'armée française, Sacconey. Il a créé un design de cerf-volant encore plus avancé, qui est l'un des meilleurs à ce jour.

La nouvelle vie du cerf-volant a commencé dans les années 50, lorsque Francis Rogallo a inventé un modèle sans barres : le vent le maintenait déployé dans les airs. C'était un parapente qui brouillait la frontière entre un parachute, un deltaplane et un cerf-volant.

Institution gouvernementale municipale, département de l'éducation de l'administration du district urbain de Neftekamsk, République du Bachkortostan

Institution budgétaire éducative municipale

école secondaire n°8

district urbain de la ville de Neftekamsk

République du Bachkortostan

Travail de recherche historique

"Cerf-volant:

jeu d'enfant ou aéronautique pratique ?

Complété par : Vinokurov Anton classe 7A

Lycée MOBU n°8

Responsable : Nasipova G.U.

professeur de physique.

Neftekamsk, 2014

Contenu

Introduction …………………………………………………………………… .3-5

Histoire du cerf-volant ………………………………………………. .6-8

Classification (types) de cerfs-volants ………………………… …9-15

16-19

Conclusion …………………………………………………………………..20

Références …………………………………………………………21

Introduction

Dès la petite enfance, nous savons ce qu'est un cerf-volant : comment le faire voler et comment le contrôler. Nous sommes habitués à sa forme et à ses couleurs, mais vous êtes-vous déjà demandé quand et pourquoi les serpents ont été inventés ? À quoi servaient-ils et pourquoi volent-ils ? Saviez-vous qu'un cerf-volant, sans exagération, peut être considéré comme le principe fondamental de toutes les machines volantes et que l'aérodynamique d'une aile d'avion est basée sur l'aérodynamique d'un cerf-volant ? La principale caractéristique d'un cerf-volant est sa simplicité. C'est facile à fabriquer et à utiliser, mais quelle expérience un enfant acquiert-il en jouant avec un cerf-volant ! De plus, l’intérêt pour les serpents ne diminue pas avec l’âge d’une personne. Au fil des années depuis l'apparition du premier cerf-volant, ils ont acquis un nouveau look et maintenant une nouvelle génération de cerfs-volants est apparue : les cerfs-volants. Le kitesurf et le kitesurf sont depuis longtemps populaires parmi les amateurs de sports extrêmes.

Cerfs-volants - c'est tout un monde aux facettes différentes, le monde de la créativité, le monde de la science, le monde de l'art. Tout le monde sait depuis la petite enfance ce que c'est

cerf-volant : comment le piloter et comment le contrôler. Leur forme et leur couleur sont étonnantes, mais vous êtes-vous déjà demandé quand et pourquoi les serpents ont été inventés ? Après avoir étudié l'histoire des cerfs-volants, nous apprenons que les cerfs-volants étaient utilisés dans la recherche scientifique, en météorologie pour étudier les couches supérieures de l'atmosphère et en photographie aérienne, pour larguer des charges. Les cerfs-volants jouent un rôle actif dans le modélisme aéronautique, la signalisation, notamment dans les courses d'orientation, les jeux de divertissement et de sport.

La société allemande SkySails a utilisé des cerfs-volants comme source d'énergie supplémentaire pour les cargos, les testant pour la première fois en janvier 2008 sur le MS BelugaSkysails. Des tests sur ce navire de 55 mètres ont montré que dans des conditions favorables, la consommation de carburant est réduite de 30 %.

Sans exagération, un cerf-volant peut être considéré comme le principe fondamental de toutes les machines volantes.

Le thème de mon travail est « Le vol de cerf-volant : ludique pour les enfants ou aéronautique pratique ?

Qu’est-ce que l’aéronautique ? L'aéronautique (aéronautique) est le nom de l'art de s'élever dans les airs à l'aide d'appareils connus et de se déplacer dans une certaine direction.

La pertinence du sujet choisi est évidente. D'une part, il s'agit d'un divertissement pour enfants, qui demande beaucoup d'imagination et permet d'élargir ses horizons. En revanche, concevoir et faire voler des cerfs-volants pour des personnes qui ne voient pas cela comme une activité passionnante permet de comprendre les principes de base du vol tous aéronefs confondus. Étudiez les lois de la physique et de l'aérodynamique, ainsi que leur application pratique.

