Бумажные самолётики: история и техника складывания¶

Бумажный самолётик (также бумажный самолёт, авиетка) — простейшая летательная модель, изготовленная из бумаги способом оригами или иной техникой складывания. Относится к классу планёров (бездвигательных летательных аппаратов тяжелее воздуха) и является одним из самых распространённых видов поделок, известных с детства. Основными характеристиками, определяющими лётные качества бумажного самолётика, являются дальность и длительность полёта, а также стабильность траектории.

¶История

Точное время появления бумажных самолётиков неизвестно, однако наиболее вероятно, что они возникли в Китае вскоре после изобретения бумаги во II веке до нашей эры. Древние китайцы использовали бумажных змеев, а простейшие складывающиеся модели могли служить игрушкой или элементом ритуалов. В Японии складывание бумаги (оригами) развивалось с периода Эдо (1603–1868), и существуют упоминания о бумажных птицах, способных планировать.

В Европе бумажные самолётики получили распространение в XIX веке с удешевлением производства бумаги. Значительный импульс развитию этой области дало развитие авиации в начале XX века: пионеры авиации, такие как братья Райт и Гленн Кёртисс, экспериментировали с бумажными моделями для изучения аэродинамики. Однако систематические исследования начались позже.

В 1930-х годах американский инженер и пионер авиамоделизма Джек Нортроп, основатель компании Lockheed, использовал бумажные модели для предварительной отработки конструкции реальных самолётов. В 1970-х годах британский дизайнер и энтузиаст Эдвин Шир, известный как «бумажный авиаконструктор», разработал множество оригинальных схем и установил первые неофициальные рекорды дальности полёта.

¶Классификация и конструкция

В зависимости от техники складывания и назначения выделяют несколько основных типов бумажных самолётиков.

¶Классические модели

Наиболее известной и простой является классическая модель «Дротик» (или «Стрела»), которая складывается из листа формата А4 за несколько операций: лист складывается пополам вдоль, затем верхние углы загибаются к центральной линии, после чего образовавшиеся стороны ещё раз складываются к центру, и модель складывается пополам с отогнутыми крыльями. Эта модель отличается высокой скоростью и дальностью полёта, но малой длительностью планирования.

Другой популярной классической моделью является «Планёр» (или «Глайдер»), имеющий более широкие крылья и тупой нос. Такая конструкция обеспечивает более длительный парящий полёт за счёт большей подъёмной силы, но требует точной балансировки.

¶Сложные и рекордные модели

Существуют десятки более сложных схем, разработанных энтузиастами. К ним относятся модели «Валькирия», «Кондор», «Альбатрос» и другие. Многие из них имеют многослойную конструкцию, закрылки, кили и другие элементы, повышающие устойчивость.

Рекордные модели, создаваемые для соревнований, часто изготавливаются из специальной лёгкой бумаги (например, папиросной или кальки) и имеют сложную геометрию, позволяющую максимально увеличить время или дальность полёта. Конструкция таких моделей нередко включает элементы, заимствованные из настоящей аэродинамики: центрировку, стреловидность крыла, угол поперечного V.

¶Аэродинамика полёта

Физика полёта бумажного самолётика подчиняется тем же законам аэродинамики, что и полёт настоящего летательного аппарата. Основными действующими силами являются: сила тяжести, подъёмная сила, возникающая из-за разницы давления над и под крылом, а также сила лобового сопротивления.

Поскольку бумажный самолётик не имеет двигателя, его полёт является планированием: он движется вниз по наклонной траектории, расходуя запасённую при запуске потенциальную энергию. Устойчивость полёта обеспечивается правильной центровкой: центр тяжести должен находиться вблизи аэродинамического фокуса (точки приложения подъёмной силы). Смещение центра тяжести вперёд делает полёт более стабильным, но уменьшает дальность; смещение назад — увеличивает дальность, но делает модель склонной к сваливанию и пикированию.

На полёт существенно влияют форма крыла, его площадь, угол атаки и жёсткость конструкции. Складки бумаги создают турбулентность, которая при неудачной конструкции может приводить к раскачиванию модели в полёте. Важную роль играет также масса: слишком тяжёлая бумага снижает продолжительность полёта, слишком лёгкая — делает модель неустойчивой на ветру.

¶Рекорды и соревнования

Соревнования по запуску бумажных самолётиков проводятся на различных уровнях — от школьных турниров до международных чемпионатов. Крупнейшим мероприятием является Red Bull Paper Wings — чемпионат мира, проводящийся с 2006 года. В нём участники соревнуются в трёх дисциплинах: дальность полёта, длительность полёта и пилотаж (акробатика).

Мировые рекорды в этой области фиксируются Книгой рекордов Гиннесса. Рекорд по дальности полёта, подтверждённый в 2022 году, принадлежит американцу Диллону Рублу и составляет 88,9 метра. Рекорд по длительности полёта установил японский инженер Такуо Тода в 2009 году — его модель продержалась в воздухе 27,9 секунды. Эти достижения требуют не только виртуозной техники складывания, но и тщательного подбора бумаги, условий помещения и точности запуска.

¶Применение

Помимо игрушечной функции, бумажные самолётики находят применение в образовательных целях. Они используются на уроках физики для наглядной демонстрации законов аэродинамики, а также в начальной школе для развития мелкой моторики и пространственного мышления. В инженерном деле бумажные модели применяются для быстрой проверки аэродинамических концепций на этапе эскизного проектирования.

Кроме того, запуск бумажных самолётиков иногда используется как элемент тимбилдинга на корпоративных мероприятиях или как флешмоб-акция. Известны случаи использования бумажных самолётиков для доставки лёгких предметов, например, записок, на небольшие расстояния.

¶Интересные факты

• В 2012 году нидерландский художник Лиам Юэлл создал бумажный самолётик длиной более 13 метров, который, однако, не мог летать из-за огромной массы.
• Существует легенда, что Леонардо да Винчи делал наброски летательных аппаратов из пергамента, однако документальных подтверждений создания им именно бумажных самолётиков нет.
• В 1977 году американский писатель и математик Мартин Гарднер опубликовал в журнале Scientific American статью о математической теории складывания бумажных самолётиков, что способствовало росту интереса к этому хобби среди взрослых.
• Некоторые модели бумажных самолётиков способны выполнять фигуры высшего пилотажа: петлю Нестерова, бочку и планирующий разворот на 180 градусов.

¶Источники

• Книга рекордов Гиннесса, официальные данные о рекордах дальности и длительности полёта бумажных самолётиков.
• Материалы официального сайта чемпионата Red Bull Paper Wings.
• Публикации Эдвина Шира по конструированию бумажных летательных моделей.
• Учебные пособия по аэродинамике для начального инженерного образования.