Воздушный змей: почувствуйте себя авиаконструктором или пилотом

Воздушный змей — первый в мире летательный аппарат тяжелее воздуха. Чаще всего он состоит из реечного каркаса, обтянутого тканью или плёнкой, но бывают и бескаркасные разновидности — они поддерживают свою форму за счёт ветра. В передней части змея крепится леер — одна или несколько нитей для управления, а сзади находится хвост.

Почему летает воздушный змей

Змея поднимает в высоту ветер. Почти так же, как от ветра из окна разлетаются лежащие на столе бумаги. Разница в том, что форма воздушного змея и правила, по которым его запускают, позволяют ему эффективнее использовать силу ветра. Во время полета змей опирается на воздух — лежит на нем, если леер натянут и поднимается выше, когда вы даете ему свободу. Сила, которая тянет змея вверх, называется подъемной - она зависит от площади змея и скорости ветра.

Змеи, которые состоят из нескольких плоскостей, обладают большей подъёмной силой, потому что змей опирается на воздух каждой плоскостью.

Угол между плоскостью змея и поверхностью земли называется углом атаки. Воздух будет поднимать змея с максимальной силой, когда угол атаки будет 15°—20°. Угол атаки зависит от силы ветра, также его можно регулировать с помощью хвоста; тяжелый хвост увеличивает угол атаки, легкий - уменьшает.

Что нужно для запуска воздушного змея

Катушка и леска или прочная нитка длиной около 50 м. Можно и длиннее, если вы хотите забраться повыше.

Открытое пространство. Запускать змея можно за городом, на пляже, на площади (без движения автотранспорта). Подойдут прогулочные зоны или набережная, если на них мало людей. Старайтесь запускать воздушного змея вдали от проводов и деревьев.

Ветер, транспортное средство или помощник. Для полёта нужно движение воздуха относительно змея, в безветренную погоду есть два способа для запуска. Можно взять змея в одну руку и бежать, передвигаться на велосипеде, самокате, мопеде, машине или даже лодке. Второй вариант — помощник держит в руках змея, а вы разматываете леер и отходите на расстояние 20 — 40 метров. По сигналу помощник отпускает змея, а вы начинаете очень быстро сматывать леер — змей разгоняется и набирает высоту.

Если вы не чувствуете ветра, возможно он есть на большей высоте и когда змей поднимется на неё, необходимость в вашем движении исчезнет. Обычно, чтобы поймать ветер, достаточно набрать высоту 10–15 м, но иногда приходится поднимать змея на 40 м.

Перчатки. Если змей быстро набирает высоту, леер может обжечь ладонь.

Дополнительные ленты или грузик на хвост змея. Понадобятся при сильном ветре. Чем сильнее ветер, тем устойчивее должен быть змей — устойчивость обеспечивает хвост. Если вы видите, что змей плохо держится в воздухе, его сбивает ветром, попробуйте привязать к хвосту несколько дополнительных лент или небольшой камушек, ветку.

Как запускать воздушного змея

Самая подходящая скорость ветра для запуска воздушного змея 6–8 м/с. Ее можно определить с помощью прибора — анемометра — или на глаз. Ветер такой силы шевелит небольшие ветки на деревьях, поднимает рябь на воде, а если поблизости есть флаг, ветер полностью развернёт его. Узнавать скорость ветра по прогнозу погоды не всегда удобно — на одной и той же местности ветер может отличаться из-за особенностей рельефа.

Соберите змея в рабочее состояние перед полётом — вставьте планки в пазы так, чтобы ткань натянулась. Размотайте леер на полтора–два метра. Встаньте лицом к ветру, держа змея за нос, дождитесь когда ветер наполнит его и потянет из вашей руки и аккуратно отпустите. Разматывайте леер, чтобы змей поднялся повыше, но следите, чтобы нить постоянно была натянута. Если натяжение ослабнет, змея может завалить порывом ветра.

Когда воздушный змей в полете заваливается на бок, проверьте симметричность конструкции и место крепления нити - она должна быть расположена по центральной линии. Если змей клюет носом, попробуйте сместить крепление нити чуть ближе к хвосту или добавить на хвост небольшой грузик. Если змей летит неровно, рыскает из стороны в сторону и заваливается поочередно то на один бок, то на другой, возможно, ветер слишком силен для него — добавьте к хвосту несколько лент для устойчивости или дождитесь пока ветер немного стихнет.

