Можливо, кайти вперше з'явилися у Мікронезії, Полінезії та Меланезії. Там досі кайти, виготовлені з листя, традиційно використовуються для рибного лову. Рибалка в каное гребе собі подалі від берега з кайтом, що високо летить над водою. Від кайту йде мотузка з принадою, виготовленою з павутини, що волочиться по воді. Тінь кайту нагадує велику птаха, що годується, а приманка - невелику літаючу рибку. Це приваблює дрібнороту маленьку (але смачну) рибу-голку, яка атакує приманку, і заплутується в павутинні. Рибалка змотує мотузку, знімає рибку, і запускає кайт знову. Хороший рибалка за допомогою одного кайту та приманки може наловити чимало риби.
У полінезійців є міф про двох братів – богів, які відкрили людям кайт, тоді як вони затіяли кайтову дуель між собою. Переможець брат підняв свій кайт вище кайту брата. Досі на островах Полінезії проводяться змагання, де найвище літаючий кайт присвячується богам.
Точна дата появи або походження кайту невідома, проте вважається, що змії запускалися над Китаєм понад 3 тисячоліття тому, що було підтверджено археологами, які знайшли останки стародавнього артефакту! Були знайдені матеріали, з яких вони виготовлялися: бамбуковий кістяк і шовк для вітрила, мотузки. Але ймовірно, що раніше моделі виготовляли з паперу!
Згідно з європейськими історичними чутками, у Європі винахід повітряних зміїв приписується грецькому вченому, філософу Архіту (Archytas), який близько 400 року до н.е. сконструював дерев'яну птицю, ґрунтуючись на дослідженнях польотів птахів. Називалася вона "механічний голуб".
У 200 р. до н. китайський генерал Хань Цинь з династії Хань запустив кайт над стінами обложеного ним міста з метою оцінки того, наскільки далеко доведеться рити тунель, щоб зайти за оборонні лави, виходячи з реакції останніх. Отримавши цю інформацію, він успішно здійснив свій задум, заставши противника зненацька.
Ранні китайські кайти були далеко не іграшками, це були кайти, призначені для воєнних цілей. Історичні літописи свідчать, що вони вирізнялися великим розміром. Деякі з них були здатні піднімати в повітря людей для спостереження за пересуваннями супротивника, інші використовувалися для розкидання пропагандистських листівок над ворожими рядами. Згідно з книгою «Літопис Дивних Подій», коли імператор Ксяо Янь з династії Ліань був оточений повстанцями під проводом Хоу Джінга, біля міста Тайченг, він зміг за допомогою кайту надіслати сигнал із проханням про допомогу.
Існує легенда про те, що у 202 році до нашої ери генерал Хуан Тенг та його армія були оточені противниками, і їм загрожував повний знищення. Йдеться про те, що випадковий порив вітру зірвав з голови генерала капелюха, і тоді до нього прийшла ідея створення великої кількості повітряних зміїв, споряджених звуковими пристроями. Повітряні змії були зроблені з бамбука, паперу та шовку. Глибокої ночі ці повітряні змії літали прямо над головами армії супротивників, які, почувши загадкові завивання в небі, залякані гнівом «богів» бігли з поля битви!
За часів династії Тань до кайтів стали прилаштовувати шматки бамбука. У польоті вони починали вібрувати і дзвеніти подібно до струнного інструменту (китайською "Жень"). З того часу кайти у Китаї стали ще називати «Фень Жень», тобто «струни вітру». Сьогодні в деяких районах країни на кайти прилаштовують шовкові струни або гумові смужки, що під впливом вітру видають приємний для слуху дзвін.
У давній Китайській хроніці зберігся запис про ентузіаста зміє-ракетника мандарин Ван Гу. Він побудував два великі повітряні «змія» з 47 ракетами, а між ними приробив сидіння. Сівши на нього, він наказав слугам підпалити ракети і... злетів у повітря. Але не в тому сенсі злетів, що полетів, а в тому, що вибухнув. Нехай мандарин був безрозсудний, але він був прекрасний у своїй нерозсудливості, у своєму нетерплячому бажанні піднятися в небо хоч і на повітряній змії. І люди не забули Ван Гу. Його ім'ям названо кратер, який розглянула радянська автоматична станція «Зонд-3» на звороті Місяця. Він лежить майже точно у центрі невидимого нам місячного диска.
Культура пілотування повітряних зміїв за допомогою торговців поширилася і в сусідні Японію, Корею та Індію, де набула своїх специфічних та культурологічних особливостей. Близько 600 року, за правління корейської династії Сілла, генерал Джим Ю Сін віддав своїм солдатам наказ про придушення заколоту. Однак ті відмовилися його виконувати, тому що незадовго до цього бачили на небі комету, і сприйняли це як поганий знак. Для відновлення керованості армією генерал вдався до наступної хитрості: він запустив на кайте запальне ядро, імітувавши «повернення» комети. Солдати, побачивши це, кинулися в бій і розгромили бунтівників.
У Японію кайти було завезено буддійськими ченцями. Вони використовували їх для відлякування злих духів та залучення багатих урожаїв. У період правління династії Едо пілотування кайтів набуло Японії надзвичайної популярності. Вперше японцям нижче за самурайський клас було дозволено запускати повітряні змії. Міське управління Едо (нинішній Токіо) безуспішно намагалося відмовити населення від цього «повального захоплення, що згубно впливає на роботу». Навіть у сучасній японській мові є таке поняття як «схиблений на кайтах» або «кайто-маніяк». Розповідається також така історія. Близько 300 років тому один авантюрист спробував залетіти за допомогою великого змія на дах Нагойського замку і вкрасти з неї золоту статую. Вкрасти її йому не вдалося, але він зірвав із неї кілька золотих лусочок. Замість мовчати, він невтомно хвалився про свою зухвалу витівку. За що, нарешті, був схоплений і суворо покараний. Він та його сім'я були зварені в маслі.
Незважаючи на те, що японці дуже багато запозичили з китайської культури, їхній кайт-дизайн та кайтові традиції дуже відрізняються. Так, з найдавніших часів вони використовували кайти для суто практичних цілей. Наприклад, при будівництві гробниць та храмів використовувалися великі кайти для підняття на дахи черепиці та інших матеріалів.
У Японії "золотим століттям" повітряних зміїв воістину вважається період Хейан (1603-1868). До цього часу ціни на папір були такі високі, що тільки вищий стан міг дозволити собі розважатися з повітряними зміями. Вважалося також, що змії можуть відганяти злих духів. Для цього на них зображали демонів, обличчя яких часто були прикрашені довгими висунутими язиками.
Перша згадка про російський повітряний змій з'явилося в літописі, який описував подію з російської історії. У 906 р. київський князь Олег при облогу Царгорода (Константинополя) використовував для залякування ворога піднятих у повітря "коней і людей паперових, озброєних та посланих", тобто 1000 дол. фігурні повітряні змії.
У 105 році н. римляни запускали прикрашені тканинні флюгери як військові прапори (зараз їх називають вітровими шкарпетками). Зазвичай вони формою були схожі на витягнутих тварин з широкими відкритими ротами і піднімалися на жердинах, це дозволяло повітряному змію потрапити в потоки вітру. Спадаючий циліндричний хвіст такого повітряного змія з тканини, що звивається як тулуб змії, надавав «зміїним» наїзникам упевненості в собі і створював їм страшніший вигляд, який був здатний навести страх на ворога. На додаток, подібні повітряні змії вказували стрільцям напрямок і силу вітру. Цікаві записи у старовинних візантійських рукописах розповідають про практичні застосування повітряних зміїв у військових цілях. Так, в одній з них говориться, що у ІХ ст. візантійці нібито піднімали на повітряному змії воїна, який з висоти кидав у ворожий стан запальні речовини. У книзі Вольтера Меліме, «Нобілітатібус», (1346) є ілюстрації, на яких зображуються різні «вітряні мішки» (шкарпетки) для бомбометання ядер з метою залякування противника. Як бачимо з іншої книги – «Рокуель де Машинс», 1430 р., автор Конрад Кіссер – зрештою, внаслідок еволюції повітряні змії стали нагадувати довгий плоский кайт. Цей дракон, що літає, і поширився по всій Європі.
Найраніше свідчення польоту індійського кайту можна знайти на розписних мініатюрах, датованих періодом правління Моголов, близько 1500 року. Улюбленою їхньою темою був молодий чоловік, який майстерно володіє пілотуванням повітряного змія для закидання послань своєю коханою, яка перебуває під найсуворішим домашнім арештом.