Les premières mentions de cerfs-volants remontent au IIe siècle avant JC, en Chine (le soi-disant cerf-volant dragon).

Pendant longtemps, les serpents n’ont pas trouvé d’utilité pratique. De la seconde moitié du XVIIIe siècle. ils commencent à être largement utilisés dans la recherche scientifique atmosphérique. En 1749, A. Wilson utilisa un cerf-volant pour mesurer la température de l'air en altitude. En 1752, B. Franklin mena une expérience dans laquelle, à l'aide d'un cerf-volant, il découvrit la nature électrique de la foudre et, par la suite, grâce aux résultats obtenus, inventa un paratonnerre. M.V. Lomonossov a mené des expériences similaires et, indépendamment de Franklin, est arrivé aux mêmes résultats.

Sujet de recherche : Le cerf-volant : jeu d'enfant ou aéronautique pratique ?

Objectif de l'étude : Identifier les facteurs affectant le lancement et le vol d'un cerf-volant.

Objet d'étude : Modèle du cerf-volant, terrain et conditions météorologiques affectant le vol du cerf-volant.

Sujet de recherche : Caractéristiques qualitatives du vol du cerf-volant.

Hypothèse de recherche : En utilisant des moyens improvisés, vous pouvez créer des avions plus lourds que l'air.

Tâches :

Étudier l'histoire des cerfs-volants ;

Prise en compte des types de cerfs-volants ;

Etude des principes du vol cerf-volant.

Méthodes de recherche : travail avec la littérature scientifique, les ressources Internet, sélection de matériel d'illustration, sa conception, recherche, réalisation de vols d'essai avec des modèles de cerfs-volants.

Histoire du cerf-volant

Les cerfs-volants font partie des plus anciennes machines volantes plus lourdes que l'air inventées par l'homme. Il est impossible de dire avec certitude qui et quand a inventé le cerf-volant, et quand ils ont pris leur envol pour la première fois. Des sources grecques antiques affirment que cela s'est produit au 4ème siècle avant JC et que l'honneur de leur invention appartient à Archytas de Tarente. Mais une chose est sûre : au 4ème siècle avant JC, les cerfs-volants étaient répandus en Chine. On pense que les premiers cerfs-volants chinois étaient fabriqués en bois. Ils étaient construits en forme de poissons, d’oiseaux, de coléoptères et peints de différentes couleurs. La figure la plus courante était celle d’un serpent – ​​un dragon. C’est probablement de là que vient le nom « cerf-volant ».

Ils se sont rapidement répandus dans toute l’Asie de l’Est. Ils ont commencé à être utilisés pour résoudre des problèmes militaires. Il existe une légende selon laquelle en 202 avant JC, le général Huang Teng et son armée étaient encerclés par des opposants et risquaient d'être complètement détruits. On raconte qu'une rafale de vent aléatoire a fait tomber le chapeau du général, puis l'idée lui est venue de créer un grand nombre de cerfs-volants équipés de hochets et de tuyaux. L'ennemi s'est enfui du champ de bataille, effrayé, au milieu de hurlements et de fracas assourdissants. Les archives anciennes des premières applications pratiques des cerfs-volants sont intéressantes. L'un d'eux dit cela au IXe siècle. Les Byzantins auraient soulevé un guerrier sur un cerf-volant qui, d'une hauteur, aurait lancé des substances incendiaires dans le camp ennemi. Également en 559, un homme volant un cerf-volant a été documenté dans le royaume de Wei du Nord.

En Russie en 906, le prince Oleg, lors du siège de Constantinople, utilisa un cerf-volant pour intimider l'ennemi. Et en 1066, Guillaume le Conquérant utilisa des cerfs-volants pour la signalisation militaire lors de la conquête de l'Angleterre. Mais malheureusement, aucune donnée n'a été conservée sur la forme des anciens cerfs-volants européens, leurs propriétés structurelles et de vol. Pendant longtemps, les scientifiques européens ont sous-estimé l’importance du cerf-volant pour la science. Seulement du milieu du XVIIIe siècle. Le cerf-volant commence à être utilisé dans le travail scientifique. En 1749, A. Wilson (Angleterre) utilisait un cerf-volant pour élever un thermomètre afin de déterminer la température de l'air en altitude. En 1752, le physicien W. Franklin utilisa un cerf-volant pour étudier la foudre. Ayant découvert la nature électrique de la foudre à l’aide d’un cerf-volant, Franklin inventa le paratonnerre.