Полёт управляемого воздушного змея отличается тем, что к нему прикреплено два леера — наверху они закреплены по обе стороны змея, а нижние концы находятся у вас в руках. Если вы потянете за левый леер, змей повернет влево, а натянув правый, вы заставите змея повернуть вправо.

Управляемый воздушный змей может летать как стриж — закладывать крутые виражи, пикировать. Благодаря тому, что нити управления находятся по сторонам, он может выполнять фигуры высшего пилотажа — кувыркаться, делать бочку или мертвую петлю.

Какие бывают воздушные змеи

Воздушные змеи бывают обычные и управляемые — с двумя или более леерами, натягивая которые можно виртуозно управлять его полетом. 

Также змеи отличаются типом конструкции. Они бывают плоские, коробчатые и бескаркасные.

Плоский воздушный змей — простейшая конструкция, чаще всего встречаются треугольной формы, ромбовидной, прямоугольной и шестиугольной. Чаще всего встречаются ромбовидные и треугольные змеи.

В Японии популярен шестиугольный змей Роккаку. Благодаря своей форме он хорошо летает даже при малом ветре, а при порывистом чаще всего самостоятельно выравнивается.

Коробчатые змеи — объёмные змеи с каркасом, в основе которого лежат прямоугольники или ромбы. Они очень устойчивы в полете, обладают большой подъемной силой и не нуждаются в хвосте.

Бескаркасные змеи держат форму за счет ветра. Лежащий на земле бескаркасный змей похож на кучу тряпочек. Бескаркасные змеи очень красиво смотрятся в небе, их невозможно сломать, но для полета нуждаются в сильном ровном ветре.

Спортивный змей — разновидность бескаркасного управляемого змея, с его помощью кайтсерферы набирают скорость в движении по волнам и совершают длинные прыжки, в буквальном смысле держась за воздух.

Как самому сделать воздушного змея

Змеи бывают самых различных конструкций, но есть несколько правил, которые улучшают аэродинамические качества, за счёт чего змеи летают стабильнее и выше.

• У плоского змея должен быть нос  — острый или округлый. С помощью носа он разрезает ветер на два воздушных потока, на которые опираются крылья.
• Место крепления леера на змее расположено примерно на трети расстояния от носа до хвоста, ближе к носу. Для распределения нагрузки лучше крепить нить на несколько точек или к каркасу.
• У большинства змеев должен быть стабилизатор  — хвост. Иногда ставят не один хвост, а два маленьких  — по одному на каждом крыле. Для распределения нагрузки лучше крепить нить на несколько точек или на каркас. Исключение составляют коробчатые змеи  — они летают и без хвоста.
• Змей обязательно должен быть симметричным относительно продольной оси — это касается и формы, и веса крыльев. Если одна половина будет чуть больше по площади, подъемная сила с этой стороны будет выше и змей будет постоянно заваливаться вбок. То же самое произойдет, если одна половина будет тяжелее другой.

Простого воздушного змея можно быстро сделать из подручных материалов. Например, маленький бескаркасный змей получится из листа бумаги или бумажного пакета из гипермаркета за несколько минут. Из-за маленькой площади он вряд ли взлетит высоко и будет неустойчив при сильном ветре, но такой игрушкой можно приятно удивить и надолго занять ребенка на прогулке.

Если вы поехали на пикник, захватите с собой плотный полиэтиленовый пакет с ручками, катушку ниток, иголку и ножницы. Воздушного змея в форме ромба из пакета, камыша и капроновой нитки можно сделать прямо на природе за полчаса.

Популярный в Японии шестиугольный змей Роккаку хорошо взлетает даже на слабом ветру и держится в воздухе при порывистом ветре. В Японии часто проводят воздушные бои змеев и Роккаку — одна из самых надёжных моделей.

Как собрать змея Роккаку: расчеты и порядок работы

Сколько стоит воздушный змей

Воздушный змей — недорогая игрушка. Простая модель, с которой справится даже маленький ребенок — в форме птицы или самолета — стоит 345 ₽.

Управляемый воздушный змей Комета-140 обойдётся в 980 ₽. В комплекте есть всё необходимое для запуска — сам змей, два леера по 30 метров и инструкция для управления.

