О.БУЛАНОВА
Воздушные змеи были изобретены в Китае еще до того, как историки начали писать свои хроники. Первые воздушные змеи китайцы начали делать из бамбука и листьев растений. После изобретения шелка в 2600 г. до н.э. китайцы стали делать воздушные змеи из бамбука и шелка.
В китайских рукописях рассказывается, о воздушных змеях в форме птиц, рыб, бабочек, жуков, человеческих фигур, которые раскрашивали в самые яркие цвета.
Наиболее распространенным типом китайского змея был дракон – фантастический крылатый змей. Огромный дракон, поднимаемый в воздух, являлся символом сверхъестественных сил.
В китайском фольклоре много историй о том, что воздушных змеев запускали как для удовольствия, так и для дела. Наиболее часто их применяли в военных целях. Кроме этого, китайцы использовали воздушных змеев для того, чтобы измерить расстояние между своей армией и стенами замка противника.
Рассказывают, что полководец Хань Синь, пытаясь вызволить императора, запустил змея из своего лагеря и по длине веревки определил точное расстояние до стены осажденной столицы, благодаря чему сумел устроить подкоп.
Еще при помощи змеев в небо поднимали разведчиков – наблюдателей.
Существует легенда о том, что в 202 г. до н.э. генерал Хуан Тенг и его армия были окружены противниками и им грозило полное уничтожение. Говорится, что случайный порыв ветра сорвал с головы генерала шляпу, и тогда к нему пришла идея создания большого количества воздушных змеев, снаряженных звуковыми устройствами.
Согласно китайским хроникам, осажденный в своей столице китайский император Лю Бан запускал их над лагерем мятежников. Якобы невидимые ночью, снабженные свистульками змеи издавали страшные звуки, деморализуя солдат противника.
Глубокой ночью эти воздушные змеи летали прямо над головами армии противников, которые, услышав загадочные завывания в небе, запаниковали и убежали.
Однако в Юго-Восточной Азии и Новой Зеландии умеющее парить в воздухе устройство, видимо, придумали независимо от Китая. Его сооружали из пальмовых листьев и использовали в рыбной ловле, подвешивая к парящей над водой нити крючки. Кроме того, он применялся крестьянами в качестве огородного пугала.
Не стоит забывать и о религиозном значении воздушных змеев: в большинстве культур Дальнего Востока уходящая в небо нить служила символом связи с богами воздуха и душами предков. В Таиланде она призвана была отгонять муссонные дожди.
В VII в. воздушный змей долетел до Японии. Возможно, они были принесены в страну Буддийскими миссионерами в давние времена, около 618-907 гг.
В Японии воздушные змеи приобрели популярность, ему стали придавать форму журавля, рыбы, черепахи. Стали появляться воздушные змеи в виде красочно раскрашенных полотен.
На древних японских рисунках также можно встретить изображение воздушных змеев, по форме значительно отличавшихся от китайских.
Воздушные змеи в этой стране служили как бы связующим звеном между человеком и богами. Змеев запускали для того, чтобы отпугнуть злые силы, защититься от несчастий, обеспечить хороший урожай и здоровье.
Рассказы о том, как эти устройства поднимали в воздух “шутихи”, строительные материалы и даже людей, весьма многочисленны. Например, самурай Тамемото был вместе с сыном сослан на остров Хатидзе. Этот японский Дедал соорудил гигантский воздушный змей, на котором его сын сумел улететь с острова.
Сюжет, видимо, сказочный, однако исторически засвидетельствованы змеи “Ван-Ван” с размахом крыльев 24 м и длиной хвоста 146 м. Такая махина весом под 3 тонны легко могла поднять в воздух человека.
В Индии популярность приобрели сражения змеев, они и сейчас во время праздника Макар Санкранти собирают огромные толпы зрителей.
Широкое распространение воздушные змеи получили в Корее. Вначале их применение носило чисто религиозный характер, а затем запуск змеев стал увлекательным видом занятий и зрелищ.
В Малайзии воздушные змеи тоже были популярны. Типичный малайский воздушный змей имеет форму криволинейного симметричного треугольника. Каркас его состоит из трех пересекающихся прутьев, обтяжка – из грубой ткани.
В Европе, разумеется, тоже имели представление о подъемной силе ветра. Наверняка у греческих моряков не раз срывало парус и он трепыхался в воздухе, а у римских простофиль порывом сносило шляпу, и она взмывала на тесемках.
Какой-то особенной изобретательности для создания воздушного змея не требуется. И все-таки факт остается фактом: единственное, до чего додумался Запад, это “дракон” (греческое слово, обозначавшее змею).
Так примерно с 100 г. н.э. именовали римское кавалерийское знамя в форме современного сачка для бабочек, только подлиннее. “Дракон” надувался от ветра (указывая лучникам его направление), извивался и пугал неприятеля свистом. Ниспадающий цилиндрический хвост флюгера из ткани, извивающейся как туловище дракона, придавал всадникам уверенности в себе и создавал угрожающий вид, который придавал страх врагу.
Также флюгера указывали стрельцам направление и силу ветра. Но короткое древко – это не уходящая ввысь нить. По сравнению с восточными шедеврами идею “дракона” следует считать весьма приземленной.
Вообще же, согласно европейским традициям, изобретение воздушных змеев приписывается греческому математику Аркитасу Тарентскому, который около 400 г. до н.э. сконструировал деревянную птицу, основываясь на исследования полетов птиц. Считается, что его воодушевил увиденный китайский воздушный змей – птица.
Любопытны старинные записи о первых практических применениях воздушных змеев, в одной из них говорится, что в IX в. византийцы якобы поднимали на воздушном змее воина, который с высоты бросал в неприятельский стан зажигательные вещества.
В 906 г. киевский князь Олег воспользовался воздушными змеями при взятии Царьграда. Летопись говорит, что над неприятелем в воздухе появились “кони и люди бумажны, вооружены и позлащены”.
А в 1066 г. Вильгельм Завоеватель использовал воздушные змеи для военной сигнализации при покорении Англии. Но, к сожалению, о форме древних европейских змеев, об их конструктивных и летных свойствах не сохранилось никаких данных.
С парящим змеем земляков познакомил вернувшийся из Китая в 1295 г. неугомонный Марко Поло. Игрушка понравилась, но популярной не стала. Первый (незаконченный) европейский рисунок змея типа “тайская кобра” датируется 1326 г.
В 1405 г. появляется первое верное описание воздушного змея – в трактате по военной технологии. А на картинке 1618 г., изображающей жизнь голландского Миддельбурга, мы видим мальчишек, запускающих змеев знакомой нам и сегодня ромбовидной формы.
Но только к XVII в. воздушные змеи стали обычным явлением в Европе. В начале XVIII в. увлечение запуском воздушных змеев было уже чрезвычайно популярно. Воздушные змеи использовались в завораживающих зрелищах и различных шоу, а не только как безобидная игрушка для детей.
Таким образом, в Европе этот предмет не приобрел ни мистического, ни религиозного значения. Зато приобрел научное, правда, не сразу. В 1749 г. шотландский метеоролог Александр Вильсон поднял на высоту 3000 футов градусник.
Тремя годами позже Бенджамен Франклин в Филадельфии поставил знаменитый эксперимент с электричеством: во время грозы он запустил змея с прикрепленным к нему куском проволоки. От дождя все сразу же намокло. Результат: металлический ключ в руках Франклина заискрил. Открыв при помощи змея электрическую природу молнии, Франклин изобрел молниеотвод.