Les cerfs-volants ont été utilisés pour étudier l'électricité atmosphérique par le grand scientifique russe M.V. Lomonosov et le physicien anglais I. Newton. En 1804, grâce à un cerf-volant, Sir J. Keil put formuler les lois fondamentales de l'aérodynamique. Le premier vol habité de cerf-volant a eu lieu en 1825. Cela a été fait par le scientifique anglais D. Pocock, qui a élevé sa fille Martha sur un serpent à une hauteur de plusieurs dizaines de mètres. En 1873 A.F. Mozhaisky est monté sur un cerf-volant tiré par trois chevaux. Depuis 1894, les cerfs-volants sont systématiquement utilisés pour étudier la haute atmosphère. En 1895, la première station de serpents a été créée au Washington Weather Bureau. En 1896, à l'Observatoire de Boston, une hauteur de levage du cerf-volant en boîte de 2 000 m a été atteinte, et en 1900, le cerf-volant y a été élevé à une hauteur de 4 600 m. En 1897, le travail avec les cerfs-volants a commencé en Russie. Ils ont été menés à l'Observatoire météorologique magnétique de Pavlovsk, où en 1902 un département spécial sur les serpents a été ouvert.

Le cerf-volant était largement utilisé dans les observatoires météorologiques en Allemagne, en France et au Japon. Le 3 mai s'élevait à une très grande hauteur. Par exemple, à l'observatoire de Linderberg (Allemagne), ils ont réussi à soulever un cerf-volant de plus de 7 000 m. La première communication radio à travers l'océan Atlantique a été établie à l'aide d'un cerf-volant en forme de boîte. L'ingénieur italien G. Marconi a lancé en 1901 sur l'île New Founden un grand cerf-volant qui volait sur un fil servant d'antenne de réception. En 1902, des expériences réussies ont été menées sur le croiseur «Lieutenant Ilyin» pour élever un observateur jusqu'à 300 mètres de hauteur à l'aide d'un train de cerfs-volants. Dans ce cas, des serpents en forme de boîte ont été utilisés, dont les dessins ont été développés par L. Hargrav en 1892. En 1905-1910, l'armée russe était armée d'un cerf-volant de conception originale créé par Sergueï Oulianine. Des pelotons entiers de marins-serpents faisaient partie des unités terrestres et navales, y compris de la flotte de la mer Noire. Pendant la Première Guerre mondiale, les troupes de divers pays, notamment de l'Allemagne, utilisaient des ballons captifs pour les postes d'observation, dont la hauteur de levage dépendait de la bataille. conditions, ont atteint 2000 m. Ils ont permis d’observer la position de l’ennemi en profondeur du front et de diriger les tirs d’artillerie grâce aux communications téléphoniques. Lorsque le vent devenait trop fort, des cerfs-volants étaient utilisés à la place des ballons. En fonction de la force du vent, un train était composé de 5 à 10 grands cerfs-volants en forme de boîte, attachés à un câble à une certaine distance les uns des autres sur de longs fils. Un panier pour un observateur était attaché au câble. Dans un vent fort mais assez uniforme, l’observateur s’élevait dans une nacelle jusqu’à une hauteur de 800 m. Cette méthode d’observation avait l’avantage de permettre de se rapprocher des positions avancées de l’ennemi. Les cerfs-volants n'étaient pas aussi faciles à tirer que les montgolfières, qui constituaient une très grande cible. De plus, la défaillance d'un cerf-volant individuel a affecté la hauteur de montée de l'observateur, mais n'a pas provoqué sa chute.

Pendant la Première Guerre mondiale, les cerfs-volants étaient également utilisés pour protéger d'importantes installations militaires contre les attaques des avions ennemis en construisant des barrières constituées de petits ballons captifs et de cerfs-volants qui s'élevaient à une hauteur de 3 000 m. Des câbles métalliques étaient abaissés depuis les ballons et les cerfs-volants. ont été créés pour l'avion, l'ennemi est en grand danger.

