Бумажные крылья: Беспилотные, бесшумные, экологически чистые
Что вы думаете о нерадивом студенте, который, вместо того чтобы усердно грызть гранит науки, швыряет в отвернувшегося преподавателя бумажные самолетики, сложенные из тетрадных листов? Что он не сдаст экзамен, не получит диплом и сгинет в безвестности, так и не добившись в своей жизни ничего путного? Вовсе не обязательно. Вполне возможно, что он выиграет главный приз на международных соревнованиях по конструированию и запуску бумажных самолетиков Red Bull Paper Wings, как это сделал в 2006 году в Зальцбурге студент-математик из Бразилии Нугейра Нунез.
Оказывается, увлечение бумажными самолетиками, которое на первый взгляд кажется по‑детски несерьезным, захватило умы множества людей по всему миру. В этом увлекательном хобби сочетаются древнее восточное искусство оригами (складывание бумажных фигур), аэродинамика, сложные теоретические науки (физика, математика, топология) и даже физическая культура (умение правильно запустить модель).
Спорт строгих правил
Red Bull Paper Wings — пожалуй, самое грандиозное соревнование «бумажных авиаторов» в мире. В состязаниях, состоявшихся в Австрии в мае этого года, приняли участие спортсмены из 48 стран. Количество участников отборочных туров, проводящихся по всему миру, превысило 9500 человек, шанс победить в финале соревнований получили и спортсмены из России.
Участники традиционно соревнуются в трех категориях: наибольшая дистанция, наибольшее время полета и аэробатика. Первые две категории наиболее консервативны.
Самолеты должны быть сделаны из одного листа бумаги формата А4 плотностью 80 г/м2. (обычный офисный формат). Лист можно только складывать, его нельзя разрезать, разрывать, склеивать. Не допускается использование вспомогательных материалов для скрепления или балластировки (скрепки, кнопки, клей, скотч
Дистанция полета измеряется от точки отрыва самолета от руки спортсмена до точки первого касания земли. Нынешний рекорд дальности полета бумажного самолетика был поставлен в далеком 1985 году. Самолет Тони Фелча Nemesis преодолел дистанцию 58,82 метра. Примечательно, что по конструкции Nemesis представляет собой несколько усовершенствованный классический офисный самолетик в семь сгибов, который умеет складывать каждый подросток.
Время полета засекается также с момента расставания с рукой до касания земли. Современный рекорд 27,6 секунды был установлен в 1998 году в США. Автор рекорда, Кен Блэкберн, — настоящий фанат «бумажной авиации», автор ряда оригинальных конструкций и множества книг по моделированию.
В категории «аэробатика» конструктивных ограничений практически не существует. Участники могут использовать листы бумаги любого размера, применять разрезы, склейки, любые вспомогательные материалы. Модели можно изготовить заранее и принести с собой. Положение тела спортсмена при запуске самолета также не регламентируется. Таким образом, участники получают полную свободу действий, лишь бы шоу удалось на славу. Акробатические самолеты выполняют самые разные пилотажные трюки, в том числе петли, бочки, волны (полеты вверх-вниз). Сложность и чистота исполнения трюков оцениваются компетентным жюри.
Как настоящие
Чтобы понять, как люди дошли до жизни такой, достаточно просто сложить самолетик средней сложности по одной из схем и запустить его. Вашим первым открытием станет то, что он действительно летает. Не беспорядочно и криво, как обычная школьная игрушка, а прямо, стабильно, быстро и далеко. Это завораживает.
Вторым открытием станет то, что сложить продвинутый бумажный самолетик не так просто, как кажется. Действия должны быть уверенными и точными, сгибы — идеально прямыми и в нужных местах. Простые конструкции прощают ошибки, в сложной же пара неидеальных углов может завести процесс сборки в тупик. Кроме того, есть случаи, когда сгиб необходимо намеренно выполнить не очень точно. Например, если на одном из последних шагов требуется сложить толстую многослойную конструкцию пополам, сгиб не получится, если не сделать поправку на толщину в самом начале складывания. Такие вещи не описываются в схемах, они приходят с опытом. Стоит ли говорить, что от симметрии и точной развесовки модели зависит, насколько хорошо она полетит.
