怎么解析不带www:《航模制作》第四部分 普通材料制作

—— 弹射模型滑翔机(P1T-1)的制作与放飞

第一节切割、打磨

　　材料和工具：1mm桐木片，3mm桐木片，砂纸板、手工锯、刻度尺、壁纸刀等。

　　知识介绍：木片的切割方法

　　1mm桐木片切割时应在同一切割部位反复切割10次左右将其切断，这样切口比较平整。

　　制作：

图4－1－1

　　一、机翼

　　桐木片210mm×55m×3mm

图4－1－2

　　用壁纸刀切掉阴影部分

　　打磨成平凸翼型，先用铅笔在木片上画出操作线。

图4－1－3 机翼的断面形状

　　用锉或粗砂纸板将阴影部全部磨掉，然后用砂纸板把机翼的全部棱角磨圆滑，使之成为平凸翼型。

　　注意后缘不宜过薄，后缘过薄会造成高速弹射时后缘抖动造成模型不能正常飞行。

　　把手工锯平放在中线上，来回拉锯子将其锯断。

图4－1－4

　　用砂纸板从上向下反复打磨断面处将其打磨出一个平直的斜面。

　　如图将机翼需打磨倾角的一端放在桌子边上，探出桌子边约1-2mm，另一端翘起，翘起角度为上反角。

　　2.机身

　　选用300mm×15mm×3mm木条一根

图4－1－5

　　将阴景部分分切掉。在距机头100mm处做长为55mm的凹槽。

　　先在中间切一刀，要直，然后从两侧的中间剖切。

图4－1－6

　　切完后的断面形状，深度大约为1mm左右。为防止制作者制作凹槽失误，可先切凹槽，再切机身外形，这样一个木条可提供两次切凹槽的机会。

　　3. 水平尾翼和垂直尾翼

图4－1－7

　　如图切成水平尾翼和垂直尾翼两部分，再将阴影部分切除、打磨。

第二节 粘 接

　　材料和工具：打磨好的弹射模型飞机各部分、502胶、刻度尺、模具等。

　　知识介绍：弹射模型飞机在飞行调整中的主要问题是高速弹射上升和低速滑翔下降之间的矛盾。一般弹射模型飞机的弹出速度可以达到40米/秒左右，而滑翔下降速度只有8米/秒。如果其他情况不变，在上升或下降这两种飞行状况下，它们的升力可以相差24倍。这就是弹射模型飞机在弹射爬升阶段常常会发生翻筋的主要原因。

　　下面介绍几种防拉翻的方法。

　　1. 可控水平尾翼

图4－2－1 可控水平尾翼

它的关键部分是水平尾翼的控制机构。在水平尾翼前面有一个活动部分，活动部分的铰链用薄绸粘成。在机身后部绑一根用直径0.3毫米左右的钢丝制作的弹簧，弹簧的另一端压在水平尾翼的活动部分上，如图。可以通过调整钢丝的直径、弹簧的形状和长短来调整弹簧对水平尾翼活动部分的压力，使模型飞机在弹射爬升时，水平尾翼活动部分在气流的作用下抬起增加水平尾翼升力，克服模型飞机抬头。在滑翔的过程中，水平尾翼活动部分在弹簧的作用下复位，在正确姿态下滑翔。

　　2. 可折机翼

图4－2－2 几种折叠机构

　　可折机翼的弹射模型飞机，可以像一支箭一样直线上升，到达一定高度以后再自动张开机翼滑翔。这种模型飞机试飞时只要把滑翔调整好，并保证机翼折叠展开机构的可靠性，弹射上升是不需要调整的。常见的折叠机构有转90°向后折、分节折、变后掠等几种。

　　转90°向后折。就是上升时直接靠空气阻力使两个机翼紧贴在机身上，到达最高点后再把机翼张开。这种机构的优点是简单可靠，缺点是上升时阻力大，不用大力量弹不高。

　　变后掠，这样机构可以使模型手机在弹射上升时机翼后掠，滑翔时前伸。在模型上升的后期，由于速度降低，向下压水平尾翼的气流动力减小，在弹簧的作用下，水平尾翼上抬，同时带动两个原来锁紧两机翼的销子逐渐从机翼上拨出来，机翼在弹簧或者橡筋的作用下向前伸开，然后以较小的后掠角滑翔。

　　分节折。这种机构是横着把机翼分成几节，用弹簧和铰链连起来。弹射前把机翼一段一段地折好并用钢丝卡钩卡住，卡钩上有一小块阻力板，模型飞机高速弹射上升时阻力板压着卡钩使机翼保持折叠状态，模型飞机上升到一定高度后，速度下降，阻力板的压力减小，卡钩弹开。机翼在弹簧的作用下，自动张开，模型飞机进入滑翔状态。