De nos jours, construire un cerf-volant est une activité passionnante ; les créer et les faire voler n'a pas perdu et ne perdra pas de son importance. La pensée théorique des inventeurs de nombreux pays donne naissance à de plus en plus de nouvelles conceptions de cerfs-volants : plats et en forme de boîte. Gonflable et rotatif. Parmi les cerfs-volants que vous rencontrerez, il n'y en a pas deux identiques : ils diffèrent tous les uns des autres par leur apparence, leurs performances de vol ou leur technologie de fabrication.

Classement des cerfs-volants

La classification des cerfs-volants n'est pas définie avec précision. Les cerfs-volants peuvent être gros ou pas très gros. Il existe une très grande variété de formes de cerfs-volants. Les serpents anciens étaient fabriqués à l’aide de cadres en bois et de feuilles de soie ou de papier tendues dessus. Presque tous les cerfs-volants modernes sont fabriqués à partir de plastiques en fibre de carbone et de tissus synthétiques.

Les cerfs-volants plats sont divisés en deux types selon leur conception aérodynamique :

Cerfs-volants plats - plats. La forme la plus ancienne de cerf-volant. Et le plus simple. Il s'agit au sens figuré d'une plaque plate de forme rectangulaire ou de toute autre forme (étoile, triangle en forme de projection d'oiseau, etc.), à laquelle est attachée une main courante à l'aide d'une bride.

Bowed est une catégorie de cerfs-volants qui ressemblent beaucoup aux cerfs-volants plats vus du sol. Cependant, ce type de cerf-volant constitue une évolution des cerfs-volants plats en termes de stabilité. Pour donner de la stabilité, ces serpents ont une courbure ou un pli dans l'axe longitudinal, qui, pour ainsi dire, soulève les extrémités de l'aile et crée une aile en forme de V. Cette solution offre une marge de stabilité importante. William Eddy a breveté ce modèle de cerf-volant en 1900.

En forme : les serpents plats en plan peuvent être réalisés sous toutes sortes de formes, du carré à l’imagination de l’artiste. Considérons les principaux :

 Le cerf-volant rectangulaire est l’exemple classique de cerf-volant le plus courant, mais il n’est pas très stable par rapport à ses cousins ​​plus grands. Le cerf-volant comporte trois bandes : deux d'entre elles servent de diagonales (« croix »), et la troisième est en haut et fixe les diagonales. Un fil solide est tiré le long du contour du futur cerf-volant, reliant tous les coins, et une couverture en papier ou en tissu est collée. Le cerf-volant doit être équipé d'une queue longue et assez lourde pour lui donner de la stabilité en vol. Des serpents de conception similaire étaient courants au Japon ; des images de dragons étaient appliquées sur la toile rectangulaire.

 Diamant (diamant courbé) –en forme de diamantserpent. Le cadre est réalisé sous forme de lattes entrecroisées. Appartient à la catégorie courbée. Il existe de nombreux schémas pour rendre un cerf-volant concave, comme l'utilisation d'une croix centrale où les bâtons croisés forment un angle, ou l'enfilage d'une corde d'arc sur un bâton croisé, ce qui donne au bâton une courbure semblable à celle d'un arc. Avec une grande forme en V, un tel cerf-volant n'a pas besoin de queue, cependant, avec une augmentation significative de la forme en V, le cerf-volant perd sa force de portance. La bride est le plus souvent attachée au rail longitudinal à deux endroits.

 Delta (delta, delta courbé) est un serpent, dont le plan ressemble à une aile delta. Le cadre est un peu plus compliqué, car il nécessite au moins trois lattes, qui sont fixées rigidement en forme de triangle (deux en porte-à-faux et une transversale). La particularité de la conception est que pendant le vol, la pression du vent plie les lattes en porte-à-faux et le cerf-volant prend la forme d'un V. La structure en forme de dôme du bardage confère également une stabilité supplémentaire. De plus, plus le vent souffle fort, plus le cerf-volant se comporte de manière stable. Les modèles de cerfs-volants contrôlés par le sport ont reçu ce formulaire. La capacité de contrôle est obtenue à l'aide d'un schéma à deux couches. Le pilote tient les deux rails dans ses mains. En modifiant la tension des rails, un vol contrôlé est obtenu.