Марко Поло доставив історії про кайти до Європи наприкінці 13 століття. У 15 столітті Леонардо Да Вінчі, в рамках вивчення літальних апаратів, експериментував і з кайтами. Він розробив систему з'єднання двох урвищ ущелини за допомогою кайту, що згодом було здійснено на практиці через століття при будівництві моста біля Ніагарського водоспаду. У 1756 р. знаменитий математик Л. Ейлер написав такі рядки: «Повітряний змій, ця іграшка для дітей, яка зневажається вченими, може, однак, змусити глибоко над собою замислитися». У 18 -19 століттях кайти стали використовуватися як транспортні засоби і практичні інструменти в наукових дослідженнях. Люди подібні до Бенджаміна Франкліна та Олександра Вільсона використовували свої знання про кайти для вивчення вітру та погоди. Джордж Кейлі, Самюель Ленглі, Лоренс Харгрейв, Олександр Белл, і брати Райт - всі експериментували з кайтами, і зробили свій внесок у розвиток літакобудування. Погодна служба США запускала кайти, сконструйовані Вільямом Едді та Лоренсом Харгрейвом, для підняття у повітря метеорологічних приладів та фотоапаратури. Михайло Ломоносов теж будував повітряних зміїв – для вивчення електрики в атмосфері. Його послідовник Георг Вільгельм Ріхман, під час такого досвіду 26 липня 1753, був убитий розрядом атмосферної електрики. Ломоносов, однак, і після цього наважився продовжувати свої досліди. Змії на той час були плоскі, не дуже стійкі, хоча робили їх для наукових цілей значних розмірів, площею кілька квадратних метрів.
Одним із найдивніших застосувань буксирувальних кайтів були розробки шкільного вчителя Джорджа Покока. У 1822 р. він використав пару кайтів для тяги коляски на швидкості близько 20 миль/годину. Деякі з його кайтпоїздок, як запротоколовано в документах, перевищували 100 миль. А оскільки дорожнє мито на той час бралося з розрахунку кількості коней на один візок, то він нічого не платив. У 1844 р. швейцарець Пер'є Адор, експериментуючи з кайтами, вигадав таку систему: кайт (бамбук і полотно), 300 м мотузки та автоматична система човникових кошиків. Кошики наповнювалися фруктами та квітами, підтягувалися по мотузці до кайтів, і не доходячи 2-3 м до них, відчеплювалися і повільно опускалися на землю за допомогою парашутика в сад якогось із його знайомих. Досить оригінальний спосіб надсилати подарунки своїм друзям. Його двоюрідний брат і відомий лікар того часу, Жан Колладон, заражений захоплюючими експериментами родича, придумав свій розіграш: підйом у повітря за допомогою кайта манекена, що сидить на стільці. Манекен у людський зріст, був набитий гагачим пухом та важив 6 кг. Здивування жителів Женеви не було межі.
У 1847 році мешканцями місцевості біля Ніагарського водоспаду було вирішено збудувати міст, що сполучає канадський та американський береги. Технологію будівництва мосту вони мали, але не могли придумати, як їм перекинути найперший, але дуже важливий мотузковий зв'язок між берегами. Круті стрімчаки, потужні стремени, холодні вихрові вітри і льодохід не давали змоги вдатися до звичайного в такому разі методу прокладання мотузкового зв'язку. Зрештою їм спала на думку ідея Леонардо Да Вінчі про використання для цих цілей кайту. Було зроблено багато спроб, але це вдалося лише одній людині – 10-річному хлопчику, Хоману Уолшу. Спершу, юному Хоману, довелося перетнути річку нижче за течією на поромі, щоб перебратися на канадську сторону, звідки вітри переважали. Інженер показав йому потрібну скелю, звідки хлопець запустив свій кайт і став потихеньку розмотувати за ним мотузку. Здавалося б, все дуже просто. Кайт гордо риє у висоті, на заході сонця вітер спаде, і кайт опуститься на землю. Але перша спроба не вдалася: вітер не послабшав надвечір, як йому належало, а кайт через це не сідав, а коли він нарешті сів серед ночі, мотузка, що встигла впасти вниз, виявилася перетертою льодами. Загалом, довелося хлопцеві переправлятися назад на інший берег і ремонтувати свій кайт, але вже через 8 днів, через моторошний льодохід. Батьки його, звичайно, були страшенно незадоволені тим, що дитина пропадає невідомо де. Але друга спроба пройшла з приголомшливим успіхом. Після закріплення кайтової мотузки на іншому березі, по ній стали подавати все більш товсті мотузки, поки справа не дійшла до сталевого троса, що і було потрібно для будівництва мосту. За всі свої зусилля хлопця було нагороджено грошовим призом у 10 доларів. На ті часи – великі гроші.
З 1850 року починають розроблятися різні кайтові кабельно-кошинкові системи для порятунку людей з суден, що зазнають лиха, в безпосередній близькості від узбережжя. Тут і кайт "транспортувальник" на швартовому канаті капітана Броке (1851), і кайт лейтенанта Джорджа Наре (1861), і 4-стропний кайт Естерно (1883). Цікаві експерименти проводилися біля Нью-Йорка у 1892 році. Їхньою метою було довести, що кайти можна посилати з корабля, що зазнає лиха, на відстань до 1200 м від берега, для створення рятувальної лінії. Автор проекту, Вудбрідж Девіс, стверджував, що все, що потрібно - це зібрати складний кайт на борту судна, спеціально навченими для цього моряками. Ним було розроблено спеціальний керований, у формі шестикутної зірки, розбірний кайт для доставки рятувального каната на берег.
Особливо активно велися роботи зі зміями у нас у Росії. Їх конструюють багато дослідників, і насамперед талановитий винахідник С.С. Нежданівський. Він будував великих зміїв, які відрізнялися дивовижною стійкістю та гарною вантажопідйомністю. Учень знаменитого російського вченого Миколи Єгоровича Жуковського, професор С.А. Чаплигін, згадуючи про повітряні змії Нежданівського, на початку нашого століття писав, що вони були абсолютно подібні за формою своїх крил з нинішніми безхвостими аеропланами та планерами, але мали більше вертикальних площин. Мав рацію академік Ейлер: змій – це не іграшка. Вірніше, не лише іграшка. З його допомогою вдалося отримати багато корисних відомостей і про будову атмосфери, і рух тіл у повітрі. У 1898 році російський повітроплавець С.А. Ульянін запропонував цікавий проект «змійкового поїзда», щоб піднімати у повітря спостерігачів та наукову апаратуру. Він придумав використовувати для цього не один величезний змій, а цілу зв'язку їх. Запущені разом, на одному тросі, вони створювали не лише необхідну підйомну силу, а й забезпечували велику безпеку. Якщо один або навіть два змія з якоїсь причини виходили з ладу, то решта – а їх могло бути в «поїзді» до семи і більше штук – дозволяли безпечно, як на парашуті, спустити на землю спостерігачів та наукову апаратуру. Було навіть сформовано спеціальну «змієву команду»: Ульянін та багато інших спостерігачів не раз піднімалися на висоту понад двісті метрів. Змійкові потяги застосовувалися також на наукових та військових судах, використовувалися для спостережень та досліджень в океанах та в Арктиці. Вони піднімали наукові прилади на висоту до 4-5 км. Було навіть встановлено своєрідний рекорд висоти підйому зміїв – 9740 метрів!
Сліди кайтової белетристики були виявлені і в російській літературі: почитайте А.С.Пушкіна «Історію села Горюхіна» або «Капітанську доньку» і ви знайдете там рядки про повітряні змії.
У 1902 р. на крейсері "Лейтенант Ільїн" провели успішні досліди з підйому спостерігача на висоту до 300 м за допомогою поїзда з повітряних зміїв. У Росії 7 січня 1904 року в Кронштадтських морських зборах лейтенант Н. Н. Шрейбер зробив повідомлення "Про застосування повітряних зміїв для підйому спостерігачів із судів флоту". Свій виступ лейтенант закінчив так: "...застосування повітряних зміїв на суднах флоту не тільки бажане, але навіть необхідне". Більшість присутніх погодились із доповідачем. На цій доповіді був присутній командир Кронштадтського порту віце-адмірал С. О. Макаров. А 20 березня журнал "Повітроплавець" повідомив: "Відомий знавець повітряних зміїв лейтенант Шрейбер, який проходив цього року курс в офіцерському класі навчального повітроплавного парку, на вимогу віце-адмірала Макарова, відправлений до Порт-Артуру для виробництва підйомів на повітряних зміях. ... У хорошу погоду зі змія можна побачити в морі на 30-40 верст. Це буде перше застосування повітряних зміїв для воєнних цілей". На жаль, з причин, що не залежать від лейтенанта Шрейбера, змії для розвідки не вдалося застосувати. У листі до підполковника В. А. Семковського він писав: "...зі зміями нічого не встигли зробити, 12-го (травня 1904 року) їх запустили, але як тільки п'ять штук були в повітрі, ворог зосередив по них такий шрапнельний вогонь, що людям довелося ретируватися... Нікого, благополучно, не поранили, а змії літали і розстрілювалися старанно півтори години... Таким чином, вони відволікали вогонь з інших пунктів, і свою справу зробили. , тим більше, що мене не було.)" Також не здійснився план розгортання в Порт-Артурі повітроплавного парку, майно якого разом з транспортом "Манчжур" потрапило до рук японців. Морський повітроплавний парк у Владивостоку вдалося організувати лише наприкінці 1904 року.