Воздушные змеи применялись для изучения атмосферного электричества великим русским ученым Михаилом Ломоносовым и английским физиком Исааком Ньютоном.
Ньютон, когда он был еще школьником, провел несколько фактически незафиксированных экспериментов касательно наиболее экономной формы воздушного змея.
В 1826 г. Джордж Покок запатентовал тележку, приводимую в движение воздушным змеем: она развивала скорость до 30 км/ч, и Покок пугал крестьян, разъезжая по окрестностям Бристоля на повозке без лошадей.
В 1847 г., когда протягивали переправу над Ниагарским водопадом, первую веревку с берега на берег (250 м) перебросили с помощью воздушного змея.
Возникало много и других идей: например, использовать змеев для спасения людей с тонущего корабля. Исследователи делали множество экспериментов связанных с подъемом всяческих грузов, а также людей. Начиная с 1894 г., воздушный змей систематически применяется для изучения верхних слоев атмосферы.
Значительное усовершенствование змея произвел австралийский ученый Лоренс Харграв в 90-х гг. XIX в. В 1893 г. Харгрейв создал змея в виде коробки без дна. Это было первое принципиальное усовершенствование конструкции с древнейших времен.
Летающие коробки Харграва явились не только большим толчком для развития “змейкового” дела, но и, несомненно, помогли при конструировании первых самолетов.
Но вскоре началась эра аэропланов и о змеях забыли. Хотя во время обеих мировых войн их использовали – на подводных лодках для улучшения обзора и в спасательных наборах летчиков для поднятия антенны радиоприемника.
Широкое применение воздушный змей нашел в метеорологических обсерваториях Германии, Франции и Японии. 3мей поднимался на очень большую высоту.
Например, в обсерватории Линдерберга (Германия) добились подъема воздушного змея более чем на 7000 м.
Первая радиосвязь через Атлантический океан была налажена с помощью коробчатого воздушного змея. Итальянский инженер Г. Маркони запустил в 1901 г. на острове Нью- Фаундлен большой воздушный змей, который летал на проволоке, служившей приемной антенной.
В начале XX в. работу над змеями продолжил капитан французской армии Сакконей. Он создал еще более совершенную конструкцию воздушного змея, являющуюся одной из лучших и по настоящее время.
Новая жизнь воздушного змея началась в 50-х гг., когда Фрэнсис Рогалло изобрел конструкцию без перекладин – распростертой в воздухе ее держал ветер. Это был параплан, стирающий грань между парашютом, дельтапланом и воздушным змеем.
История воздушных змеев в Китае
В мире многие признают, что воздушные змеи имеют китайское происхождение. Поэтому можно сказать почти наверняка, что история развития воздушных змеев в Китае будет означать рассказ об истории появления воздушных змеев на Земле. Первые воздушные змеи были тем, что в наши дни мы могли бы назвать прототипами воздушных змеев. Они были сделаны из легкого дерева и имели форму птицы. Безусловно, было вполне логичным создать первых воздушных змеев такой формы, которая напоминала бы существ, созданных природой для полетов в небе. Такой же логикой пользовались европейцы, которые впервые пытались подняться в небо, прикрепив к рукам человека искусственные крылья. К сожалению, они не учитывали того факта, что силы человеческих рук будет недостаточно, для того чтобы размахивать крыльями такой величины, которая необходима для такого большого тела.
Одно из мест в Пекине, где люди могут запускать своих воздушных змеев или наблюдать за тем, как это делают другие, парк у Храма Неба. Клиенты, которые заказывают у нас туры в Пекин, имеют возможность попросить включить этот пункт в свою программу.
Позднее традиционные воздушные змеи стали приобретать различные свойства, необходимые для долгого удерживания в воздухе. Их стали делать из легкого, но прочного материала, который легко сгибался. Основой для воздушных змеев служил, как правило, шелк, который натягивали на ребра. Вероятно, такая конструкция была создана под впечатлением от зрелища падающих листьев. Многие вещи приходили в голову человеку, когда он наблюдал природные явления.
Для того чтобы люди имели время или потребность в таком фривольном времяпрепровождении как запускание воздушных змеев, нужны определенные условия - как минимум, общество должно быть достаточно развито для этого. Древний Китай был хорошо развитым обществом, и у людей находилось время не только для работы и создания известных всему миру изобретений и шедевров литературы, но и для того чтобы попытаться подняться в небо – если не самому, то хотя бы посредством маленького летательного аппарата.
Ранняя история воздушных змеев в Китае
Самые ранние воздушные змеи появились во времена правления восточной династии Чжоу (770 г. до н. э. - 256 г. до н. э.). Они делались из дерева и назывались му юань (mu Yuan, т. е. деревянный воздушный змей). Прототип воздушного змея – «деревянная птица» - упоминается в древнем тексте Моцзы (Mozi, 470 г. до н. э. -391 г. до н. э.). Моцзы был философом, который жил во времена на один век позднее Конфуция (551 г. до н. э. – 479 г. до н. э.). Он противопоставлял свои идеи положениям как конфуцианства, так и даосизма. -
В другом источнике говорится, что бумажный змей, или чжи юань, использовался в качестве средства предупреждения об опасности в период, который наступил спустя тысячу лет. Когда город Наньцзин (Нанкин) оказался в осаде, и войска Хоу Цзина грозили уничтожить город, воздушный змей был запущен в воздух и отпущен, чтобы в соседних городах могли понять, что жители Наньцзина находятся в беде.
Более легкие модели воздушных змеев, сделанные из первого шелка или бумаги, стали распространяться в Китае только в эпоху правления династии Тан (618 г. - 907 г.). В качестве основного материала для изготовления ребер использовали бамбук. Именно в то время воздушный змей стал использоваться не как практическое средство, а как игрушка, предмет, созданный для того, чтобы получить удовольствие. В то время люди в Китае уже начали создавать самые изысканные вещи в музыке, культуре и искусстве. В создании воздушных змеев китайцы уже начали соревноваться между собой. Воздушный змей уже не просто должен был летать, он должен был быть лучше других. В эпоху правления династии Мин (1368 г. – 1644 г.) и династии Цин (1644 г. - 1912 г.) создание и запускание воздушных змеев стало чем-то вроде формы искусства. Это был предмет, на создание которого уходило много усилий. В качестве элементов оформления люди использовали изображения птиц, цветов и, конечно, иероглифов. Китайские воздушные змеи, точно также как и китайские фонарики или китайские зонты из бумаги, стали формой художественного самовыражения.
Конструкция воздушного змея
Создание воздушного змея состоит из трех частей: Создания рамы, т. е. соединения в одно целое нескольких планок из бамбука, склеивания и создания дизайна. Что касается рамы, то иногда определенную ее часть делают подвижной, чтобы создавать эффект движения крыла или хвоста. Как мы уже говорили, для ребер чаще всего используют тонкие полоски бамбука, так как их отличает легкость, прочность и гибкость. Среди форм рамы пользуются большой популярностью формы птиц, бабочек и стрекоз. Прообразами для воздушных змеев также служат и другие насекомые или мифические животные, такие как дракон. В наши дни мастер по изготовлению воздушных змеев не ограничиваются стандартным набором идей и создают любые формы рам, какие только им приходят в голову. Однако неизменными остаются общие принципы. Одним из таких ключевых принципов является симметричность. В противном случае воздушный змей просто не будет летать.