 Rokkaku - Ce serpent japonais hexagonal (d'où son nom) est originaire de la région centrale du Japon de Niigata, sur la côte de la mer du Japon. Il possède un rail central et deux transversaux. Les lattes transversales ont une forme incurvée (forme courbée), de ce fait, les serpents de type rokkaku sont très stables même sans queue. Il s’agit d’une forme de cerf-volant très courante car facile à fabriquer.

 Bermudes (Bermudes) - un cerf-volant a généralement une forme hexagonale, mais peut avoir la forme d'un octogone et même une figure plus multiforme. La conception se compose de plusieurs lattes plates se croisant au centre. Une corde d'arc est tendue le long du périmètre des lattes, conférant de la rigidité à la structure. La voile est déjà tendue entre les lattes et la corde de l'arc. Très souvent, chaque face du cerf-volant est composée de couleurs différentes pour obtenir une couleur plus variée. Nécessite une longue queue. Le serpent porte le même nom que l'île où il était traditionnellement transporté à Pâques comme symbole de l'ascension du Christ.

Cerfs-volants en boîte

Les serpents-boîtes sont apparus à la suite du développement des serpents plats. Les gens ont remarqué que les surfaces verticales affectent grandement la stabilité du vol d'un cerf-volant. C'est ainsi qu'est apparu le premier cerf-volant en forme de boîte. Les serpents-boîtes n’ont généralement pas besoin de queue.

 Le cerf-volant rhombique est le cerf-volant en forme de boîte le plus simple, il n'est pas compliqué dans sa conception, est stable en vol et est facile à lancer. Il s'appuie sur quatre

lattes longitudinales (longerons). Entre elles sont intercalées deux croix, chacune constituée de deux lattes d'espacement. La housse du cerf-volant est constituée de deux bandes de papier ou de tissu synthétique. Cela crée deux cases – recto et verso. Ce modèle de cerf-volant a été inventé par l'explorateur australien Lawrence Hargrave en 1893 alors qu'il tentait de construire un avion piloté.

 Le Potter's est un cerf-volant en forme de boîte doté de volets spéciaux pour augmenter la force de levage. Il se compose de quatre lattes longitudinales (longers) et de quatre lattes-croix transversales appariées, de deux caissons et de deux volets.

Cerfs-volants sans cadre

Les serpents sans cadre sont des serpents qui n'ont pas de parties dures. Il prend la forme d'un serpent en se gonflant grâce au flux d'air entrant. D'où les deux avantages de ces cerfs-volants : la probabilité de casse en cas de chute est nulle et la compacité lors du transport. Le deuxième avantage permet de réaliser des cerfs-volants de très grandes tailles.

 Le traîneau (traîneau) est un cerf-volant avec une armature non rigide. En vol, sa coquille conserve sa forme grâce au vent, comme si elle était gonflée. Seules deux lattes longitudinales sont utilisées, cousues dans la coque, qui ne sont pas reliées entre elles. Ces lattes maintiennent la forme de la coque et évitent qu'elle ne se froisse. Ce type de cerf-volant se comporte de manière assez capricieuse par vent en rafales. Pour un vol stable, un cerf-volant nécessite une longue queue. Les avantages d'un tel cerf-volant incluent la facilité de fabrication et la compacité lors du transport, puisqu'il peut être enroulé dans un tube sans avoir besoin de montage et de démontage.

 Le Sled Foil est une évolution du cerf-volant du modèle précédent. Il n’y a aucun élément rigide dans cette conception. La rigidité du dôme est donnée par des cylindres gonflés par le flux d'air venant en sens inverse. La pression créée dans les cylindres se rétrécissant vers le bord arrière du cerf-volant est largement suffisante pour maintenir la voilure droite en vol. Cependant, un cerf-volant de cette conception présente également des inconvénients, par exemple, le dôme peut facilement se froisser lorsque le vent s'apaise, ce qui entraînera la chute du cerf-volant, même si le vent monte à nouveau, le dôme ne peut plus se redresser tout seul. Il présente également certaines difficultés de démarrage. Mais l’avantage indéniable du fait que les serpents ne peuvent pas être brisés a permis à cette conception de poursuivre son développement.