Офіцери флоту жваво цікавилися повітроплаванням та всіма новітніми досягненнями у цій галузі. Це найбільш яскраво ілюструє випадок із ескадронним міноносцем "Бравий". 14 травня 1905 року корабель вийшов з бою з несправною машиною та двома котлами, внаслідок чого не міг дати хід понад 11 вузлів. Командир "Бравого" вирішив йти до Владивостока. 17 травня, витративши весь запас вугілля, есмінець став за кілька десятків миль від Владивостока. Становище здавалося безвихідним, але морякам допоміг телеграф, дальність дії якого вдалося збільшити за допомогою повітряного змія, що підняли над кораблем. Назустріч "Бравому" було послано міноносця, який через мінні загородження привів його в порт. Командир "Бравого" був поінформований про досліди, що проводяться на крейсері "Посадник" моряками Балтійського флоту в червні 1903 року. Метою цих дослідів було визначити можливість підвищення дальності дії радіотелеграфа. За допомогою зміїв вдалося зв'язатись на відстані до 63 миль, що було непоганим результатом для апаратів системи Попова, виготовлених у флотських майстернях.
Під час 1-ої світової війни британська, французька, італійська, російська армії – всі використовували кайти для спостереження за ворогом та сигналізації. Певних успіхів моряки зуміли домогтися застосування повітряних зміїв для морської розвідки.
У Радянському Союзі захоплення повітряними зміями почалося майже одночасно з авіамоделізмом у 1926 р. У 1937 р. Звенигороді було організовано I Всесоюзні змагання повітряних коробчастих зміїв. У 1938 р. у селищі Щербинка (нині місто Московської обл.) проводилися II Всесоюзні змагання коробчастих зміїв, на яких були показані конструкції, що представляли винятковий інтерес. На III Всесоюзних змаганнях коробчастих зміїв, що відбувалися 1939 р. в Серпухові, було встановлено рекорди польоту зміїв на висоту. Одиночний змій, сконструйований київським авіамоделістом (так стали називати і творців повітряних зміїв) Громовим, був піднятий на висоту 1550 м. Потяг, складений із коробчатих зміїв конструкції саратівського авіамоделіста Григоренка, був піднятий на висоту 1800 м. У роки Великої Вітчизняної війни(1943) О. Григоренко був нагороджений за бойове застосування коробчастих повітряних зміїв. На IV Всесоюзних змаганнях було чітко визначено технічні вимоги до конструкції повітряних зміїв.
Однак з появою перших аеропланів використання повітряних зміїв швидко стало недоцільним. Німецький ВМФ продовжував використовувати коробчаті кайти на підводних човнах для підйому людини, який оглядав обрій у режимі надводного плавання човна. У 2-ю світову війнуВМФ США знайшов кайтам кілька застосувань. Загороджувальний кайт Гаррі Сола не давав ворожим літакам можливості опускатись низько до цілей. Збиті в морі льотчики піднімали в повітря коробчатий кайт Гібсон Герл для швидкого їх виявлення. Кайти досить успішно використовувалися ВМФ США під час Другої світової війни. У 1942 р. лейтенант Пол Гарбер був призначений до Відділу Спец. Кошти ВМФ США для розробки авіаподібних моделей і проходив службу на авіаносці «Блок Айленд». До цього він був відомий як великий кайтинг ентузіаст. Так у 1931 р. він написав посібник з пілотування кайтів для бойскаутів. Спочатку він зробив модель кайту і запропонував кулеметному розрахунку збити його. До цього навчальна стрілянина велася по хмарах, за не маєтком кращого. Кулеметники прийшли в повну лють, тому що незважаючи на безліч випущених черг, їм ніяк не вдавалося його вразити. Натомість капітан корабля виявився дуже задоволений демонстрацією і замовив Гарбер ще кайтів-мішеней. У міру того, як кулеметники вдосконалювалися в точності стрілянини, Гарбер модифікував свій кайт. Тепер він міг ходити з боку на бік, робити петлю, пікірувати, йти вгору і виписувати вісімки. Управлявся цей 5-футовий ромбовидний кайт за допомогою планки керування та спеціальної подвійної котушки. На кайт наносився силует ворожого японського чи німецького літака. Замінивши дерев'яні стійки на алюмінієві, Гарбер досяг того, що кайт зміг тонути після того, як його збивали.
Такому кайту-мішені приписується порятунок одного авіаносця. Одного ранку, коли кулеметники розмістилися вже на своїх місцях для проведення навчальних стрільб, з-за хмар несподівано виринув японський торпедоносець. Якби вони були готові до стрілянини, літак міг би серйозно пошкодити корабель. А так його вдало збили.
Сотні тисяч таких кайтів були використані для тренування кулеметників, що в результаті вилилося у велику економію для американського уряду як у грошовому відношенні, так і в людських ресурсах.
Гарбер також використав трикутні коробчасті кайти для передачі важливих документів з корабля на літак. До кабелю натягнутому між двома кайтами привішувалась посилка. Літак, що пролітав, чіпляв кабель гаком і потім доставляв посилку за призначенням.
У міру того, як авіація затверджувалася все більше і більше, кайт дедалі рідше став використовуватись для військових та наукових цілей. Він перейшов у розряд предметів культурно-оздоровчого дозвілля. Але останні 50 років демонструють новий інтерес до кайтинга. Застосування нових видів матеріалів, таких як армований нейлон, скловолокно, карбон призвело до того, що кайти стали міцнішими, легшими, багатшими за забарвленням, і більш зносостійкими.
Винахід гнучкого крила у 1949 р. Френсісом Рогалло та парафойлового кайту у 1964 р. Доміною Джалберт сприяло розвитку таких сучасних літальних апаратів, як параплан та спортивний парашут.
У 1964р. зареєстровано першу асоціацію кайтинга: "Американська Асоціація Пілотованих Кайтів". На 1969г. у США зареєстровано новий рекорд висоти запуску кайту, що становить 10 830м над землею.
З появою в 1972 році на ринку 2-стропового ігрового фігурно-пілотажного кайту Пітера Пауелла народ став запускати кайти вже не тільки для розваги, а й з метою спортивного пілотування. Ентузіасти почали експериментувати з формою, дизайном, що призвело до появи кайтів, здатних летіти швидше і виконувати більш точні маневри та хитромудрі трюки. Стали популярні змагання, де учасники змагалися під музику.
У 70-х роках кілька англійців використовували круглі парашути для створення необхідної сили тяги на водних лижах. 1977 року голландець Гісбертус Панхюс отримав патент. Спортсмен стояв на дошці, яка рухалася парашутом. Швейцарець Рен Кугн плавав у середині 80-х років на конструкції, схожій на кільватерну дошку, і для створення тяги використав параглайдер. Ймовірно, він був першим спортсменом, який зумів зробити високий стрибок за легкого вітру.
І, нарешті, у 1984 році французи Домінік та Бруно Леганю, які займалися віндсерфінгом та серфінгом, отримали патент на «морське крило», яке легко перезапускалося з поверхні води. Брати Леганю цілком присвятили себе розвитку кайтсерфінгу, починаючи з ранніх 1980-х. Особливістю конструкції їхнього кайту став передній надувний балон, який дозволяв досить легко піднімати кайт у разі падіння його на воду. Після 1995 р., коли брати Леганю продемонстрували можливості свого кайту в Італії, це стало черговою знаменною датою в кайтсерфінгу, тому що в основу конструкції більшості кайтів, що використовуються в наші дні, покладено принцип братів Леганю, тобто. надувний передній балон.
У 80-х роках, засновник кайтбаггі спорту - Пітер Лінн із Нової Зеландії, створив баггі конструкцію з нержавіючої сталі. Кайт баггі - спеціальний триколісний візок для катання за кайтом, повітряним змієм.
Піонери кайсерфігу зі США Білл Рослер, інженер з відділу аеродинаміки в компанії «Боїнг», і його син Корі, так само інженер і першокласний спортсмен з водних лиж протягом років експериментували з кайтами, що буксирують яхти на воді і баггі на твердій поверхні. Успіх до них прийшов, коли вони отримали патент на систему Kiteski (Кайтова лижа). Ця система була водною лижею, що приводилася в рух тягою двостропного дельтавидного кайту, керованого за допомогою планки на яку встановлювалася спеціальна маленька лебідка. З 1994 року під маркою Kiteski стали випускати спорядження для кайтсерфінгу. Запуск кайту з води проводився шляхом змотування строп до моменту, коли до кайту можна було дотягнутися рукою і надати йому імпульс для запуску в повітря, після чого стропи розмотували і кайт злітав, створюючи необхідну тягу для буксирування людини. Ця конструкція працювала досить надійно, але через те, що у конструкції кайту були використані жорсткі рейки, кайт при падіннях часто ламався! Також незручним було те, що для запуску потрібно використання спеціальної планки з лебідкою, яка була досить громіздкою. Він так і не прижився на ринку кайтсерфінгу і був повністю витіснений легкими кайтами надувними братів Леганю з Франції!