В качестве материала основы используются шелк и бумага. Шелк является, безусловно, очень красивым материалом. Но он также и очень дорог, и менее прочен, чем бумага. Преимущества бумаги как материала состоят в том, что она стоит совсем недорого, с ней легко работать и на ней можно создавать любые, даже самые сложные рисунки. Сорт бумаги, который используется для создания воздушных змеев, особенный. Он отличается необычайной тонкостью и в то же время повышенной прочностью. Эту прочность обеспечивает бумаге ее повышенная волокнистость. Благодаря этому она еще и очень легкая. Часто бумагу обрабатывают специальным клейким маслом. На основу наносят лишь тонкий слой этого вещества. После того как основа, сделанная из шелка или бумаги, наклеена на бамбуковую основу, приступают к нанесению рисунка на нее. На бумаге или шелке рисуют различные образы, геометрические фигуры, изображения животных или птиц, а также иероглифы. В дополнение к бамбуковой раме и бумажной или шелковой основе иногда прикрепляют стебли камыша, для того чтобы придать воздушному змею особого характера в движении или чтобы воздушный змей производил какие-нибудь звуки.
В целом конструкция воздушных змеев может быть разделена на два типа: жесткий (более толстые и менее гибкие ребра) и мягкий. Если воздушный змей сделан согласно первому типу, можно рассчитывать, что он может взлететь настолько высоко, насколько будет хватать веревки или насколько хватит глаз. Если это мягкая конструкция, то воздушный змей, скорее всего не будет достигать больших высот, зато можно будет насладиться его мягким и плавным движением с особым характером.
Традиции запускания воздушного змея в городе Вэйфан (Weifang)
В городе Вэйфан (Weifang) , который находится на территории провинции Шаньдун (Shandong), существуют особые традиции, связанные с воздушным змеем. В частности в этом городе располагается штаб-квартира международной ассоциации воздушного змея, и здесь же проходит международный фестиваль воздушного змея в городе Вэйфан (Weifang). Этот праздник проходит каждый год с 20 по 25 апреля.Энтузиасты воздушного змея со всего света съезжаются тысячами в город Вэйфан (Weifang), чтобы поучаствовать в соревнованиях или просто полюбоваться волшебным и очень красочным зрелищем. В заключении соревновательной части проходит церемония награждения и объявляется «Король воздушных змеев». Неудивительно, что именно в этом городе устроен единственный в Китае музей, целиком посвященный истории создания и развития воздушного змея.
Фестиваль воздушного змея в городе Вэйфан (Weifang) проходит каждый год в период с 20 по 25 апреля. Каждый год это событие привлекает тысячи участников и зрителей. Во время этого события зрители имеют возможность увидеть сотни самых разных воздушных змеев. Туры от компании?Чайна хайлайтс?, которые разработаны специально для посещения праздников и фестивалей, предлагают клиентам уникальную возможность поучаствовать в этом великолепном празднике и пообщаться с местными жителями и людьми со всего света, которых объединяет любовь к воздушным змеям. Говорят, что именно в городе Вэйфан (Weifang) в 1282 г. знаменитый итальянский путешественник и исследователь Марко Поло (1254 г. – 1324 г.) впервые увидел запускаемого человеком воздушного змея. Как следует из путевых записок Марко Поло (1254 г. – 1324 г.), в городе Вэйфан (Weifang) в то время существовала традиция проверять ветер перед тем, как запускать воздушного змея, чтобы понять, насколько удачным будет его путешествие. - .
Вернувшись в Италию, Марко Поло (1254 г. – 1324 г.) привез туда китайского воздушного змея, и вскоре благодаря Великому шелковому пути эта игрушка стала популярной во всей Европе. В музее Аэронавтики и космоса в городе Вашингтон в павильоне, посвященном истории полетов, на одном из стендов есть надпись, которая гласит: ?Самыми первыми летательными аппаратами, созданными человеком были воздушный змей и ракета. Они были созданы в древнем Китае?.
ЮТ Для умелых рук 1977 №7
Кто из вас не запускал воздушного змея? Но все ли знают, какие они бывают? Когда появились?
Впервые воздушный змей поднялся в небо 25 веков назад. В то время никто не мог объяснить, почему взлетает змей и какие силы действуют на него в полете.
Вначале змеи запускали для забавы, увеселений. В странах Востока, например, устраивались битвы воздушных змеев. В небо запускали двух змеев, предварительно смазав клеем и посыпав толченым стеклом бечевки, удерживающие их на привязи. Победителем считался тот, кому пepвому удавалось перепилить бечёвку противника.
Позднее воздушные змеи стали использовать и для научных целей. В своих опытах по изучению атмосферного электричества американский физик Бенджамин Франклин использовал очень большие воздушные змеи. Подъемная сила некоторых из них была настолько велика, что ученому с трудом удавалось удерживать их на привязи. Воздушные змеи помогли Франклину доказать электрическое происхождение молнии, установить наличие двух зарядов положительного и отрицательного - и проверить идею молниеотвода,
А в конце прошлого века и начале нынешнего змеи широко применялись и для метеорологических исследований. С их помощью ученые поднимали приборы на высоту более 1000 м и измеряли скорость ветра, температуру и влажность воздуха, атмосферное давление...
В наше время интерес к воздушным змеям не потерян.
Творческая мысль изобретателей многих стран рождает все новые и новые конструкции змеев: дископланов, махолётов и т. д.
Сегодня мы расскажем о двадцати трех змеях. В подборке есть и простые, нетрудоёмкие модели, есть и посложнее. Среди них нет двух одинаковых: все змеи отличаются друг от друга либо своими лётными качествами, либо конструкцией, либо технологией изготовления.
Любой змей из этой подборки можно сделать в пионерском лагере или во дворе. Специально для начинающих моделистов мы отобрали четыре конструкции. О них мы рассказываем более подробно (на рисунке они объединены).
Итак, воздушные змеи...
ПОЧЕМУ ВЗЛЕТАЕТ ЗМЕЙ
Ответить на этот вопрос нам поможет упрощённый чертеж (рис. 1). Пусть линия АВ изображает разрез плоского змея. Предположим, что наш воображаемый змей взлетает справа налево под углом А к горизонту или набегающему потоку ветра. Рассмотрим, какие силы действуют на модель в полёте.
На взлете плотная масса воздуха препятствует движению змея, другими словами, оказывает на него некоторое давление. Обозначим это давление F1. Теперь построим так называемый параллелограмм сил и разложим силу F1 на две составляющие - F2 и F3. Сила F2 толкает змей от нас, а это значит, что при подъёме она снижает его первоначальную горизонтальную скорость. Следовательно, это сила сопротивления. Другая же сила (F3) увлекает змея вверх, поэтому назовем ее подъёмной.
Итак, мы определили, что на воздушного змея действуют две силы: сила сопротивления F2 и подъемная сила F3.
Поднимая модель в воздух (буксируя ее за леер), мы как бы искусственно увеличиваем силу давления на поверхность змея, то есть силу F1. И чем быстрее мы разбегаемся, тем больше увеличивается эта сила. Но сила F1, как вы уже знаете, раскладывается на две составляющие: F2 и F3. Вес модели постоянный, а действию силы F2 препятствует леер. Значит, увеличивается подъемная сила - змей взлетает.
Известно, что скорость ветра возрастает с высотой. Вот почему при запуске змея стараются поднять его на такую высоту, где ветер мог бы поддерживать модель в одной точке. В полёте змей всегда находится под определенным углом к направлению ветра. Попробуем определить этот угол.