 Le Super Sled Foil est une autre évolution du « traîneau ». Trois sections gonflables rendent ce cerf-volant plus résistant à l'effondrement. Cela permet également de réaliser ce cerf-volant de taille considérable et d'obtenir une poussée importante. Peut être utilisé pour soulever des objets, y compris une caméra.

 FlowForm est une conception de cerf-volant très courante car c'est l'un des cerfs-volants à ligne unique sans cadre les plus stables. Avec un entraînement approprié, dans un vent constant, il peut voler sans queue. Cependant, par vent fort et en rafales, l’utilisation de la queue reste recommandée. Ils peuvent être réalisés dans des tailles vraiment gigantesques ; une superficie de 3 m² est considérée comme la plus courante. Ils sont également fabriqués avec un grand nombre de sections, six, huit et même plus.

 Le cerf-volant Nasa Para Wing est le résultat de recherches menées par l'Agence spatiale nationale américaine, qui ont mis au jour des cerfs-volants monocouches sans cadre assez intéressants. Des développements ont été réalisés à la recherche de systèmes optimaux pour le lancement d'engins spatiaux. En tant que « sous-produit », un cerf-volant est construit par des personnes du monde entier. De nombreuses solutions originales rendent ce modèle facile à fabriquer. Certains modèles sont contrôlables. Malgré de nombreux avantages (faible consommation de matière, poussée élevée, etc.), ces cerfs-volants présentent un inconvénient important : une qualité aérodynamique relativement faible, qui augmente toutefois régulièrement en raison de l'amélioration continue de la conception du cerf-volant.

 Le Parafoil est une sous-classe spéciale de cerfs-volants sans cadre. Ce type de cerf-volant est constitué d'un tissu étanche à l'air avec des espaces internes fermés et une prise d'air face au flux venant en sens inverse. L'air, pénétrant dans le trou d'admission d'air, crée une surpression à l'intérieur de l'espace clos du cerf-volant et gonfle le cerf-volant comme un ballon. Cependant, la conception du cerf-volant est telle que lorsqu'il est gonflé, le cerf-volant prend une certaine forme aérodynamique, capable de créer la force de levage du cerf-volant. Il existe de nombreux types de cerfs-volants - parafoils : simple ligne, double ligne contrôlé, quatre lignes contrôlés. Les cerfs-volants double ligne sont principalement des cerfs-volants de voltige, ou des cerfs-volants d'une superficie allant jusqu'à 3 m². Les cerfs-volants à quatre lignes sont des cerfs-volants d'une superficie assez grande à partir de 4 m², utilisés dans le sport comme force motrice (cerf-volant). Les serpents à une seule ligne sont destinés au divertissement, se présentent sous une variété de designs et de formes et peuvent même représenter toutes sortes d'objets et d'animaux.

 Gonflable - un autre modèle intéressant est une tentative de combiner les avantages des modèles à voile et à cadre. Il existe également une coque, mais désormais elle est gonflée non pas par le vent, mais au moyen d'une pompe au sol (comme des anneaux en caoutchouc). Le cerf-volant n'a pas non plus de cadre, mais en raison de la pression excessive à l'intérieur de la coque, il a déjà une forme volante au sol. Encore une fois, par analogie avec un anneau gonflable, le cerf-volant ne coule pas dans l'eau lorsqu'il tombe, c'est pour cette raison qu'il est utilisé en cerf-volant lorsqu'il roule à la surface de l'eau.

Pourquoi les cerfs-volants volent-ils ?

La capacité des cerfs-volants à rester en l’air et à soulever des charges s’explique par le fait qu’ils possèdent une force de levage. Donnons l'expérience suivante. Si vous passez votre main avec une assiette (un morceau de carton ou de contreplaqué) par la fenêtre d'un bus ou d'une voiture en mouvement, en la plaçant verticalement, vous aurez l'impression que votre main est ramenée en arrière avec une certaine force. Cette force apparaît parce qu’un courant d’air circule sur la plaque et exerce une pression dessus. Cette pression sera plus grande si la taille du plateau ou la vitesse de déplacement est augmentée ; À grande vitesse, cette force peut être si grande qu’il sera dangereux de tendre la main. La force de pression sur la plaque à contre-courant peut être réduite plusieurs fois si la plaque est placée avec son bord face au flux d'air. Si la plaque est placée légèrement inclinée, la main commencera à s'incliner non seulement vers l'arrière, mais aussi vers le haut. L'angle par rapport au flux d'air est appelé angle d'attaque (généralement noté α - alpha). Les serpents volent avec un angle d'attaque moyen de 10 à 20°.