Після 1995 року з'явились комерційні компанії, що займаються розробкою та виготовленням спеціального спорядження для катання на повітряних зміях
У 1997 році Володимир Бобильов створив перший у Росії та в СНД кайтклуб "Зміїне лігво". Так кайтинг та кайтсерфінг з'явилися в Росії та в Україні. Логовом зародження кайтсерфінгу у Росії стало Строгіно, але в Україні Коктебель.
З 1998, після того як пройшов перший Чеміонат світу з кайтсерфінгу на Гаваях і з'явилися перші відеофільми про цей новий вид «парусного спорту», кайтсерфінг можна було розглядати як вид спорту, що вже склався.
У 1999 р. одна з експедицій використовувала кайт для буксирування саней до Північного полюса.
Сучасні технології та матеріали дозволили наново поглянути на повітряні змії.
Кайти нового часу стали набагато барвистішими за своїх попередників, з'явився клас спортивних зміїв для екстремальних видів спорту. І в останнє десятиліття спостерігається сплеск інтересу до ігрових повітряних зміїв, що сягає, нарешті, й Росії. Але повітряні змії – це не тільки розвага, хобі, активний відпочинок, це ще й чудовий спорт – кайтсерфінг.
Муніципальний казенний заклад відділ освіти адміністрації міського округу м. Нефтекамськ Республіки Башкортостан
Муніципальна загальноосвітня бюджетна установа
середня загальноосвітня школа №8
міського округу місто Нефтекамськ
Республіки Башкортостан
Історико-дослідницька робота
"Повітряний змій:
дитяча забава чи практична аеронавтика?»
Виконав: Винокуров Антон 7А клас
МОБУ ЗОШ №8
Керівник: Насіпова Г. У.
вчитель фізики.
м. Нефтекамськ, 2014
Зміст
Вступ …………………………………………………………………… .3-5
Історія повітряного змія ………………………………………………. .6-8
Класифікація (види) повітряних зміїв ………………………… …9-15
16-19
Висновок …………………………………………………………………..20
Список літератури …………………………………………………………21
Вступ
Ми з раннього дитинства знаємо, що таке повітряний змій: як його запускати та як ним керувати. Ми звикли до його форми та барвистості, але чи замислювалися Ви, коли і для чого були винайдені змії? З якою метою застосовувалися і чому вони літають? Чи знаєте Ви, що повітряний змій без перебільшення можна назвати першоосновою всіх літаючих апаратів і що аеродинаміка крила літаків тримається на основі аеродинаміки повітряного змія? Головна особливістьповітряного змія – його простота. Він простий у виготовлення та запуску, зате якого досвіду набирається дитина, граючись зі змієм! Також інтерес до змій не зменшується з віком людини. За багато років після появи першого змія, вони набули нового вигляду, і тепер з'явилося нове покоління повітряних зміїв – кайти. Кайтінг та кайтсерфінг вже давно популярний у любителів екстремального виду спорту.
Повітряні змії - Це цілий світ, що має різноликі грані, світ творчості, світ науки, світ мистецтва. Усі з раннього дитинства знають, що таке
повітряний змій: як його запускати та як ним керувати. Вражають їх форма і барвистість, але чи замислювалися Ви, коли і для чого були винайдені змії? Вивчивши історію повітряних зміїв, дізнаємося, що змії застосовувалися у наукових дослідженнях, у метеорології для дослідження верхніх шаріватмосфери та аерофотозйомки, для скидання вантажів. Активну роль повітряні змії грають в авіамоделізмі, подачі сигналів, а саме у спортивному орієнтуванні, розважальних та спортивних іграх.
Німецька компанія SkySails застосувала змій як додаткове джерело енергії для вантажних суден, вперше випробувавши його у січні 2008 року на судні MS BelugaSkysails. Випробування на цьому 55-метровому кораблі показали, що за сприятливих умов витрата палива знижується на 30%.
Повітряний змій без перебільшення можна назвати першоосновою всіх апаратів, що літають.
Тема моєї роботи «Повітряний змій: дитяча розвага чи практична аеронавтика?».
А що таке аеронавтика? Аеронавтика (повітря) - так називається мистецтво підніматися на повітря за допомогою відомих пристосувань і рухатися в певному напрямку.
Актуальність обраної мною теми є очевидною. З одного боку це дитяча забава, яка потребує великої уяви та сприяє розширенню кругозору. З іншого боку, конструювання та запуск повітряних зміїв для людей, які ставляться до цього не як до захоплюючого заняття, дає можливість зрозуміти основні принципи польоту всіх літальних апаратів разом узятих. Вивчити закони фізики та аеродинаміки, а також практичне їх застосування.
Перші згадки про повітряні змії зустрічаються ще у II столітті до н.е., у Китаї (так званий змій-дракон).
Довгий час змії не знаходили практичного застосування. З другої половини XVIII ст. їх починають широко використовувати під час проведення наукових дослідженьатмосфери. У 1749 р. А. Вільсон за допомогою повітряного змія робив вимір температури повітря на висоті. У 1752 р. Б. Франклін провів експеримент, у якому за допомогою змія виявив електричну природу блискавки і згодом завдяки отриманим результатам винайшов громовідвід. М.В. Ломоносов проводив аналогічні експерименти і незалежно від Франкліна дійшов тим самим результатам.
Тема дослідження : Повітряний змій: дитяча забава чи практична аеронавтика?
Мета дослідження : Визначити фактори, що впливають на запуск та політ повітряного змія
Об'єкт дослідження : Модель повітряного змія, умови місцевості та погоди, що впливають на політ змія
Предмет дослідження : Якісні характеристики польоту повітряного змія
Гіпотеза дослідження : підручними засобами можна створити літальні апарати важчі за повітря.
Завдання:
Вивчення історії повітряних зміїв;
Розгляд видів повітряних зміїв;
Вивчення принципів польоту змія.
Методи дослідження : робота з науковою літературою, інтернет - ресурсами, підбір ілюстративного матеріалу, його оформлення, дослідження, проведення пробних польотів із моделями зміїв.
Історія повітряного змія
Повітряні змії відносяться до найдавніших літальних апаратів важчих за повітря, винайдених людьми. Не можна сказати з певністю, хто і коли винайшов повітряного змія, і коли вони вперше піднялися в повітря. Давньогрецькі джерела стверджують, що це сталося в IV столітті до нашої ери, що честь їхнього винаходу належить Архітасу з Тарентуму. Але одне відомо достеменно – у IV столітті до нашої ери повітряні змії були поширені у Китаї. Вважають, що перші китайські повітряні змії були виготовлені з дерева. Вони будувалися як риб, птахів, жуків, розфарбовувалися в різні кольори. Найпоширенішою фігурою була фігура змія – дракона. Звідси, можливо, й походить назва «повітряний змій».
Вони швидко поширилися країнами Східної Азії. Стали використовуватися на вирішення військових завдань. Існує легенда про те, що у 202 році до нашої ери генерал Хуан Тенг та його армія були оточені противниками, і їм загрожував повний знищення. Йдеться про те, що випадковий порив вітру зірвав з голови генерала капелюха, і тоді до нього прийшла ідея створення великої кількості повітряних зміїв, забезпечених тріскачками і трубами. Ворог у страху біг з поля бою під виття та оглушливий тріск. Цікаві старовинні записи про перші практичні застосування повітряних зміїв. В одній із них говориться, що у IX ст. візантійці нібито піднімали на повітряному змії воїна, який з висоти кидав у ворожий стан запальні речовини. Так само в 559 році в королівстві Північний Вей задокументували політ людини на повітряному змії.
На Русі в 906 р. князь Олег під час облоги Царгорода застосував повітряний змій для залякування ворога. А в 1066 Вільгельм Завойовник використовував повітряні змії для військової сигналізації при підкоренні Англії. Але, на жаль, про форму стародавніх європейських зміїв, про їх конструктивні та льотні властивості не збереглося жодних даних. Довгий час вчені Європи недооцінювали значення повітряного змія для науки. Тільки із середини XVIII ст. повітряний змій починає застосовуватися під час наукових праць. У 1749 р. А. Вільсон (Англія) змій був використаний для підйому термометра з метою визначення температури повітря на висоті. У 1752 р. учений-фізик У. Франклін користувався повітряним змієм на дослідження блискавки. Відкривши з допомогою змія електричну природу блискавки, Франклін винайшов громовідвід.
Повітряні змії застосовувалися вивчення атмосферного електрики великим російським ученим М. У. Ломоносовим і англійським фізиком І. Ньютоном. У 1804 завдяки повітряному змію сер Дж. Кейл зумів сформулювати основні закони аеродинаміки. У 1825 році було здійснено перший політ людини на змії. Це зробив англійський вчений Д. Покок, піднявши на змії на висоту кількох десятків метрів доньку Марту. У 1873 році А.Ф. Можайський піднімався на повітряному змії, що буксувався трійкою коней. Починаючи з 1894 р. повітряний змій систематично застосовується для вивчення верхніх шарів атмосфери. У 1895 р. при Вашингтонському бюро погоди було організовано першу змійкову станцію. У 1896 р. в Бостонській обсерваторії було досягнуто висота підйому коробчатого змія, що дорівнює 2000 м, а 1900 р. там же змій був піднятий на висоту 4600 м. У 1897 р. розпочато роботи з повітряними зміями та Росії. Вони велися у Павлівській магнітно-метеорологічній обсерваторії, де у 1902 р. було відкрито спеціальне змійкове відділення.
