Можно ли построить бумажный самолетик, который будет входить в полноценный штопор?

Помимо расположения центра тяжести, две вещи определяют, как самолет вращается, и обе они не подходят для вращения в бумажных самолетиках:

• Крылья (очевидно): в идеале они должны быть прямыми с соотношением сторон от 5 до 10. Стреловидные крылья также будут вращаться, но прямые крылья облегчают вращение и восстановление.
• Передняя часть фюзеляжа. Здесь округлая форма, которая выше ширины, идеальна и будет способствовать плоскому вращению. Двумерная форма бумажных самолетов не будет создавать вихри, которые определяют скорость рыскания при вращении.

Также для штопора ему нужно заглохшее крыло, некоторая асимметрия и некоторое время до полного развития штопора. Для создания сильного кабрирующего момента также необходимы массы в носовой части и конце фюзеляжа. Чисто бумажный самолетик будет иметь слишком сильное демпфирование рыскания и слишком малый инерционный шаг для разворота.

Размер не должен иметь большого значения, поскольку сепарированный поток меньше изменяется с числом Рейнольдса, а в спин-туннелях регулярно используются масштабы 1:20 или 1:30 с хорошими результатами. Но мне интересно, предотвратит ли малая нагрузка на крыло бумажного самолетика штопор - модели, используемые в спин-туннелях, тщательно подобраны не только для геометрического соответствия, но также для их масс и распределения массы.

Может быть, будет лучше показать своим ученикам видео с испытаний в спин-туннеле .

• Кадры из спин-туннеля истребителя
• Кадры спинового туннеля самолета GA
• Описание спин-туннеля

Я не знаю, сработает ли это для вас, но я делал небольшие разрывы в сторону тела на переднем крае бумажных самолетиков, которые я делал. Затем я немного согнул переднюю кромку крыла, чтобы сделать аэродинамический профиль более прочным. Я бы сделал это просто для увеличения подъемной силы на низкой скорости, вроде планок. Но вот интересно, если бы вы сделали надрыв только с одной стороны и правильно его отрегулировали, может быть, вы бы смогли сделать так, чтобы одно крыло глохло раньше другого?

Или, возможно, чтобы быть немного более точным, вы могли бы просто пойти со слезами с обеих сторон, но скорректировать одну больше, чем другую. Таким образом, становится очевидным, что крыло развивает большую подъемную силу на низкой скорости.

Если кто-то может справиться с небольшой абстракцией, половинка семени кленового листа идеальна.

Основной движущей силой установившегося вращения является асимметрия подъемной силы и сопротивления, что приводит к спиральной нисходящей спирали. В то время как форма фюзеляжа и распределение веса вносят свой вклад, разница в подъемной силе между двумя крыльями приводит к скольжению в сторону нижнего подъемного крыла.

Как только самолет начинает скользить, центр сопротивления будет определять крутящую силу вокруг центра тяжести. Именно здесь создается сила рыскания. Более высокое сопротивление внутреннего крыла «запирает» асимметрию подъемной силы. В сочетании с потерей скорости и сваливанием самолет падает «как кленовое семя».

Применяя противоположный руль направления, пилот останавливает вращение и «возвращает другое крыло кленового семени назад», что уравнивает подъемную силу и сопротивление с обеих сторон. Затем самолет может восстановить воздушную скорость и уменьшить угол атаки, снижая тангаж.

Итак, для небольшой модели подойдет скрепка или какой-либо груз на одном из крыльев, а также отсутствие поперечного угла крыла. Бумажный самолетик будет сложнее, так как его большее отношение площади поверхности к весу имеет тенденцию к медленному вращению.

Можно создать асимметрию лобового сопротивления, остановив одно крыло или закрутив руль направления. Достаточное количество, наряду с асимметрией подъемной силы, заставит «самолет» раскручиваться. На этой конкретной модели, несмотря на то, что стреловидная передняя кромка пыталась стабилизироваться за счет своего «двугранного эффекта», дестабилизирующие силы руля направления и смещения центра подъемной силы и центра тяжести хорошо раскручивали ее.