Alors pourquoi un cerf-volant vole-t-il ?

Quatre forces agissent sur un cerf-volant : la traînée, la portance, la gravité et la portance. A B α F 2 F 3 F 1 (voir figure).

Dans un dessin simplifié, la ligne AB représente une coupe transversale d'un cerf-volant plat. Supposons que notre cerf-volant imaginaire vole de droite à gauche selon un angle α - alpha par rapport à l'horizon ou au vent venant en sens inverse. Considérons quelles forces agissent sur un cerf-volant en vol.

Une masse d'air dense gêne le mouvement du cerf-volant lors du décollage, autrement dit, elle exerce une certaine pression sur lui, notons-le F1. Construisons maintenant ce qu'on appelle un parallélogramme de forces et décomposons la force F1 en deux composantes - F2 et F3. La force F2 éloigne le cerf-volant de nous, ce qui signifie qu'en montant, il réduit sa vitesse horizontale initiale. C’est donc une force de résistance. L’autre force (F3) porte le cerf-volant vers le haut, appelons-la donc levage. Nous avons déterminé qu'il y a deux forces agissant sur le cerf-volant : la force de traînée F2 et la force de portance F3.

En soulevant le cerf-volant dans les airs (en le remorquant par le rail), on semble augmenter artificiellement la force de pression sur la surface du cerf-volant, c'est-à-dire la force F1. Et plus on court vite, plus cette force augmente. Mais la force F1, comme nous l’avons déterminé, se décompose en deux composantes : F2 et F3. Le poids du cerf-volant est constant, et l'action de la force F2 est empêchée par la main courante, la force de levage augmente - le cerf-volant décolle.

La vitesse du vent augmente avec la hauteur, c'est pourquoi, lors du lancement d'un cerf-volant, ils essaient de l'élever à une hauteur telle que le vent pourrait soutenir le modèle à un moment donné. En vol, le cerf-volant se trouve toujours à un certain angle par rapport à la direction du vent.

La force de traînée est créée par le mouvement de l’air qui circule autour du cerf-volant.

La portance est la partie de la traînée qui se transforme en force ascendante.

La force d’attraction est due au poids du cerf-volant et s’applique en un point appelé centre de gravité.

La force motrice est transmise au cerf-volant par une ligne de vie qui fait office de moteur. Le cerf-volant volera si les lignes d’action de toutes ces forces se croisent au centre de gravité. Sinon, le vol du cerf-volant sera instable. Pour répondre à ces exigences, la surface du cerf-volant doit être inclinée par rapport au vent selon le bon angle. La stabilité longitudinale du cerf-volant est assurée par la queue ou la forme de la surface aérodynamique, la stabilité transversale est assurée par les plans de quille installés parallèlement au rail, ou par la courbure et la symétrie de la surface aérodynamique. Lors de la fabrication de cerfs-volants, ces facteurs ne doivent pas être oubliés. La stabilité du vol du cerf-volant dépend également de la position du centre de gravité du cerf-volant. La queue déplace le centre de gravité du cerf-volant vers le bas et ralentit les oscillations du cerf-volant si le vent est en rafales ou irrégulier.

Calculons la force de portance d'un cerf-volant à l'aide de la formule :

Fh=K*S*V*N*cos(a),Où

K=0,096 (coefficient),

S - surface portante (m2),

V - vitesse du vent (m/s),

N - coefficient de pression normale (voir tableau)

Vitesse du vent, V, m/s 1 2 4 6 7 8 9 10 12 15

Coefficient de pression normale N, kg/m2

0,14 0,54 2,17 4,87 6,64 8,67 10,97 13,54 19,5 30,47

a est l'angle d'inclinaison.

Exemple.

Données initiales :

S=0,5 m2 ;

V=6 m/s,

un=45°.