Широке застосування повітряний змій знайшов у метеорологічних обсерваторіях Німеччини, Франції та Японії. 3мей піднімався на велику висоту. Наприклад, в обсерваторії Ліндерберга (Німеччина) досягли підйому повітряного змія більш ніж на 7000 м. Перший радіозв'язок через Атлантичний океан був налагоджений за допомогою коробчатого повітряного змія. Італійський інженер Г. Марконі запустив у 1901 р. на острові Нью-Фаунден великий повітряний змій, який літав на дроті, що служив приймальною антеною. У 1902 році на крейсері "Лейтенант Ільїн" провели успішні досліди з підйому спостерігача на висоту до 300 метрів за допомогою поїзда з повітряних зміїв. При цьому були використані коробчасті змії, конструкції яких розробили. Харграв у 1892 році. У 1905-1910 роках на озброєнні російської армії складався змій оригінальної конструкції, створеної Сергієм Уляніним. Цілі взводи змієнавтів входили до складу як сухопутних, так і військово-морських частин, у тому числі Чорноморського флотуПід час першої світової війни війська різних країн і особливо Німеччини застосовували для спостережних постів прив'язні повітряні кулі, висота підйому яких, залежно від умов бою, досягала 2000 м. Вони давали можливість спостерігати розташування противника в глиб фронту і через телефонний зв'язок спрямовувати вогонь артилерії. Коли ж вітер ставав надто сильним, замість повітряних куль застосовували коробчасті змії. Залежно від сили вітру складався поїзд із 5-10 великих коробчатих зміїв, які прикріплювали до троса на певній відстані один від одного на довгих дротах. До троса прив'язували кошик для спостерігача. При сильному, але досить рівномірному вітрі спостерігач піднімався в кошику на висоту до 800 м. Такий спосіб спостереження мав ту перевагу, що дозволяв підійти ближче до передових позицій противника. Повітряні змії не так легко розстрілювалися, як повітряні кулі, що були дуже великою метою. Крім того, вихід з ладу окремого змія відбивався на висоті підйому спостерігача, але не викликав його падіння.
Повітряні змії під час першої світової війни використовували також для захисту важливих військових об'єктів від нападу літаків супротивника шляхом влаштування загороджень, що складалися з маленьких прив'язних повітряних куль і повітряних зміїв, що піднімалися до висоти 3000 м. З куль і зміїв спускалися дроти, які створювали супротивника велику небезпеку.
В наш час будівництво повітряного змія – захоплююче заняття, створення та запуск їх не втратили та не втратить свого значення. Теоритична думка винахідників багатьох країн породжує нові і нові конструкції повітряних зміїв: плоских і коробчатих. Надувні та роторні. Серед тих зміїв, з якими ви познайомитеся, немає двох однакових – усі вони відрізняються один від одного зовнішнім виглядом, льотними якостями чи технологією виготовлення.
Класифікація повітряних зміїв
Класифікація повітряних зміїв точно не задана. Повітряні змії можуть бути більшими або не дуже. Існує дуже велика різноманітність форм повітряних зміїв. Стародавні змії виготовлялися за допомогою дерев'яних рамок та натягнутими на них листами шовку чи паперу. Майже всі сучасні повітряні змії виготовляються з вуглепластикових пластмас та синтетичних тканин.
Плоскі повітряні змії поділяються по аеродинамічній конструкції на два види:
Flat – плоскі повітряні змії. Найдавніша форма повітряних зміїв. І найпростіша. Образно являють собою плоску пластину прямокутної або будь-якої іншої форми (зірка, трикутник у вигляді проекції птиці тощо), до якої підв'язаний леєр за допомогою вуздечки.
Bowed - категорія повітряних зміїв, що з землі дуже нагадує плоских. Проте даний видповітряних зміїв є подальшим розвитком плоских у плані стійкості. Для надання стійкості дані змії мають згин або злам у поздовжній осі, що ніби піднімає кінці крила і створює v-подібне крило. Таке рішення надає значного запасу стійкості. Вільгельм Едді запатентував таку конструкцію повітряного змія у 1900 році.
За формою: плоскі змії у плані можуть виконуватися у різноманітних формах, починаючи від квадрата і закінчуючи фантазією художника. Розглянемо основні їх:
Прямокутний повітряний змій є найпоширенішим прикладом повітряних зміїв з підручників, проте мало відрізняється стійкістю від своїх " великих " побратимів. Змій має три планки: дві з них є діагоналями («хрестом»), а третя знаходиться вгорі і скріплює діагоналі. По контуру майбутнього змія натягують міцну нитку, що з'єднує всі куточки, і обтяжку наклеюють з паперу або тканини. Змій обов'язково оснащується довгим і досить важким хвостом надання йому стійкості в польоті. Змії подібної конструкції були поширені у Японії, на прямокутне полотно наносилися зображення драконів.
Diamond (bowed diamond) –ромбоподібнийзмій. Каркас виготовляється у вигляді рейок, що перетинаються. Належить до категорії bowed. Існує багато схем для надання змію увігнутості, наприклад використання центральної хрестовини, де поперечні рейки йдуть під деяким кутом, або натягування тятиви на поперечній рейці, що надає рейці вигин подібно до цибулі. При великій v-подібності такому змію не потрібен хвіст, проте при значному збільшенні v-подібності змій втрачає підйомну силу. Вуздечка найчастіше підв'язується до поздовжньої рейки у двох місцях.
Delta (дельта, bowed delta) – змій, який у плані нагадує дельта-крило. Каркас дещо складніший, тому що потрібно не менше трьох рейок, які жорстко закріплені у вигляді трикутника (дві консольні та одна поперечна). Особливість конструкції в тому, що при польоті тиск вітру надає вигину консольним рейкам і змій набуває v-подібної форми. Додаткову стійкість надає купольність обшивки. При цьому чим дужче дме вітер, тим стійкіше веде себе змій. Цю форму набули моделі спортивних керованих повітряних зміїв. Можливість керування досягається використанням дволеєрної схеми. Обидва леєри пілот тримає в руках. Змінюючи натяг леєрів досягають керованого польоту.
Роккаку – цей шестикутний японський змій (звідси його назва) родом із середньояпонського регіону Ніігата на узбережжі Японського моря. Має центральну рейку та дві поперечні. Поперечним рейкам надається вигнута форма (форма bowed), за рахунок цього змії типу роккаку дуже стійкі навіть без хвостів. Це дуже поширена форма змія, тому що проста у виготовленні.
Bermuda (бермудський) – повітряний змій, як правило, шестигранної форми, однак може мати форму восьмигранника і навіть більш багатогранної фігури. Конструкція є кілька плоских рейок, що перетинаються в центрі. По периметру рейок натягнута тятива, що надає жорсткості конструкції. Вітрило вже натягується між рейками та тятивою. Дуже часто кожну грань змія роблять з різних кольорів, щоб отримати більш строкате забарвлення. Потребує наявність довгого хвоста. Змій має одну назву з островом, де їх традиційно запускали на Великдень як символ піднесення Христа.
Коробчасті повітряні змії
Коробчасті змії з'явилися як наслідок розвитку плоских. Люди помітили, що вертикальні поверхні дуже впливають на стабільність польоту змія. Так виник перший змій у вигляді коробки. Коробчасті змії здебільшого не потребують хвоста.
Ромбічний - найпростіший коробчастий змій, не складний за пристроєм, стійкий у польоті і легко запускається. Основу його складають чотири
поздовжні рейки (лонжерони). Між ними вставлені дві хрестовини, кожна з яких складається з двох рейок-розпірок. Обтяжка змія виготовляється із двох смужок паперу або синтетичної тканини. Таким чином виходять дві коробки - передня та задня. Змій даної конструкції був винайдений австралійським дослідником Лоуренсом Харгрейвом в 1893 при спробах побудувати пілотований літальний апарат.
Поттера – коробчастий повітряний змій, для збільшення підйомної сили має спеціальні відкритки. Він складається з чотирьох поздовжніх рейок (лонжеронів) та чотирьох парних поперечних рейок-хрестовин, двох коробок та двох відкрилків.
Безкаркасні повітряні змії
До безкаркасних відносяться змії, що не мають жорстких частин. Форму змій приймає, роздмухуючи за рахунок потоку повітря, що набігає. Звідси дві переваги цих зміїв - ймовірність поломки при падінні дорівнює нулю і компактність при транспортуванні. Друга перевага дозволяє виготовляти зміїв дуже великих розмірів.
Sled (сані) – це повітряний змій із не жорстким каркасом. У польоті його оболонка підтримує форму з допомогою вітру, хіба що надувається. Використовуються лише дві поздовжні рейки, вшиті в оболонку, які не з'єднуються між собою. Ці рейки підтримують форму оболонки і не дають їй скомкатися. Змій такого типу досить примхливо поводиться при рвучкому вітрі. Для стійкого польоту змію обов'язково потрібний довгий хвіст. До переваг такого змія відносяться простота виготовлення та компактність при транспортуванні, так як його можна згорнути в трубочку без необхідності збирання-розбирання.