Возьмем прямоугольный лист картона (рис. 2). Точно по центру прикрепим его к оси О-О. Предположим, что лист вращается вокруг оси без трения и что в любом положении он находится в состоянии равновесия. Допустим, ветер дует с постоянной силой перпендикулярно плоскости листа. Естественно, что в этом случае он не сможет повернуть лист вокруг оси О-О, поскольку действие его распределяется равномерно на весь лист. Теперь попробуем установить лист под некоторым углом к ветру. Мы увидим, как воздушный поток тотчас возвратит его в первоначальное положение, то есть поставит под прямым
углом к направлению ветра. Из этого опыта следует: половина листа, наклоненная в сторону ветра, испытывает большее давление, чем та, которая находится с противоположной стороны. Поэтому, чтобы плоскость листа оставалась в наклонном положении, нужно поднять ось вращения О-О. Чем меньше угол наклона листа, тем выше нужно передвигать ось. Так определяется центр давления. А сила ветра, поддерживающая плоскость в наклонном положении, - это подъемная сила, приложенная в центре давления. Но угол наклона змея не остается постоянным: ведь ветер никогда не дует с одной и той же скоростью. Вот почему, если бы мы привязали к змею бечевку в одной точке, например, в точке совпадения центра давления и центра тяжести, он попросту начал бы кувыркаться в воздухе. Как вы поняли, положение центра давления зависит от угла а и при порывистом ветре эта точка постоянно смещается. Поэтому, чтобы сделать модель более устойчивой, к ней привязывают уздечку из двух-трёх и более бечевок. Проделаем еще один опыт.
Возьмем палочку АВ (рис. За). Пусть она тоже символизирует сечение плоского змея. Подвесим ее за нитку в центре так, чтобы она приняла горизонтальное положение. Затем прикрепим недалеко от ее центра тяжести грузик P, имитирующий центр давления. Палочка сразу же потеряет равновесие и примет почти вертикальное положение. А теперь попробуем эту палочку (рис. 3б) подвесить на двух нитках и снова привяжем к ней тот же грузик: палочка сохранит равновесие при любом положении грузика. Этот пример наглядно демонстрирует значение уздечки, которая позволяет свободно перемещать центр давления, не нарушая равновесия.
ПРОСТЕЙШИЙ РАСЧЕТ
Почему взлетает змей, мы разобрались. Теперь попробуем рассчитать его подъемную силу.
Подъемная сила воздушного змея определяется по формуле:
Fз=K*S*V*N*cos(a), где
К=0,096 (коэффициент),
S - несущая поверхность (м 2),
V - скорость ветра (м/с),
N - коэффициент нормального давления (см. таблицу) и
a - угол наклона.
Пример. Исходные данные: S=0,5 м2; V=6 м/с, a=45°.
Находим в таблице коэффициент нормального давления: N=4,87 кг/м 2 . Подставляем величины в формулу, получаем:
Fз=0,096*0,5*6*4,87*0,707=1 кг.
Расчёт показал, что этот змей будет подниматься вверх только в том случае, если его вес не превысит 1 кг.
Лётные качества змея во многом зависят от отношения его веса к несущей поверхности: чем меньше отношение этих величин, тем лучше летает модель.
ИЗ ЧЕГО ДЕЛАТЬ ЗМЕЙ
Для постройки моделей используйте легкие и прочные материалы. Запомните: чем легче змей, тем проще его запустить, тем лучше он будет летать. Каркас склеивайте из тонких ровных реек-дранок - сосновых, липовых или бамбуковых. Небольшие модели обшивайте тонкой бумагой (лучше цветной), фольгой или в крайнем случае газетой, а змеи покрупнее - тканью, полиэтиленовой или лавсановой пленкой или даже тонким картоном. Отдельные узлы и детали соединяйте между собой нитками, тонкой проволокой, клеем. Намотанные на деталь нитки обязательно смазывайте клеем. Для уздечек и леера подберите тонкую прочную нить.
ПРОСТЫЕ ЗМЕИ
Это бумажные модели для начинающих. Одни можно сделать за час-два, а другие - всего за несколько минут. Такие змеи хорошо летают и не требуют сложного управления. Итак, сначала...
Бумажные птички
Опыт многих исследователей показал, что изогнутая поверхность змея обладает большей подъемной силой и устойчивостью, чем такая же по размеру, но плоская.
Простейшие змеи американского инженера Раймонда Ниннея удивительно похожи на маленьких птичек. Они хорошо летают, демонстрируя в полете отличную устойчивость. На рисунке 1 их несколько (см. а, б, в). Всего за две-три минуты изобретатель вырезает из плотной бумаги или тонкого картона, шпона, фольги прямоугольник (соотношение сторон 4:5) и сгибает из него птичку. Затем прикрепляет к корпусу в одном или двух местах уздечку - и змей готов. Таким способом можно делать модели любых размеров - все зависит от прочности материала.
Следующая конструкция (рис. 2а) разработана американским изобретателем Даниэлем Карьяном. Не правда ли, она чем-то напоминает птичек Ниннея? Обратите внимание, что этому змею жесткость придает каркас, собранный из сосновых или еловых палочек, и замкнутые в полукольцо крылья. Для обшивки каркаса автор предлагает использовать ткань: шелк, саржу, тонкое полотно. Желающие могут поэкспериментировать с двух- или трёхкрылой конструкцией. Изобретатель считает, что, если на длинный стержень прикрепить несколько геометрически подобных крыльев, получится очень забавный змей (рис. 26).
И птички Раймонда Ниннея, и змеи Даниэля Карьяна будут летать даже в больших комнатах и коридорах, но с одним условием: запускающий их человек должен перемещаться с постоянной скоростью.
Змеи плоские...
Сначала все воздушные змеи снабжались мочальными хвостами. Но... Как-то раз канадский метеоролог Эди, много занимавшийся воздушными змеями, обратил внимание, что жители одной малайской деревеньки пускали бесхвостых змеев неправильной четырехугольной формы. Наблюдения помогли метеорологу сконструировать свой змей, который вы видите на рисунке 3. Этот четырехугольник с попарно равными сторонами напоминает параллелограмм. Такая фигура получается, когда складывают основаниями два треугольника, из которых один, АВД, - равносторонний, а другой, АСВ, - равнобедренный, причем АВ:СД как 4:5. Сторона АВ по концам стянута металлической струной чуть меньшего размера. Поэтому она слегка выгнута. Уздечка прикреплена в точках О и Д, а ткань (обшивка) натянута в верхней части, где образует две небольшие складки. Под действием ветра змей выгибается и приобретает форму тупого клина. В полёте его передние кромки как бы отбрасывают набегающий поток воздуха в обе стороны, поэтому змей устойчив.
Спустя сорок лет англичанин Г. Ирвин улучшил конструкцию Эди (рис. 4).
Известно, что срыв потока воздуха за передней кромкой приводит к образованию области завихрений над тупоугольным змеем. В результате при порывистом ветре устойчивость нарушается. Ирвин сделал просто - он вырезал в обшивке два треугольных окна, и набегающий поток стал устремляться в эти окна. Положение змея в полете стабилизировалось.
Модель, изображенная на рисунке 5, предложена французом А. Милье. Она состоит из деревянной рейки АВ, стянутой струной в дугу (хорда АВ составляет 9/10 длины рейки). В точках О и О1 к рейке крепятся две одинаковые планки СД и EF (АО1=ОВ=0,2*АВ). Подобно рейке АВ, планки тоже стянуты струной в дугу и образуют в плане равносторонний шестиугольник. Концы всех реек скреплены еще одной струной, проходящей через вершины шестиугольника.