N=4,87kg/m2. (voir tableau)

En substituant les valeurs dans la formule, on obtient :

Fз=0,096*0,5*6*4,87*0,707=1 kg.

Le calcul a montré que ce cerf-volant ne montera que si son poids ne dépasse pas 1 kg. Nous avons calculé la force de levage dans l'ancien système d'unités (kg*s, kilogramme-force), et non dans le système SI (N, Newton). Le fait est que dans la vie de tous les jours, il nous est plus facile d'évaluer la force en kilogrammes plutôt qu'en newtons, c'est-à-dire nous savons combien d'efforts nous devons fournir pour soulever un sac de 5 kg de pommes de terre. La même chose est vraie avec les cerfs-volants. Pour être honnête, donnons la conversion du kilogramme-force au système SI : 1 kg*s = 9,81 N. Mais tout n’est pas aussi simple qu’il y paraît de l’extérieur. Il est très difficile de connaître la vitesse du vent, même si vous faites voler un cerf-volant en tenant un anémomètre dans vos mains, les résultats ne seront pas vrais. La vitesse du vent change avec la hauteur. Et l'angle d'inclinaison change légèrement pendant le vol. Seule la pratique vous aidera à faire voler un cerf-volant.

Ainsi, après avoir examiné les principes de base du vol de cerf-volant, nous pouvons affirmer avec certitude qu'un cerf-volant, plus simple à concevoir et à contrôler, est le prototype d'un avion plus complexe.

De nombreux designers qui s'intéressaient auparavant à la fabrication de cerfs-volants se sont tournés vers le travail sur les avions. Mais leur expérience dans la construction de cerfs-volants n'est pas passée sans laisser de trace. Il a certainement joué un rôle dans l’histoire de l’aviation lors de la première étape du développement des avions.

CONCLUSION

Après avoir examiné l'histoire du cerf-volant, étudié les principaux types et conceptions et effectué une analyse comparative, je suis arrivé à la conclusion suivante.

De nos jours, le cerf-volant, étant un jeu d'enfant, demande beaucoup d'imagination et permet d'élargir ses horizons. Au cours du processus de choix du type et de la forme du cerf-volant, des inclinations en matière de design se développent, le concepteur a la possibilité de s'exprimer artistiquement en inventant des emblèmes et d'autres éléments décoratifs, de sorte que le vol d'un cerf-volant est toujours un spectacle passionnant.

Pour d’autres, c’est un sport passionnant. Des clubs et des communautés se créent partout dans le monde, réunissant les amateurs de cerfs-volants - à la fois les concepteurs et ceux qui les pilotent simplement. L'un des plus célèbres est KONE - le Kite Club of New England, qui fait partie de la Kite Flying Association of America. Certains considèrent le cerf-volant comme une bonne tradition, par exemple au Japon.

À l'étranger, les cerfs-volants sont extrêmement populaires auprès des enfants et des jeunes. Ils sont particulièrement populaires à Cuba, précise le père. Bali. Vous pouvez souvent voir comment les enfants, même sur la plage, ne se séparent pas de leur passe-temps favori - des cerfs-volants aux designs les plus variés et aux couleurs les plus vives planent dans les airs au-dessus de la mer. De nos jours, la construction de cerfs-volants ne peut avoir ni défense ni défense. signification scientifique. Depuis, avec le développement de l’aviation, leur rôle dans ces domaines a diminué.

Concevoir et faire voler des cerfs-volants pour les personnes qui ne considèrent pas cela comme un divertissement aide à comprendre les principes de base du vol de tous les avions combinés. La fabrication de cerfs-volants est devenue l'une des sections de la formation initiale en aviation des écoliers, et les cerfs-volants sont devenus des avions à part entière au même titre que les modèles d'avions et de planeurs, car ils permettent d'étudier les lois de la physique, de l'aérodynamique et leurs applications pratiques.

Cette approche des cerfs-volants est la première étape pour les enfants qui envisagent de lier leur vie future à la conception ou à l'exploitation d'avions. Sans connaissance des calculs, sans prendre en compte les caractéristiques des couches inférieures de l'atmosphère, la direction du vent, etc. ne faites voler ni un cerf-volant, ni un modèle réduit de planeur ou d'avion

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