Sled foil – подальший розвитокзмія попередньої моделі. У цій конструкції взагалі немає жорстких елементів. Жорсткість куполу надають надувані набігаючим потоком повітря циліндри. Створюваного тиску в циліндрах, що звужуються до задньої кромки змія, цілком достатньо, щоб тримати купол розправленим у польоті. Однак у змія такої конструкції є й недоліки, наприклад, купол може запросто зім'ятись при затиханні вітру і це призведе до падіння змія, навіть якщо вітер підніметься знову, купол самостійно вже не може розправитися. Йому так само притаманні певні проблеми із запуском. Але незаперечна перевага того, що змій неможливо поламати, дозволило цій конструкції продовжити свій розвиток.
Super Sled foil - ще один розвиток "саней". Три надувні секції роблять цей змій стійкішим до додавань. Також дозволяє виготовити цей змій значних розмірів і отримати значну тягу. Може бути використаний для підйому предметів, у тому числі камери.
FlowForm – змій дуже поширеної конструкції, оскільки є одним із найстійкіших безкаркасних одностропних повітряних зміїв. При правильному опрацюванні у рівний вітер може літати без хвоста. Однак у сильний і поривчастий вітер використання хвоста все ж таки рекомендується. Можуть бути виготовлені справді гігантських розмірів, площа в 3 кв.м вважається звичайнісінькою. Також виготовляються з великою кількістю секцій, шість, вісім і навіть більше.
Кайт Nasa Para Wing - результат досліджень національної космічної агенції США, яка виявила світові досить цікаві одношарові безкаркасні кайти. Розробки велися у пошуку оптимальних систем спуску космічних апаратів. Як "побічний" результат – кайт, який будують люди у всьому світі. Ряд оригінальних рішеньроблять цю модель нескладною у виготовленні. Деякі моделі є керованими. При багатьох перевагах (низькій матеріаломісткості, великій тязі і т.д.) ці повітряні змії мають істотний недолік - порівняно низька аеродинамічна якість, яка, втім, неухильно підвищується за рахунок подальшого вдосконалення конструкції кайту.
Parafoil (Парафойл) – особливий підклас безкаркасних повітряних зміїв. Змії даного типу виготовляються з повітронепроникної тканини із замкнутими внутрішніми просторами та повітрозабірником, зверненим у бік потоку, що набігає. Повітря, проникаючи в повітрозабірний отвір, створює всередині замкнутого простору змія надлишковий тиск і надує повітряний змій подібно до повітряної кулі. Однак конструкція змія така, що надуваючись, змій набуває певної аеродинамічної форми, яка здатна створити підйомну силу змія. Існує багато різновидів зміїв - парафойлів: одностропні, двостропні керовані, чотиристропні керовані. Двостропові в основному це пілотажні змії, або кайти площею до 3 кв. Чотирьохстропові - це змії досить більшої площі від 4 кв.м, що використовуються в спорті як рухова сила (кайтинг). Одностропні - це змії для розваг, різноманітних конструкцій та форм, можуть навіть зображати всілякі предмети та тварини.
Надувний - так само цікава модель є спробою поєднати переваги парафойлів та каркасних моделей. Є так само оболонка, але тепер вона надмається не вітром, а за допомогою насоса на землі (на зразок надувних кіл). Повітряний змій також не має каркаса, але за рахунок надлишкового тиску всередині оболонки вже на землі має польотну форму. Знову ж таки за аналогією з надувним колом - змій не тоне у воді при падінні, тому використовується в кайтингу при катанні по водній поверхні.
Чому повітряні змії літають?
Здатність повітряних зміїв триматися в повітрі і піднімати вантажі пояснюється тим, що вони мають підйомну силу. Наведемо такий досвід. Якщо з вікна автобуса або вагона, що рухається, висунути руку з пластинкою (шматком картону або фанери), поставивши її вертикально, то можна буде відчути, що руку відносить назад з якоюсь силою. Ця сила виникає тому, що на платівку набігає потік повітря і чинить на неї тиск. Цей тиск буде більшим, якщо збільшити розміри платівки або швидкість руху; на великій швидкості ця сила може виявитися такою великою, що висовувати руку виявиться небезпечним. Силу тиску на пластину зустрічного потоку можна зменшити багато разів, якщо пластину поставити ребром до потоку повітря. Якщо пластину поставити під невеликим кутом, то руку почне відхиляти не тільки назад, але і вгору. Кут по відношенню до потоку повітря називається кутом атаки (його прийнято позначати - альфа). Змії літають при середньому куті атаки 10-20 °.
То чому ж злітає повітряний змій?
На повітряного змія діють чотири сили: опір, підйомна сила, сила тяжіння та підйомна сила. А α F 2 F 3 F 1 (див рис).
На спрощеному кресленні лінія АВ є розрізом плоского повітряного змія. Припустимо, що наш уявний повітряний змій злітає праворуч наліво під кутом α - альфа до горизонту або потоку вітру. Розглянемо, які сили діють на повітряний змій у польоті.
Щільна маса повітря перешкоджає руху повітряного змія на зльоті, тобто надає деякий тиск, позначимо його F1. Тепер побудуємо так званий паралелограм сил і розкладемо силу F1 на дві складові – F2 та F3. Сила F2 штовхає повітряний змій від нас, а це означає, що під час підйому вона знижує його початкову горизонтальну швидкість. Отже, це сила спротиву. Інша сила (F3) захоплює повітряного змія вгору, тому назвемо її підйомною. Ми визначили, що на повітряного змія діють дві сили: сила опору F2 та підйомна сила F3.
Піднімаючи повітряного змія в повітря (буксуючи її за леєр), ми штучно збільшуємо силу тиску на поверхню повітряного змія, тобто силу F1. І що швидше ми розбігаємося, то більше збільшується ця сила. Але сила F1, як ми визначили, розкладається на дві складові: F2 та F3. Вага повітряного змія постійна, а дії сили F2 перешкоджає леєр, збільшується підйомна сила – повітряний змій злітає.
Швидкість вітру зростає з висотою, тому при запуску повітряного змія намагаються підняти його на таку висоту, де вітер міг би підтримувати модель в одній точці. У польоті повітряний змій завжди перебуває під певним кутом напряму вітру.
Сила опору – створюється рухом повітря, яке обтікає змія.
Підйомна сила – це частина опору, яка перетворюється на силу, спрямовану вгору.
Сила тяжіння обумовлена вагою змія та прикладена у точці, яку називають центром тяжіння.
Рушійна силаповідомляється змію леєром, що діє як мотор. Змій полетить, якщо лінії дії всіх цих сил перетнуться у центрі тяжкості. Інакше політ змія буде нестабільним. Щоб витримати ці вимоги, поверхня змія має бути нахилена до вітру під правильним кутом. Поздовжня стійкість змія забезпечується хвостом або формою аеродинамічної поверхні, поперечна – кільовими площинами, що встановлюються паралельно леєру, або вигнутістю та симетричністю аеродинамічної поверхні. При виготовленні зміїв про ці фактори не слід забувати. Стійкість польоту змія також залежить від положення центру тяжіння повітряного змія. Хвіст зміщує центр тяжіння повітряного змія вниз і гальмує коливання змія, якщо вітер поривчастий, нерівний.
Проведемо розрахунок підйомної сили повітряного змія за такою формулою:
Fз=K*S*V*N*cos(a),де
К=0,096 (коефіцієнт),
S - несуча поверхня (м 2),
V - швидкість вітру (м/с),
N – коефіцієнт нормального тиску (див. таблицю)
Швидкість вітру, V, м/с 1 2 4 6 7 8 9 10 12 15
Коефіцієнт нормального тиску N, кг/м2
0,14 0,54 2,17 4,87 6,64 8,67 10,97 13,54 19,5 30,47
a – кут нахилу.
приклад.
Вихідні дані:
S=0,5 м2;
V=6 м/с,
a= 45 °.
N=4,87 кг/м 2 . (Див. таблицю)
Підставляємо величини формулу, отримуємо:
Fз = 0,096 * 0,5 * 6 * 4,87 * 0,707 = 1 кг.
Розрахунок показав, що цей змій підніматиметься вгору тільки в тому випадку, якщо його вага не перевищить 1 кг. Розрахунок підйомної сили ми провели у старій системі одиниць (кг * с, кілограм-сила), а не в системі СІ (Н, Ньютон). Справа в тому, що в повсякденному життінам простіше оцінювати силу кілограмами, а чи не ньютонами, тобто. ми знаємо, скільки зусиль нам необхідно докласти, щоб підняти сумку з 5 кг картоплі. У випадку з повітряними зміями теж саме. Для справедливості наведемо переведення кілограм-сили в систему СІ: 1 кг * с = 9,81 Н. Але не все так просто, як це виглядає збоку. Швидкість вітру дізнатися дуже важко, навіть якщо запускати змія, тримаючи в руках анемометр, результати не будуть правдивими. Швидкість вітру змінюється із висотою. Та й кут нахилу трохи змінюється у процесі польоту. Тільки практика допоможе запустити паперового змія.