Змей, который вы видите на рисунке 6, хорошо известен в Корее. Его четырехугольная рама, склеенная из бамбуковых палочек, обтянута тканью. Если размер двух сторон принять равным 800, а двух других - 700, то диаметр отверстия посередине должен быть 300 мм.
Посмотрите на рисунок 7. Эту модель, похожую на хищную птицу, придумал американец Сэнди Ланга. Изобретатель впервые попробовал испытать на ней принципы полета, заимствованные у природы. Фюзеляж и хвостовое оперение Ланга сделал из одной деревянной рейки. С одного конца он расщепил её, а в отверстия деревянной втулки вставил круглые рейки несущих крыльев. Расщепленную часть хвоста, концы крыльев и нос связал толстой леской - получилась очень гибкая конструкция. А рейки крыльев еще и подрессорил резиновыми амортизаторами. Змей Ланга чутко реагирует на малейшие порывы ветра. В полете он, словно бабочка, взмахивает крыльями, меняя тем самым и величину подъемной силы, и силу сопротивления, и устойчивость.
...И коробчатые
На рисунке 8 изображен один из вариантов коробчатого змея, В полёте он устойчив, потому что его несущие плоскости ориентированы к набегающему потоку под оптимальным углом атаки (подъемная сила, возникающая на них, больше). Кроме того, поперечное сечение его может быть не только квадратным, но и ромбическим. Для ромбического отношение между вертикальной и горизонтальной диагоналями равно 2:3. Глубина коробки составляет 0,7 длины большей стороны змея.
Каркас состоит из четырёх продольных и четырёх распорных реек прямоугольного сечения. На рисунке показано, как соединяются распорка с продольной рейкой.
А вот русский изобретатель Иван Конин предложил конструкцию коробчатого змея, несколько напоминающего самолёт. У него два крыла (рис. 9). Благодаря им змей быстрее поднимается вверх, сохраняет устойчивость в полете и не опрокидывается при внезапных боковых порывах ветра.
...И ЗМЕИ ПОСЛОЖНЕЕ
И по конструкции, и по использованию материалов, и по времени изготовления эти летательные аппараты отличаются от предыдущих. Они более современны и сложны. Но, наверное, тем приятнее будет опытным моделистам повозиться с ними: разобраться в схеме, понять принцип полёта, уловить некоторые особенности.
На реактивной тяге
Многие из вас, вероятно, наблюдали, что, если река широко разливается, скорость ее течения становится значительно меньше. И наоборот: в узком месте скорость потока резко увеличивается. В воздухе, как и в воде, тоже действует этот физический закон. Попробуйте направить воздушный поток в широкий конец конической трубы (суживающийся диффузор), и вы увидите, как изменится скорость воздухе: на выходе она будет больше, чем на входе. Чтобы на практике получить реактивную тягу (а именно так можно расценить изменение скорости потока в трубе), требуется одно условие: закрепить диффузор на большой пластине.
Когда плоский змей находится в воздухе, под ним создается зона повышенного давления, а над ним - пониженного. Под влиянием разности давлений поток воздуха врывается в диффузор и проходит по трубе. Но диффузор конический, поэтому скорость выходящего потока будет больше входящего (вспомним реку). Значит, диффузор работает как реактивный двигатель.
На рисунке 1 (см. стр. 6) вы видите воздушный змей англичанина Фредерика Бенсона, в конструкции которого использован эффект диффузора. Изобретатель утверждает, что реактивная тяга не только увеличивает скорость подъема воздушного змея, но и придаст ему дополнительную устойчивость в полёте.
Устроен реактивный змей довольно просто. Две прямоугольные поперечины скреплены в центре крест-накрест и связаны по краям прочной нитью. На этот каркас установлен согнутый из плотной бумаги или фольги диффузор. Обшивка обычная: бумага, ткань...
По принципу АВП
Известно, что аппараты на воздушной подушке (АВП) приподнимаются благодаря разности давлений: под днищем давление всегда больше, чем сверху. А устойчивость аппарата создается особым устройством, равномерно распределяющим поток газа по всему периметру.
Американский инженер Франклин Белл доказал, что и в воздухе могут летать аппараты, подобные АВП. Фантазия? Нет. Модель воздушного змея - тому свидетель (рис. 3 на стр. 7).
Гладкие днище и борта, небольшой киль, плавные обводы корпуса - сложная конструкция. Но зато набегающий поток воздуха без срывов и завихрений обтекает корпус и легко поднимает змей. Нетрудно заметить, что эти аэродинамические преимущества эффективны не только при наборе высоты. Загнутые борте корпуса неплохо стабилизируют положение змея в воздухе на большой высоте. И последнее. Приглядитесь: не превда ли, в продольном сечении модель чем-то непоминает быстроходную моторную лодку?
Взлетает... парашют
Принято считать, что на парашюте спускаются только вниз. Поднимать человека вверх, даже в восходящем потоке, парашют не может. Но группа польских инженеров попыталась опровергнуть это мнение. Они доказали, что при некоторых условиях парашют может подниматься вверх.
Вспомним знакомую с детства игру. Если на маленький парашютик - семечко одуванчика - подуть снизу, он поднимется вверх. Конечно, сравнивать одуванчик и современный парашют можно лишь условно - вертикально восходящую струю воздуха польские изобретатели создают мощными вентиляторами. Но ведь и обычный ветер нельзя сбрасывать со счетов, утверждает американец Джек Кармен и предлагает игрушку - змей-парашют (рис. 4).
Воздушный поток ударяет в слегка наклоненный купол парашюта и поднимает его вверх. Конструктивно модель ничем не отличается от известных детских парашютиков (об одном из них мы уже писали в приложении № 4, 1974 г.). Но есть и отличия. Например, для стабилизации полета к змею-парашюту прикреплен хвост, а в центре под куполом закреплена телескопическая трубка. Она служит одновременно и жёстким каркасом, и регулятором положения центра тяжести модели.
В полёте диск
Неплохую устойчивость в полёте аппарат приобретет в том случае, если придать ему форму диска. Один из вариантов летающего диска представлен на рисунке 2 (см. стр. 6). Модель очень похожа на два невысоких конуса, сложенных вместе. Но конусы плохо будут летать, считает изобретатель Вильбур Бодель из Швейцарии, поэтому он дополняет конструкцию килем, а также небольшим грузиком, смещающим центр тяжести вниз (таким образом увеличивающим устойчивость аппарата), и отверстием в нижней части обшивки. Но для чего нужно это отверстие?
На высоте ветер дует сильнее, чем у земли. А это значит, что изменяется не только его скорость, но и давление. Нельзя ли использовать перепады давления для создания дополнительной реактивной тяги? Оказывается, можно. При сильном порыве ветра внутренняя полость змея заполняется несколько большим количеством воздуха. Значит, внутри змея создается избыточное давление. Когда же порыв ослабевает, давление снаружи падает и воздух изнутри устремляется через отверстие в обшивке наружу. Возникает хоть и слабая, но реактивная струя. Она-то и создает дополнительную подъемную силу. Характерной особенностью этого змея является то, что его можно запускать и ночью. Для этого вместо грузика Бодель устанавливает миниатюрный фонарик с отражателем, лампочкой и батарейкой напряжением 1,5 В.
На рисунке "Вид сбоку" видно, что каркас змея собран из множества реек, жестко скрепленных между собой. Обратите внимание на характерные узлы, связывающие рейки с наружным кольцом-ободом, ступицей и килем.