Огромного бескаркасного змея длиной 8 метров в форме осьминога можно приобрести за 3936 ₽.

Как используют воздушного змея

Сейчас практическое использование змея достаточно редко, но в прошлом он помогал в самых неожиданных ситуациях.

В китайской армии до нашей эры для устрашения противника запускали змеев, издающих на ветру громкие звуки. Там же с помощью змея догадались перекидывать веревку через ручей для дальнейшего строительства моста.

Метеорологи с помощью воздушного змея поднимали на нужную высоту гигрометр и замеряли температуру и влажность.

Воздушный змей использовался в аэрофотографии. Он позволял сфотографировать с высоты самую труднодоступную местность и составить ее карту.

Змеев использовали как тягловую силу — при подходящем ветре змей, установленный на грузовом судне как дополнительный парус, экономил до 30% топлива за рейс.

С помощью огромных коробчатых воздушных змеев в войну поднимали вверх наблюдателя — для корректировки артиллерийского огня или изучения передвижения судов и сухопутных войск на ровной местности.

Что вы получите от игры с воздушным змеем

Понимание аэродинамики. Даже при запуске самого обычного змея вы обратите внимание на различное его поведение при изменении ветра и угле наклона конструкции, обнаружите, что взлетает змей только против ветра, а посадить его можно быстро пробежав по ветру. Если же вы захотите сделать свою уникальную конструкцию, то изучите взаимодействие движущегося воздуха с препятствиями как заправский авиаконструктор.

Подвижную игру на свежем воздухе. Запуск змея становится особенно активным при слабом ветре — придется побегать, чтобы змей поднялся на высоту, где ветер усиливается.

Ощущение, что выгуливаете птицу. Змей ведет себя, как живое существо — то натягивает леер, то отпускает, иногда рыскает в воздухе.

Запуск управляемого воздушного змея отлично развивает моторику. Чтобы змей выполнил желаемый трюк нужно хорошо отработать синхронные движения рук.

Вы освоите азы анемологии — науки о ветре. Если вы будете запускать змея часто и в разных местах, вы узнаете много нового о движении воздуха. О том, как он огибает препятствия, о направлении утренних и вечерних бризов, познакомитесь с порывами ветра, приходящими из-под тучи.

Кому понравится запускать воздушного змея

Детям. Ребенок часто отождествляет себя с игрушкой. При запуске воздушного змея ему будет казаться, что он сам научился летать.

Яхтсменам. Они уже знакомы с ветром и научились направлять его силу по своему желанию с помощью паруса, но ветер на разной высоте способен преподнести немало сюрпризов.

Воздушных змеев интересно запускать в компании. Когда в воздухе находится одновременно несколько летательных аппаратов, можно оценить какие преимущества дает различная конструкция. Не забывайте, что сравнение справедливо только для текущих погодных условий. Можно проводить соревнования по скорости взлета, маневренности, трюкам и даже воздушные бои, задача которых — сбить змея противника.

Будущим конструкторам летательных аппаратов. Запуск воздушных змеев поможет на практике оценить все, что вы читали в теории по аэродинамике.

Если вы всерьез увлеклись запусками воздушных змеев, вам нравится чувствовать силу ветра в руках и пользоваться ей по своему усмотрению, возможно вас заинтересуют спортивные змеи, которых используют в кайтсерфинге.

Главное о воздушном змее

Запуск воздушного змея — увлекательная игра на свежем воздухе и одновременно знакомство с азами аэродинамики и изменением ветра в течение дня и в зависимости от особенностей местности.

Воздушного змея легко собрать самому из подручных материалов, а при покупке готового змея размером около метра, даже управляемого, вы уложитесь в сумму до 1000 ₽.

Для запуска воздушного змея нужно открытое пространство без деревьев, проводов и желательно без большого количества людей.

Научиться управлять воздушным змеем несложно, но если вы хотите совершать с его помощью фигуры высшего пилотажа, придется потренироваться.

С помощью воздушных змеев можно организовать аэросъемку видеорегистратором, устроить воздушный бой или проверить, чей змей первым наберет заданную высоту.

Когда вы держите в руках нить с воздушным змеем, приходит ощущение, что это не игрушка из ткани и палочек, а живое существо со своим норовом и стремлением к свободе.