Таким чином, розглянувши основні принципи польоту повітряного змія, можна сміливо сказати, що простіший у конструюванні та управлінні повітряний змій є прототипом складніших літальних апаратів.
Багато конструкторів, які раніше захоплювалися змійковою справою, перейшли до роботи над літаками. Але їхній досвід будівництва зміїв не пройшов безслідно. Він, безумовно, зіграв свою роль історії авіації першої стадії розвитку літака.
ВИСНОВОК
Розглянувши історію виникнення повітряного змія, вивчивши основні види та конструкцію, провівши порівняльний аналіз, я дійшла такого висновку.
У наш час повітряний змій, будучи дитячою забавою, вимагає великої уяви та сприяє розширенню кругозору. У процесі вибору типу та форми змія розвиваються схильності до дизайну, у конструктора з'являється можливість для художнього самовираження у процесі вигадування емблем та інших елементів прикраси, тому політ повітряного змія – це захоплююче видовище.
Для інших це є захоплюючим видом спорту. По всьому світу створюються Клуби та спільноти, що об'єднують любителів повітряних зміїв - як конструкторів, так і тих, що просто запускають. Одним з відомих є KONE – Клуб Повітряних Зміїв Нової Англії, що входить до складу Американської Асоціації Кайтинга. Хтось розглядає запуск повітряного змія як добру традицію, наприклад, у Японії.
За кордоном повітряні змії надзвичайно популярні серед дітей та молоді. Особливо ними захоплюються на Кубі, о. Балі. Часто можна бачити, як діти, навіть перебуваючи на пляжі, не розлучаються зі своїм улюбленим заняттям – у повітрі над морем ширяють змії найрізноманітнішої конструкції, найяскравіших кольорів. У наші дні будівництво зміїв не може мати ні оборонного, ні наукового значення. Оскільки з розвитком авіації їх роль цих сферах зменшилася.
Конструювання та запуск повітряних зміїв для людей, які ставляться до цього не як до розваги, допомагає зрозуміти основні принципи польоту всіх літальних апаратів разом узятих. Змійкова справа стала одним із розділів первісної авіаційної підготовки школярів, а повітряні змії - повноправними літальними апаратами поряд з моделями літаків та планерів, оскільки дозволяють вивчити закони фізики, аеродинаміки та практичне їх застосування.
Такий підхід до повітряних змій є початковим щаблем для хлопців, які планують пов'язати надалі своє життя з конструюванням або експлуатуванням літальних апаратів. Без знань розрахунків, без урахування особливостей нижніх прошарків атмосфери, напрями вітру тощо. не запустити як повітряного змія, так і моделі планера чи літака
Література
1. Єрмаков А.М. Найпростіші авіамоделі: Кн. Для учнів 5 – 8 кл. середовищ. шк. М: Просвітництво, 1989, - 144 с.
2. Енциклопедія саморобок. - М.: АСТ - ПРЕС, 2002. - 352.: іл. – (Зроби своїми руками).
3. Рожов В.С. Авіамодельний гурток. Для керівників гуртків шкіл та позашкільних закладів М.: Просвітництво, 1986.-144с.
4. Єрмаков А. М. «Найпростіші авіамоделі», 1989
5. «Факультативний курс фізики» - М: Просвітництво, 1998р.
6. А.А.Пінський, В.Г.Разумовський "Фізика та Астрономія" - Просвітництво, 1997р.
7. Енциклопедія для дітей. Том 14. Техніка. Гол. ред. М.Д. Аксьонова. - М:
Аванта, 2004.
Інтернет ресурси:
1. http://media.aplus.by/page/42/
2. http://sfw.org.ua/index.php?cstart=502&
3.http://www.atrava.ru/08d36bff22e97282f9199fb5069b7547/news/22/news -17903
4. http://www.airwar.ru/other/article/engines.html
5. http://arier.narod.ru/avicos/l-korolev.htm
6. http://www.library.cpilot.info/memo/beregovoy_gt/index.htm
7. http://aviaclub33.ru/?page_id=231
8. http://sitekd.narod.ru/zmey_history.html
9. http://sitekd.narod.ru/zmey_history.html
Повітряний змій
Сучасний повітряний змій незвичайної форми
Змій повітряний- прив'язний літальний апарат важчий за повітря. Підтримується у повітрі тиском вітру на поверхню, поставлену під деяким кутом до напряму руху вітру та утримувану леєром із землі.
Друга неділя жовтня - Всесвітній день повітряних зміїв (World Kite Day), цього дня любителі повітряних зміїв у всьому світі запускають своїх літаючих «вихованців».
Історія
Перші згадки про повітряні змії зустрічаються ще у II столітті до н.е., у Китаї (так званий змій-дракон).
Довгий час змії не знаходили практичного застосування. З другої половини XVIII ст. їх починають широко використовувати під час проведення наукових досліджень про атмосфери. У 1749 р. А. Вільсон за допомогою повітряного змія робив вимір температури повітря на висоті. У 1752 р. Б. Франклін провів експеримент, у якому за допомогою змія виявив електричну природу блискавки і згодом завдяки отриманим результатам винайшов громовідвід. М.В. Ломоносов проводив аналогічні експерименти і незалежно від Франкліна дійшов тим самим результатам.
Досліди, що проводилися, з дослідження атмосферної електрики були надзвичайно небезпечними. 26 червня 1753 при запуску змія в грозу загинув колега Ломоносова, академік Г.В. Рихман.
У ХІХ столітті змії також широко застосовувалися для метеорологічних спостережень.
На початку XX століття повітряні змії внесли свій внесок у створення радіо. А.С. Попов використовував змії для підйому антен на значну висоту.
Важливо відзначити використання повітряних зміїв під час розробки перших літаків. Зокрема, А.Ф. Можайський, перш ніж розпочати будівництво свого літака, провів серію випробувань з повітряними зміями, які тягла упряжка коней. На підставі результатів цих випробувань були обрані розміри літака, які повинні були забезпечити достатню підйомну силу.
Практичні здібності повітряного змія привертали увагу військових. У 1848 р. К.І. Константинов розробив систему порятунку суден, які зазнають лиха поблизу берега, за допомогою повітряних зміїв. Під час першої світової війни війська різних країн застосовували змії для підйому на висоту спостерігачів-коригувальників артилерійського вогню, розвідки ворожих позицій.
Класифікація
За формою та влаштуванням аеродинамічних поверхонь розрізняють:
- одноплощинні - найпростіші конструкції. Мають невисоку підйомну силу і малу вітрову стійкість. Таким зміям обов'язково потрібен хвіст – шнур із привішеним до нього грузиком.
- багатоплощинні - поверхонькові, коробчасті та багатоосередкові з окремих осередків у формі тетраедрів або паралелепіпедів. Коробчасті змії винайдені Л. Харграв. Важливою їхньою особливістю є висока стійкість.
- складові або групові, що складаються з групи повітряних зміїв (змійковий поїзд), з'єднаних в одну гнучку систему. Змійкові потяги застосовувалися у військовій справі, оскільки при пошкодженні однієї з ланок відбувалося лише зменшення підйомної сили та зменшення висоти підйому, що дозволяло безпечно посадити спостерігача або продовжувати розвідку.
Конструкція
Основні конструктивні елементи повітряного змія:
- натягнута на жорсткий каркас або м'яка, без каркаса, що підтримує (аеродинамічна) поверхня з матерії або паперу;
- намотуваний на лебідку або котушку леєр (прядив'яна мотузка, сталевий трос, міцна нитка);
- вуздечка для кріплення до повітряного змія леєра та органи стійкості (хвіст).
Поздовжня стійкість забезпечується хвостом або формою аеродинамічної поверхні, поперечна - кільовими площинами, що встановлюються паралельно канату, або вигнутістю і симетричністю аеродинамічної поверхні. Стійкість польоту повітряного змія залежить також положення центру тяжкості змія.
Плоский змій
Найпростіша у виготовленні конструкція, чим пояснюється її популярність. Складається з трьох скріплених між собою планок (дві по діагоналях змія і одна - на його верхній стороні), приклеєних до аркуша щільного паперу. Вуздечка такого змія складається з трьох ниток, дві з них прикріплюються до кінців верхньої планки, третя – до центру змія. Довжина верхньої частини вуздечки така, що її нитки точно укладаються за діагональними планками, довжина третьої нитки становить половину висоти змія. Для забезпечення стійкості слід трохи стягнути верхню планку ниткою, надавши їй форму дуги. Також плоскому змію обов'язково потрібний хвіст. Довжина його підбирається при запусках досвідченим шляхом - змій не повинен розгойдуватися з боку в бік за відсутності сильних поривів вітру. Зазвичай довжина хвоста для змія розмірами 40 на 60 см становить 2 – 2.5 метри. На хвіст слід привісити невеликий вантаж.