А вот у дисколёта французского инженера Жана Бортье уже три киля. Он хорошо взлетает, плавно маневрирует в воздухе, даже при большом ветре, и неподвижно висит на привязи при слабом. Расскажем поподробнее, как его сделать (см. рис. на стр. 10).
Как и у многих других змеев, каркас его набирается из тонких деревянных реек, скрепляется проволочным ободом и обтягивается тонкой бумагой. Итак, все по порядку.
Подготовьте для каркаса четыре ровные рейки сечением 3x3 мм, сложите их вместе, как показано на рисунке "Вид сверху", склейте в центре, свяжите нитками и промажьте клеем. По периметру каркаса согните обод из стальной проволоки диаметром 0,4-0,5 мм и привяжите его нитками с клеем к концам реек (см. рис.). Концы обода соедините вместе и обмотайте нитками с клеем. Удобнее всего их состыковать спереди, в районе центральной рейки "а". Если у вас не найдется подходящей проволоки, то сделайте обод из толстой нити. Не забудьте ее приклеить к рейкам.
Обтяните диск и кили папиросной или газетной бумагой. К диску обшивку приклеивайте снизу - это заметно уменьшит сопротивление модели. Но можно бумагу накладывать и сверху. Правда, тогда обшивку придется приклеивать ко всем рейкам и ободу, иначе сильный порыв ветра сорвет ее.
На нижней поверхности диска установите три киля (можно обойтись и одним-двумя, но тогда размеры килей придётся увеличить)- Ободья килей проще всего изготовить из тонких бамбуковых или сосновых реек - эти материалы легко сгибаются, и вы сможете получить плавные обводы.
Если вы захотите сделать большой змей, то не забудьте укрепить его каркас еще двумя-тремя рейками.
К готовому змею привяжите уздечку - три короткие нити. Они удерживают модель под необходимым углом атаки. Центральную нить уздечки разрежьте пополам и свяжите ее концы с резиновым кольцом-компенсатором. Это кольцо, растягиваясь при сильных порывах ветра и неожиданных рывках, снимает часть нагрузки с каркаса. К уздечке привяжите леер. Для небольшого змея подойдут суровые нитки (кордовая леска). Готовую модель испытайте.
Как мы уже говорили, змей-диск можно запускать даже при слабом ветре. А если его вообще нет, попробуйте запустить модель, буксируя за собой на бегу.
Будьте готовы к любым неожиданностям. Если змей вдруг полетит петлями или начнет резко снижаться, не мешкая выпустите леер из рук - при ударе о землю модель не сломается. Поднимите змей и внимательно осмотрите его; исправьте перекосы; если нужно, уменьшите угол атаки (увеличьте длину центральной бечёвки) и запустите змей снова. Если он не поддается регулировке, значит, неисправимо перекошена плоскость диска. Попробуйте прицепить к модели хвост из полоски бумаги, или пучка нитей длиной метр-полтора, или из комочка бумаги на нитке.
Вместо каркаса... воздух
Многие изобретатели для изготовления своих моделей используют не рейки и бумагу, а... воздух.
Посмотрите но рисунок 5. Это надувной воздушный змей канадского изобретателя Поля Рассела (см. стр. 7). На рисунке он только внешне выглядит сложным. На самом деле очень прост: два листа воздухонепроницаемого материала - это все, что потребовалось Расселу для изготовления модели. Продольные и поперечные швы-спайки делят внутренний объем на несколько связанных между собой надувных полостей. Швы придают всей конструкции необходимую объемную прочность. И еще. Надутый корпус не имеет острых выступающих кромок. А это значит, что на поверхности надувного змея не возникнет завихрений, и поэтому модель будет устойчива в полете. Но сделать такой змей нелегко - требуются определенные условия в работе.
Модель финского инженера С. Кетолы (см. рис. на стр. 11) намного легче в изготовлении.
Кажется, можно ли придумать проще? Взял два куска полиэтиленовой пленки, сварил их по краям и в середине горячим утюгом или паяльником - и змей готов. Но многие ли из вас умеют сваривать пленку так, чтобы швы получались герметичными? Начинающих моделистов заранее предупреждаем: операция эта не из легких. Прежде чем браться за изготовление змея, попробуйте проварить несколько швов на каком-нибудь полиэтиленовом пакете и испытайте их не герметичность. Пользуйтесь утюгом с регулятором температуры. Не забудьте перед сваркой обезжирить полиэтиленовые заготовки.
По размерам, указанным на рисунке, выкройте из пленки две заготовки. Сложите их вместе и, отступив от края на 10-15 мм, медленно проведите краем горячего утюга или паяльником по всему периметру заготовок. В трех местах получившегося шва: по бокам - внизу и сверху в любом месте - оставьте маленькие отверстия. Через них вы будете накачивать змей. Затем сварите заготовки по диагоналям. И чтобы вы были спокойны за герметичность швов, края заготовок оплавьте на огне свечи. Делайте это в приспособлении, которое показано на рисунке.
Для крепления уздечек и хвоста прожгите в швах шесть отверстий диаметром 1-2 мм. Делайте это сильно негретым гвоздем или кончиком пламени свечи.
Готовую модель надуйте и заварите свечой отверстия в наружном шве или, сложив края обшивки вдвое, скрепите их канцелярскими скрепками, предварительно смочив отверстия водой или смазав техническим маслом.
Когда научитесь делать небольшие надувные змеи, попробуйте изготовить и запустить большую модель - метровую или двухметровую. Только хватит ли у вас сил удержать ее?
Перед вами модель (рис. 7, стр. 8). Но какая? "Вертолет", - вероятно, подумают одни из нас, увидев роторы. "Воздушный змей", - скажут другие, подметив у модели уздечку и леер.
Набегающий поток воздуха ударяет в плоскость змея (в данном случае - ротор), возникает подъемная сила, и модель поднимается вверх. Так могло бы быть, если бы ротор стоял на месте. Но ведь он вращается, а это значит, что на его лопастях тоже возникает подъемная сила. Следовательно, в полёте змей получает дополнительный импульс энергии, толкающий модель вверх. Как видите, преимущества по сравнению с другими типами змеев налицо.
А этот змей-вертолет сделан в Бразилии Р. Фьюгэстом (рис. на стр. 10). На наш взгляд, модель бразильца наиболее интересная из подкласса летательных аппаратов вертолетного типа. У этого змея три ротора: два несущих и один хвостовой. Несущие роторы, вращаясь в разные стороны, создают подъемную силу, а хвостовой - стабилизирует положение модели при взлете и удерживает ее на высоте. Конструкция змея предельно проста.
Каркас собирается из двух продольных, склеенных под углом, и двух поперечных реек. Рейки склеиваются между собой и для большей жёсткости укрепляются нитками с клеем. На поперечной рейке устанавливаются несущие роторы, на продольных - хвостовой. Чтобы все роторы легко вращались, их насаживают на проволочные оси.
Изготовление роторов - наиболее ответственная операция. Склеивать детали надо аккуратно, не торопясь. От того, насколько удачно вы сделаете ротор, зависит подъемная сила змея.
Мы предлагаем вам два варианта роторов, но их может быть и больше. Попробуйте сами сконструировать ротор. Испытайте его в деле. А пока расскажем о тех, которые показаны на рисунке.
Первый вариант. Такой ротор больше всего подходит для крупных моделей. Змей с четырьмя, шестью или восемью лопастями неплохо взлетает и хорошо держится на высоте. Делается ротор так.