В одной из своих книг Кен Блэкберн подробно описывает сходство бумажных самолетов с их настоящими прототипами и обосновывает, что относиться к ним стоит не менее серьезно. Ключевой момент в «бумажной авиации» — расположение центра тяжести. Создавая различные конструкции, их авторы стараются утяжелить нос самолета, разместив в нем больше бумаги, сформировать полноценные крылья, стабилизаторы, киль. Бумажным самолетиком можно управлять, как настоящим. Например, скорость и траекторию полета можно корректировать, сгибая заднюю часть крыльев подобно настоящим закрылкам, слегка поворачивая бумажный киль. Такое управление лежит в основе «бумажной аэробатики».
Конструкции самолетов существенно различаются в зависимости от цели их постройки. К примеру, самолеты для полетов на большие дистанции по форме напоминают дротик — они такие же узкие, длинные, жесткие, с ярко выраженным смещением центра тяжести к носу. Самолеты для максимально длительных полетов не отличаются жесткостью, зато имеют большой размах крыльев, хорошо сбалансированы. Балансировка крайне важна для самолетов, запускаемых на улице. Они должны сохранять правильное положение, несмотря на дестабилизирующие колебания воздуха. Самолетам, запускаемым в помещении, полезно смещение центра тяжести к носу. Такие модели летают быстрее и стабильнее, их проще запускать.
Для того чтобы достичь высоких результатов на соревнованиях, необходимо овладеть правильной техникой броска. Чтобы отправить самолет на максимальную дистанцию, нужно как можно сильнее бросить его вперед и вверх под углом примерно 45 градусов (по параболе). В состязаниях на время полета следует забросить самолет на максимальную высоту, чтобы он дольше планировал вниз. Техники запуска пилотажных самолетиков так же разнообразны, как и их конструкции. Это ноу-хау каждого любителя аэробатики.
Запуск на открытом воздухе помимо дополнительных проблем (ветер) создает и дополнительные преимущества. Используя восходящие потоки воздуха, можно заставить самолет лететь невероятно далеко и долго. Сильный восходящий поток можно найти, к примеру, около большого многоэтажного дома: ударяясь о стену, ветер меняет направление на вертикальное. Приручить такой ветер непросто. Более дружелюбную воздушную подушку можно отыскать в солнечный день на автомобильной парковке. Темный асфальт сильно нагревается, и горячий воздух над ним плавно поднимается вверх.
Восточный конструктор
Самое большое удовольствие от своего увлечения получает тот моделист, которому удается разработать собственную конструкцию бумажного самолетика. Сформулировать требуемые свойства и характеристики будущего самолета, представить себе его внешний вид, а затем сообразить, как сложить все это из обычного листа бумаги, без разрезов, склеек, грузов и скрепок, — это кажется невозможным. И тем не менее такие герои находятся, и их не так уж и мало.
За решением этой таинственной загадки стоит обратиться к древнему искусству оригами. В VII веке нашей эры китайский мудрец Дан-Хо во время путешествия в Японию раскрыл японским монахам секрет изготовления бумаги, который китайцы бережно хранили пять веков. Первые фигурки, сложенные из бумаги, вскоре появились в японских монастырях. В японском языке слова «бог» и «бумага» звучат одинаково, хотя обозначаются разными иероглифами. Одними из первых бумажных фигурок стали коробочки «санбо», в которые японцы обычно складывали кусочки рыбы и овощей, принося их в жертву синтоистским богам.
В Средние века производство бумаги в Японии стало массовым, и оригами превратилось в аристократическое искусство самураев. Тогда же возникла культура сворачивания тайных писем. В храмах много веков шлифовались приемы и техника складывания бумаги.
В оригами существуют базовые фигуры, изначально предназначенные для решения разных задач, сформировавшиеся приемы складывания. Математики сочиняют целые диссертации о делении листа бумаги на желаемое количество частей и тому подобных задачах. Все это делает возможным именно конструирование желаемых конструкций, а не поиск случайных решений (разумеется, чтобы овладеть этим искусством, придется поломать голову). Так что вряд ли бы мы сейчас пускали самолетики, если бы не знаменитый японский журавлик.
Тест-драйв
В заключение мы предлагаем вам построить несколько самолетиков по приведенным выкройкам. Это не займет много времени, зато может доставить массу удовольствия. Пара рекордсменов — Nemesis Тони Фелча и рекордный самолет Кена Блэкберна — помогут вам установить собственные рекорды дальности и времени полета. Самолетом-дротиком Dart можно смело запустить в неприятеля — не промахнетесь. Pixie, в полном соответствии со своим именем («Эльф»), танцует в полете, а Raptor — последнее достижение бумажной технологии «стелс» — сногсшибательно выглядит и летает ничуть не хуже. Летной погоды!