Найпростіший коробчастий змій
Основою коробчатого змія є каркас із рейок: 4 поздовжніх лонжерони довжиною 710 мм та перетином 6x6 мм, 2 хрестовини. Хрестовина складається з пари рейок із довжинами 700 мм та 470 мм, перетином 6х6 мм. Лонжерони з'єднуються з хрестовинами на відстані 105 мм від кінця. Обтягується змій мікалентним папером або лавсановою плівкою. Обтяжка виготовляється з двох смуг шириною 200 мм, і приклеюється до лонжеронів. Вуздечка коробчастого змія складається з трьох ниток, прикріплених до одного з ребер. Дві нитки довжиною 210 мм кріпляться до верхньої коробки (поблизу краю стрічки обшивки змія), третя, довжиною 430 – 450 мм (підбирається для отримання оптимального кута атаки змія) – до нижньої коробки. Також корисно паралельно третій нитці закріпити гумову нитку для амортизації різких поривів сильного вітру.
Парафойл
Повітряний змій парафойлной конструкції - це особливий клас повітряних зміїв, просторова форма яких підтримується рахунок потоку повітря, що набігає, або простіше кажучи вітру. Даний тип повітряного змія немає жорстких частин конструкції - рейок, каркаса. Зазвичай змії даного типу виготовляються з повітронепроникної тканини із замкнутими внутрішніми просторами та повітрозабірником, зверненим у бік потоку, що набігає. Повітря, проникаючи в повітрозабірний отвір, створює всередині замкнутого простору змія надлишковий тиск і надує повітряний змій подібно до повітряної кулі. Однак конструкція змія така, що надуваючись, змій набуває певної аеродинамічної форми, яка здатна створити підйомну силу змія. Звідси випливають такі особливості повітряного змія парафойла: неможливість поломки при падінні - оскільки ламатися нема чому (хоча можливий розрив оболонки при особливо енергійних приземленнях), можливість компактного транспортування зміїв великих розмірів - змій фактично є шматком тканини, який просто складається в невеликий згорток. Існує багато різновидів зміїв - парафойлів: одностропні, двостропні керовані, чотиристропні керовані. Двостропові в основному це пілотажні змії, або кайти площею до 3 кв. Чотирьохстропові - це змії досить більшої площі від 4 кв.м, що використовуються в спорті як рухова сила (кайтинг). Одностропні - це змії для розваг, різноманітних конструкцій та форм, можуть навіть зображати всілякі предмети та тварини.
Застосування
По всьому світу створюються Клуби та спільноти, що об'єднують любителів повітряних зміїв - як конструкторів, так і тих, що просто запускають (Кайтфлайєрс). Одним з відомих є KONE-Клуб Повітряних Зміїв Нової Англії, що входить до складу Американської Асоціації Кайтинга.
Бібліографія
- Пантюхін, С. П.. "Дитяча змійкова станція". – Державне видавництво оборонної промисловості, Москва, 1941.
- Заворотов, В., Вікторчик, А. "Повітряні змії". - "ЮТ для вправних рук" (додаток до журналу "Юний технік"), № 7, 1977.
- Пантюхін, С. П.. "Повітряні змії". - М.: ДТСААФ, 1984. - 88 с., іл.
- Погадаєв, Віктор. "Світлий місяць-змій крутиться" - "Східна колекція", №4, 2009, с. 129-134
Примітки
Посилання
- Знімки повітряного змія конструкції Рудольфа Грюнда, використовуваного люфтваффе як повітряного загородження та фотографії повітряного змія, що використовується ВПС РККА у 20-ті роки.
Wikimedia Foundation. 2010 .
Синоніми:Дивитись що таке "Повітряний змій" в інших словниках:
Сущ., кіл у синонімів: 1 кайт (1) Словник синонімів ASIS. В.М. Трішин. 2013 … Словник синонімів
ПОВІТРЯНИЙ ЗМІЙ- Якщо вам наснився повітряний змій, що ширяє в небі, вам представиться шанс розбагатіти, який ви можете втратити, недооцінивши наслідки свого вчинку. Падаючий на землю і повітряний змій, що розбивається, віщує розчарування і невдачі. Сонник Мельникова
повітряний змій- aitvaras statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. kite vok. Drachen, m rus. повітряний змій, m pranc. cerf volant, m … Fizikos terminų žodynas
Повітряний змій- ПОВІТРЯНИЙ ЗМІЙ. Див. Змій … Військова енциклопедія
Прив'язний пристрій, що підтримується у повітрі тиском вітру на його поверхню, поставлену під деяким кутом (див. Атаки кут) до напрямку руху вітру. Динаміч. рівновагу Ст з. обумовлено дією трьох сил: прив. ваги (сили тяжіння). Великий енциклопедичний політехнічний словник
Історія повітряного змія – найпростішого літального апарату, створеного людиною, – налічує понад 2 тисячі років. Перші екземпляри з'явилися у Китаї, де винайшли й папір. Вони були у вигляді метеликів, птахів, жуків, людських постатей, але найчастіше у вигляді традиційного китайського дракона.
Популярна іграшка допомагала людині освоювати небо
Змій-дракон у Стародавньому Китаї був досить складною спорудою з 20-30 конічних паперових кілець, що частково входять один в одного і утворюють зміїне тіло, що звивається в польоті, з чотирма лапами, крилами кажана і рогатою головою з вишкіреними кликами.
Створені для польотів
Вітер проникав крізь пустотілий тулуб і надував його, підтримуючи в повітрі. Іноді замість конусів у конструкцію кістяка дракона входили круглі диски, пов'язані між собою шнурами. Кожен диск перетинався бамбуковою планкою, на кінці якої зміцнювалися великі пір'я. Для посилення ефекту за допомогою очеретяних сопілок придумали «зміїну музику», що нагадувала завивання вітру в димарі. До зміїв часто кріпилися залізні леза, які вібрували на вітрі, і літаючі чудовиська видавали ще дивніші звуки. До пащі дракона кріпили мотузку, а до хвоста – довгі шовкові стрічки для краси. Особливо були гарні змії з феєрверками чи ліхтариками. Повітряні змії мали також велику підйомну силу, і заради розваги на них літали люди. Втім, усі ці традиції збереглися у Піднебесній досі.
З Китаю мандрівні буддійські ченці занесли зміїв до інших країн Азії. Особливо вони прижилися в Японії, де налагодили виробництво паперу відмінної якості, бамбука та лляної нитки. Тут змії стали культовими «іграшками». Щороку на День дітей японці проводять свято зі зміями. Батьки пишуть ім'я свого сина на повітряному змії, прикрашеному зображенням легендарного воїна Усівакамару, і запускають його разом із рештою. Доброю прикметою вважається, якщо твій змій підніметься в небо вище за інших. Самі хлопчики більше люблять іншу забаву - перерізати ниткою свого змія, - перемогти його.
У Європі та США підйомну силу повітряних зміїв стали активно застосовувати в епоху Просвітництва, у XVIII столітті. В наукових цілях англієць Вільсон уперше підняв у повітря термометр, а Бенджамін Франклін за допомогою «драконів» довів електричну природу блискавки. Російський геній Михайло Ломоносов також використав зміїв для вивчення атмосферної електрики.
Прообрази дронів
Повітряні змії проклали дорогу повітроплаванню. У 90-х роках XIX століття вченим Лоуренсом Харгравом був винайдений перший коробчатий змій, льотні якості якого були набагато вищими, ніж у звичайних плоских хвостатих зміїв. Його конструкція була настільки стійкою, що не вимагала хвоста. Харграв здійснив перший політ на конструкції із чотирьох «коробок» загальною площею 22 квадратні метри. Ця технологія стала основою перших біпланних літаків, створених братами Райтом, Блеріо, Вуазеном, Сантос-Дю-моном.
У 1902 році російський офіцер Сергій Ульянін створив для армії спеціальний повітряний змій із шарнірними крилами, які автоматично збільшували площу змія при ослабленні вітру. Під час Російсько-японської війни у нашій армії були змійкові підрозділи, створені для спостереження за діями супротивника. Ідея стала в нагоді в роки Першої світової війни, коли поряд з прив'язними повітряними кулями стали для спостереження застосовувати повітряні коробчасті змії. Спостерігачі, які сиділи в гондолах, стежили за розташуванням супротивника і телефоном передавали відомості, спрямовуючи вогонь артилерії. Змії були безпечнішими - вони не так легко розстрілювалися, як кулі. При попаданні в одну з коробок змій не падав каменем вниз, а плавно знижувався, втрачаючи підйомну силу, і людина, спускаючись з висоти 800 метрів, залишалася живою.
В наш час повітряний змій - лише дитяча забава і вид спорту. Змагання відбуваються за трьома категоріями. Спочатку проводяться польоти на точність, коли той, хто запускає, повинен за допомогою своєї моделі продемонструвати обов'язкові фігури в повітрі. Змії креслять у небі вісімки, квадрати, ромби. Потім йдуть вільні польоти, коли пілоти нанизують один на одного фігури найвищого пілотажу, у тому числі власного винаходу. Далі слідує повітряний балет під музику. При цьому враховуються хореографія, синхронність, темп та чіткість виконання фігур.
Завантаження...