Склейте две сосновые или бамбуковые рейки крест-накрест и обшейте их ватманом либо липовым (березовым) шпоном. В центре ротора с обеих сторон наклейте по шайбе из тонкой фанеры, шпона или целлулоида и просверлите сквозное отверстие для оси.
Второй вариант. Этот ротор напоминает детскую вертушку. Он хорош для небольшого легкого змея.
Собирается такой ротор из тонких бамбуковых реек (сечением 3x3 - в центре и 1,5x1,5 мм - на концах), папиросной или газетной бумаги, двух шайб (шпон, целлулоид) и прочной нити. Склейте рейки между собой, как показано на рисунке, и подтяните нитями их концы к основанию лопастей.
Змей или вертушка?
Наблюдая за полётом артиллерийского снаряда, Густав Магнус обнаружил странное явление: при боковом ветре снаряд отклонялся от цели вверх или вниз. Возникло предположение, что здесь не обходится без аэродинамических сил. Но каких? Ни сам Магнус, ни другие физики не могли это объяснить, И может быть, поэтому практического применения эффект Магнуса долго не находил. Первыми нашли ему применение футболисты, хотя и не знали о существовании этого эффекта. Наверное, каждый мальчишка знает, что такое "сухой лист", и наслышан о мастерах этого удара: Сальникове, Лобановском и других.
Сегодня физика эффекта Магнуса объясняется просто (об этом см. "Юный техник", 1977, № 7). Сейчас существует даже целый самостоятельный подкласс воздушных змеев, принцип полета которых основывается на эффекте Магнуса. Один из них перед вами (рис. 6 на стр. 8). Его автор американский изобретатель Джой Эдвардс, Этот змей чем-то напоминает вертушку. В полёте корпус змея, как и артиллерийский снаряд, за которым наблю дал немецкий физик, вращается вокруг своей оси. При этом крылья-лопасти преобразуют напор ветра в подъемную силу, а устойчивость змей сохраняет за счет симметричного обтекаемого корпуса и круглого киля.
Устроен змей так. Центральный стержень прямоугольного сечения, круглый киль и крылья-лопасти образуют достаточно прочный корпус, который вращается на двух осях, закрепленных на торцах стержня. Ушки и уздечка связывают корпус с леером. Следует подчеркнуть, что воздушные змеи этого типа - почти не тронутая область изобретательского творчества.
А теперь попробуйте сделать модель, которую придумал американец С. Альбертсон (рис. на стр. 11). Принцип действия змея Магнуса (так автор называет свою модель) хорошо виден из рисунка.
Полуцилиндры, закрепленные на рейках и закрытые с торцов дисками, под напором набегающего потока воздуха вращаются вокруг своих осей. Если за эти оси зацепить уздечку и привязать их к лееру, то аппарат легко взлетит.
Змей состоит из каркаса с осями, двух полуцилиндров, четырех полудисков и уздечки. Каркас набирается из четырех продольных и двух поперечных реек (сосна, бамбук). С него и начните.
Склейте рейки между собой, а места соединений плотно обмотайте нитками с клеем. Концы центральных продольных реек согните на паяльнике, как показано на рисунке, склейте и свяжите нитками. Затем закрепите на них проволочные оси (крепление такое же, как и у змея-вертолета). За эти же оси привяжите и уздечки.
Полуцилиндры согните из ватмана и приклейте их к продольным рейкам каркаса. В последнюю очередь на каркасе установите кили. (Каждый из них составлен из двух полудисков.) Приклейте их на поперечные рейки изнутри так, чтобы планки оказались снаружи.
Итак, вы построили и испытали в полете змей Магнуса. Что же дальше? Попробуйте поэкспериментировать с этим летательным аппаратом. Например, увеличьте размеры полуцилиндров и корпуса змея. Или сделайте летающую гирлянду из нескольких змеев (см. рис.). Испытайте модель. О результатах эксперимента сообщите нам.
В. ЗАВОРОТОВ, инженер, А. ВИКТОРЧИК, инженер, мастер спорта СССР
Рис Н. КИРСАНОВА и В. СКУМПЭ
Первые упоминания о воздушных змеях встречаются ещё во II веке до н.э., в Китае. Согласно документам полководец Хань Синь, ведя осаду города с помощью воздушного змея измерил высоту его стен. Но змеи служили и мирным целям, они поднимали в небо феерверки во время праздников, их использовали в рыбной ловле, подвешивая к парящей над водой нити крючки. Кроме того, он применялся крестьянами в качестве огородного пугала.
А вот в Европу воздушный змей попал значительно позже. Марко Поло, итальянский исследователь, вернувшийся из Китая в 1295 г., написал точный отчет о конструкции воздушных змеев и способе их запуска.
Долгое время змеи не находили практического применения. Со второй половины XVIII в. их начинают широко использовать при проведении научных исследований атмосферы. В 1749 г. А. Вильсон с помощью воздушного змея производил измерение температуры воздуха на высоте. В 1752 г. Б. Франклин провёл эксперимент, в котором с помощью змея выявил электрическую природу молнии и впоследствии благодаря полученным результатам изобрёл громоотвод. М.В. Ломоносов проводил аналогичные эксперименты и независимо от Франклина пришёл к тем же результатам.
Проводившиеся опыты по исследованию атмосферного электричества были чрезвычайно опасными. 26 июня 1753 года при запуске змея в грозу погиб коллега Ломоносова, академик Г.В. Рихман.
В XIX веке змеи также широко применялись для метеорологических наблюдений.
В начале XX столетия воздушные змеи внесли свою лепту в создание радио. А.С. Попов использовал змеи для подъёма антенн на значительную высоту.
Важно отметить использование воздушных змеев при разработке первых самолётов. В частности, А.Ф. Можайский, прежде чем начать строительство своего самолёта, провёл серию испытаний с воздушными змеями, которые тянула упряжка лошадей. На основании результатов этих испытаний были выбраны размеры самолёта, которые должны были обеспечить ему достаточную подъёмную силу.
Практические возможности воздушного змея привлекали внимание военных. В 1848 г. К.И. Константинов разработал систему спасения судов, терпящих бедствие вблизи берега, с помощью воздушных змеев. Во время первой мировой войны войска различных стран применяли змеи для подъёма на высоту наблюдателей-корректировщиков артиллерийского огня, разведки вражеских позиций.
Некий Отто Лилиенталь из Германии в 1891 году впервые поднялся в воздух на воздушном змее собственной конструкции, положив начало кайтингу - виду спорта, при котором спортсмен передвигается по местности с помощью воздушного змея.
В последние годы развитие получили так называемые пилотажные змеи - воздушные змеи специальной формы, управляемые с помощью двух лееров. Пилотажный змей, в отличие от любого другого, способен к свободному планированию в воздухе, что и обеспечивает его особые свойства. Они предназначены для выполнения комплекса пилотажных фигур различной сложности.
По всему миру создаются Клубы и сообщества, объединяющие любителей воздушных змеев - как конструкторов, так и просто запускающих (Кайтфлайерс). Одним из известных является KONE - Клуб Воздушных Змеев Новой Англии, входящий в состав Американской Ассоциации Кайтинга.
Немецкая компания SkySails применила змей в качестве дополнительного источника энергии для грузовых судов, впервые опробовав его в январе 2008 года на судне MS Beluga Skysails. Испытания на этом 55 метровом корабле показали, что при благоприятных условиях расход топлива снижается на 30 %.
