Uzyskanie rekordu świata pozwala projektantom papierowych samolotów posiadać drużyny piłkarskie i poślubić rosyjskie dziedziczki ropy naftowej. A według inżyniera lotniczego i rekordzisty Kena Blackburna, musisz opanować tylko trzy rzeczy w swoim dążeniu do chwały papierowego samolotu: dobre fałdy, dobry rzut i dobry projekt.
Poprawmy pierwsze dwie rzeczy w kilku słowach: Dobre fałdy są bardzo wyraźne, zmniejszają profil samolotu, a tym samym jego opór. Sprawiają też, że samolot jest idealnie symetryczny. A dobry rzut oznacza różne rzeczy dla różnych samolotów (zajmiemy się tym później), ale przy próbie bicia rekordu świata, używasz rzutu w stylu baseballowym, aby wystrzelić samolot prosto w górę, tak wysoko jak to możliwe – film z wystrzelenia Blackburna z Georgia Dome i późniejszego rekordowego lotu trwającego 27,6 sekundy jest dostępny online na stronie paperplane.org.
Teraz do projektu, gdzie leży prawdziwe maniactwo papierowych samolotów.
“Długie, prostokątne skrzydła są dla małych prędkości i długich lotów ślizgowych, a krótkie, odchylone do tyłu skrzydła są dla dużych prędkości i zwrotności” powiedział Blackburn, kiedy przeprowadzałem z nim wywiad do mojej książki Brain Trust. Widać to na przykładzie różnicy między kondorem a jaskółką. Pierwszy z nich jest zoptymalizowany do powolnego szybowania, podczas gdy drugi – zakładając, że jest to nieobciążona europejska jaskółka – jest zoptymalizowany do szybkich spadków i nurkowań. Takie skrzydła można również zobaczyć na wahadłowcu kosmicznym, a ponieważ te szybkie skrzydła mają bardzo małą siłę nośną przy małych prędkościach, wahadłowiec musi utrzymywać agresywny kąt natarcia do góry nawet podczas lądowania. Prostoskrzydła Cessna może wylądować prawie płasko na pasie startowym.
Te trójkątne skrzydła z pewnością mają cel w projektowaniu samolotów papierowych. “Sam robię szpiczaste samoloty” – mówi Blackburn. “Z pewnością wyglądają fajniej, a jeśli rzucasz papierowym samolotem po pokoju, równie dobrze możesz mieć coś, co wygląda fajnie.”
Ale rekordowy samolot potrzebuje zarówno zdolności do działania jak rzutka podczas startu, jak i jak szybowiec po wyrównaniu poziomu – to trudna równowaga. “Ludzie nie zdają sobie sprawy, jak bardzo chciałbym złożyć mój samolot w długi sposób,” mówi Blackburn, co pozwoliłoby mu zrobić skrzydła z 11-calowej, a nie 8,5-calowej strony papieru. Ale jak dotąd nie udało mu się znaleźć projektu, który miałby zarówno długie skrzydła, jak i byłby w stanie wytrzymać siłę wyrzutu przy prędkości prawie 60 mph.
Kształt skrzydeł definiuje także inne aspekty projektu.
“Dla prostokątnego lub prawie prostokątnego skrzydła środek ciężkości powinien znajdować się w jednej czwartej odległości od czubka do ogona”, mówi Blackburn, “ale dla samolotu z trójkątnymi skrzydłami środek ciężkości powinien znajdować się w samym środku”. Zasadniczo dzieje się tak dlatego, że dodatkowa siła nośna prostokątnego skrzydła wymaga dodatkowej masy z przodu, aby utrzymać samolot od natychmiastowego pociągnięcia nosem do góry i salta zamiast lotu. “Im bardziej do przodu twój środek ciężkości, tym bardziej twój samolot zachowuje się jak łopatka pogodowa” – mówi Blackburn. Ale nie chcesz przecież zawiesić kowadła na nosie – to zniweczyłoby efekt siły nośnej. Tak więc optymalny projekt to równowaga między stabilnością a unoszeniem.
Matematycznie oznacza to, że w samolocie o kwadratowych skrzydłach potrzebujesz dokładnie połowy masy samolotu z przodu na nosie, aby cały środek ciężkości spoczywał jedną czwartą drogi do tyłu. Na przykład, w super prostym samolocie wykonanym przez wielokrotne składanie w dół 8,5″ strony kartki papieru i składanie skrzydeł, chciałbyś złożyć dokładnie połowę papieru do krawędzi natarcia samolotu.
Rekreacyjnie, możesz dostosować środek ciężkości swojego papierowego samolotu za pomocą spinacza. Spinacz pomaga również zapewnić, że środek ciężkości samolotu pozostaje poniżej skrzydła, na kadłubie, dzięki czemu samolot jest stabilny prawą stroną do góry. Jednak zasady rekordu świata nie zezwalają na żadne dodatki do papieru, więc konieczne jest kreatywne składanie. Zamiast dodawać aerodynamicznie korzystny balast, złóż skrzydła lekko do góry, tak, że gdy patrzysz bezpośrednio na nos samolotu, kadłub i skrzydła tworzą literę “Y”, a nie literę “T” (skrzydła poziome) i na pewno nie jak strzałka skierowana do góry lub trzyliniowa choinka (skrzydła pochylone w dół).
Blackburn również delikatnie składa krawędź spływu skrzydła, aby jego startujący dart był trochę bardziej podobny do szybowca po wyrównaniu. Podwinięcie klap oznacza, że powietrze napiera na krawędź spływu, lekko obracając samolot wokół jego środka ciężkości i utrzymując nos w górze. Podobnie jak w przypadku promu kosmicznego, który jest zmuszony do lądowania z nosem wysoko w powietrzu, zwiększony kąt natarcia tworzy zwiększoną siłę nośną (o ile nie powoduje, że samolot się obraca).
Zauważ wszystkie te cechy konstrukcyjne w planach rekordowego papierowego samolotu Blackburna, pokazanego powyżej. Ale zauważ również, że może być miejsce na ulepszenia – czy można wydłużyć skrzydła, ale nadal umożliwiając start jak lotka? Jeśli tak, rekord świata w lataniu papierowym samolotem i cała jego chwała może należeć do Ciebie.