Второе воскресенье октября - Всемирный день воздушных змеев (World Kite Day), в этот день любители воздушных змеев во всем мире запускают своих летающих «питомцев».
Китай считается родиной воздушного змея - прообраза всех летательных аппаратов. Причем поначалу воздушный змей вовсе не был предметом забавы, а являлся, скорее, военным атрибутом.
В Вашингтоне, в Национальном музее авиации и космонавтики надпись на одном из стендов, встречающих посетителей, гласит: «Первыми летательными аппаратами, созданными человеком, были воздушный змей и ракета. Они были созданы в древнем Китае». Но создание ракеты стало возможным лишь после изобретения пороха (IX век). А воздушный змей появился еще до нашей эры.
Восточная диковинка
Самые первые упоминания о воздушных змеях относятся к временам династии Восточная Чжоу (770-256 годы до нашей эры). Изготавливали их из дерева и называли «му юань». Прототипом послужила «деревянная птица», описанная в трактате древнекитайского философа Моцзы, который жил в V веке до нашей эры. Хотя примерно в то же время воздушные змеи появились и на территории современной Малайзии. Но именно китайцы «застолбили» за собой звание изобретателей.
После изобретения бумаги (105 год) она быстро нашла применение в конструкции змеев. «Чжи юань» (бумажный змей) был легче и летал выше и дольше деревянного собрата. Хотя ребрами конструкции остались высушенные бамбуковые стебли.
Новым материалом для воздушного змея стал шелк. Он был прочнее бумаги, но и дороже. Хотя при правлении династии Тан (618-907 годы) шелковые змеи стали популярными.
Воздушных змеев активно использовали на войне. При осаде города Наньцзин (Нанкин) войсками Хоу Цзина нанкинцы отпустили в воздух несколько змеев с определенной символикой, чтобы жители соседних городов увидели, что они в беде. В другой войне, в III веке до нашей эры, армия династии Хань на огромном змее подняла в воздух наблюдателя, чтобы он за крепостной стеной мог увидеть, какой длины туннель нужно вырыть до дворца неприятеля. Также китайцы поднимали на змеях петарды, чтобы, взрывая их в небе, устрашить противника.
Только после X века воздушный змей стал восприниматься как забава. В период правления династии Мин (XIV-XVII века) и династии Цин (XVII - начало XX века) изготовление змеев стало одним из искусств. Появились школы, мастера, направления. Змеи стали украшаться изображениями цветов, птиц, драконов и, конечно же, иероглифов. Наряду с китайскими фонариками и зонтами из бумаги воздушные змеи стали формой национального самовыражения.
В Европу воздушных змеев привез знаменитый - путешественник Марко Поло, вернувшийся из Китая в 1295 году. Именно он привез и самого змея, и описание его конструкции и способа запуска.
Первое упоминание о применении змеев в Европе появилось в манускрипте о военных технологиях от 1405 года. Другой документ, уже от 1430 года, описывает производство змея из пергамента и способ крепления строп для достижения лучших летных параметров при различной погоде.
Два других источника, датируемые 1589 и 1634 годами, объясняют, как поднять на змее в воздух фейерверк. А на изображении голландского города Мидделбурга от 1618 года художник нарисовал детей, держащих в руках ромбовидных змеев.
На службе прогресса
В отличие от Азии, Европа видела в змеях лишь забаву. Только в 1749 году шотландец Вильсон применил воздушного змея для поднятия термометров на высоту 3 тысячи футов. Определение высоты ученый производил по длине леера - бечевки, удерживающей змея. Другими составляющими, помимо самой конструкции из легких деревянных ребер и натянутой на нее бумаги или материи, были уздечка для крепления к змею леера и «орган устойчивости» (хвост). Аэродинамика формы тоже играла роль. Также устойчивость змея определялась положением центра тяжести.
В 1752 году один из отцов-основателей США, а заодно блестящий физик, Бенджамин Франклин применил воздушного змея для демонстрации электрической природы молнии. Франклин и ранее утверждал, что молния - это электрический разряд, а не знамение Божие, но доказательств не хватало. Поэтому во время грозы он запустил змея, привязав к лееру металлический ключ. От дождя леер быстро намок, и когда произошел очередной разряд, то змей исполнил роль громоотвода. Веревка мгновенно сгорела, а с ключа посыпались искры. Именно после этого опыта Франклин и запатентовал громоотвод.
Надо отметить, что американцу очень повезло, что он догадался отпустить леер из рук. Потому как год спустя, в 1753 году, в России при запуске змея в грозу погиб академик Георг Рихман. А вот Ломоносов, тоже экспериментировавший с воздушными змеями и атмосферным электричеством, остался в живых.
В XIX веке воздушные змеи стали неотъемлемыми атрибутами метеорологических наблюдений, ибо подъем воздушного шара был очень дорог.
Изобретатель радио Александр Попов поднял антенну своего передатчика тоже с помощью змея и укрепился во мнении, что препятствия уменьшают проходимость радиоволн. А Александр Можайский использовал змея, разогнанного упряжкой лошадей, для подбора оптимальной формы своего первого самолета.
Удивительно, но только в конце XIX - начале XX века европейцы увидели в воздушных змеях военный потенциал. В Первую, а кое-где и во Вторую мировую войну на змеях стали поднимать корректировщиков артиллерийского огня. Кроме того, змеи использовались подводниками. Обзор перископа на поверхности воды составлял восемь километров, в то время как поднятый змеем на высоту 400 футов механизм наблюдения увеличивал обзор до 40 километров.
Во время Второй мировой войны змеи особой конструкции были в комплекте спасательных плотов ВВС Британии и Австралии. Их использовали как бортовой парус - они помогали оттащить плот в сторону основных магистралей и тем самым увеличить шансы на спасение. Кроме того, змей стабилизировал плот при волнении воды. Военные использовали змеев и для поднятия на высоту радиопередатчиков.
Надувная «лошадка»
В мире все воздушные змеи называются кайтами. В России же кайтом называют только специфичный вид змеев. А именно - вид, предназначенный для буксировки человека или транспорта. В свою очередь, они делятся на водные, зимние и пилотажные кайты. В основе некоторых кайтов лежит конструкция, называемая парафойл. Она не имеет жесткого каркаса, а состоит из воздухонепроницаемой ткани с замкнутыми внутренними пространствами и воздухозаборником, направленным на воздушный поток. Попадая в воздухозаборник, поток создает внутри замкнутого пространства кайта избыточное давление и надувает его, словно воздушный шар. После чего кайт принимает форму, создающую подъемную силу.
Приятной особенностью парафойла является то, что в нем нечему ломаться. Даже при разрыве оболочки воздух из нее уходит постепенно, что дает шансы на завершение маневра.
Клубы любителей кайтинга есть во многих странах. Самым авторитетным является KONE - Клуб воздушных змеев Новой Англии, входящий в состав Американской ассоциации кайтинга.
Помимо спортивной и развлекательной функций кайтинг имеет и другое применение. Так, в 2008 году компанией SkySails был применен змей-парафойл как дополнительный «двигатель» для судна длиной 55 метров. Экономия топлива при этом составила 30%.
Любители же классических воздушных змеев своей Меккой считают китайский город Вэйфан, где располагается штаб-квартира Международной ассоциации воздушного змея и музей. Здесь же с 20 по 25 апреля ежегодно проходит международный фестиваль воздушных змеев, в финале которого выбирают «короля воздушных змеев» - этот титул является заветной мечтой многих конструкторов и изготовителей змеев.