　　3. 水平尾翼下面安装三角木块的方法来克服弹射“拉翻”现象。

图4－2－3

　　这种方法结构简单，调整起来不难，学生也容易掌握，采用这种方法可以提高弹射高度。

　　三角木块的大小需自己反复调试方可发挥其应有的作用。

　　4、头部加整流片以防止拉翻

图4－2－4

图4－2－5

　　当我们明白弹射模型飞机的俯仰平衡原理后，我们可以在模型的头部加装整流片，在高速弹射时给模型一个向下的力f，就能有效防止模型拉翻。

　　粘接方法同上一次粘接方法。

第三节 放 飞

　　学具：弹射模型滑翔机，弹射棒（或橡筋）秒表等。

　　知识介绍：介绍几种弹射模型滑翔机图纸

图4－3－1

图4－3－2

　　图4－3－3

　　图4－3－4

　　附录

PIT的一般设计

　　PIT－弹射模型滑翔机应具有高速上升和低速滑翔的性能特点。因此，在设计时与其他模型飞机有所不同。

　　PIT一般设计步骤是：1.机翼，水平尾翼;2.尾力臂与重心位置;3.机身、机翼上反角、垂直尾翼;下面就设计时要考虑到问题以及计算方法说明如下：

　　一、机翼和水平尾翼的设计

　　机翼的平面形状大体可以分成三种：矩形、梯形（或称渐缩形）、椭圆形（如图一）。论其气动性能，椭圆形的最好、矩形最差。椭圆形机翼的翼尖诱导阻力比前两都都小，有利于高速上升和滑翔，但制做比较费事，尤其是初学者不容易把它的形状做得很准确，所以，一般PIT多采用梯形机翼。因为它在制作和性能方面都具有优点。如果在梯形机翼的基础上，将翼尖做成圆弧形的效果会更好（如图二）

图 1

　　《竞赛规则》规定：“PIT最大翼展不得大于200mm”，以此作为设计的基点，然后考虑展弦比（即翼展/翼弦），再确定翼弦尺寸。PIT的展弦比一般在4-5中间，但这不是绝对的。从理论上讲，展弦比大，机翼的升阻比也大，展弦比小则反之。而机翼升阻比的大小是衡量模型飞机性能好坏的一个标志。但是，在限制了翼展的条件下，追求过大的展弦比只能减小翼弦。这必然导致机翼面积缩小。翼载荷增大，影响模型飞机的滑翔性能。

　　水平尾翼设计：水平尾翼面积一般是机翼面积的40％左右。PIT平尾所占的比例显得略大一些，这是为了适应弹射上升所采取的布局，当然有些PIT采用了可变迎角的水平尾翼结构或平尾后缘加斜面阻力块的方法，以克服模型高速上升时过大的抬头力矩。

　　这类PIT在升力面积的布局上追求牵引、橡筋、自由飞竞时模型飞机的分配原则，采用小平尾、长尾力臂，虽有利于滑翔，但对少年儿童来说，调整难度过大。

　　水平尾翼面积的计算式为

　　S_尾=40％Ｓ_升力面积

　　水平尾翼平面形状设计类同于机翼，这里就省略不谈了。

　　二、确定尾力臂和重心位置

　　模型飞机重心位置的确定，实质上是俯仰力矩平衡的计算，俯仰力矩平衡的条件为：

　　C_y机S_机l＝C_y尾S_y尾L

　　注：C_y机—机翼升力系数；C_y尾—水平尾翼升力系数；S_机—机翼升力面积；S_y尾—水平尾翼升力面积;l—机翼压力中心（机翼均弦长的前30％－35％）至重心的距离;L－尾力臂（重心至水平尾翼平均弦长前25％处的距离）。

　　PIT机翼与平尾的安装角差设计为零（即：机翼安装角和平尾安装角＝0度）。由于模型飞机滑翔时的C_y尾为0.12—0.14，机翼为平凸翼型，故C_y机取0.2。S机和S尾刚才已经设计确定，所以关系式中的未知数只有I和L，故确定L－尾力臂。也就可以计算出I的数值，重心位置也就自然确定下来了。

　　那么L定多少合适呢？有两种方法：一是根据机翼翼展的长度来设计确定，这样机身长和机翼长可成适当比例，一般L取翼展的3/5左右;二是取机翼平均弦长的2.5倍至2.9倍之间的数值来确定L，不管采用哪种方法，最后设计确定的重心位置，最好不要超出机翼后缘，也就是说L值不要过大;否则俯仰安定系数减小，降低模型飞机的俯仰安定性能。

　　确定了L，就可利用俯仰力矩平衡的关系式计算出机翼压力中心到重心的距离l,l求出，重心位置也就确定了，PIT的重心多位于机翼后缘靠前一些。

　　在考虑模型飞机的俯仰性能时，还可计算一下俯仰安全系数，作为衡量俯仰安全性能好坏的一个参数。

　　如利用公式A＝S_尾．L/ S_机b将平均翼弦b作为其中一个参数的话，PIT的俯仰安全系数A一般在1-1.6之间，如果利用A= S_尾·L/ S_机·l式计算，所得俯仰数值A比利用前一式大。

　　三.设计机身、机翼上反角和垂直尾翼

　　PIT机身设计非常简单，主要考虑机头长短和翼台高低，关于机身的侧面形状列举几种（见图三）。供大家参考。

　　机头的长短关系到模型飞机动安定性的好与坏。选择得过长，波状时惯量太大不易迅速恢复正常滑翔，动安定性能不好，尽管如此，PIT的机头设计，大部分还是比较长的，约是机翼翼展的2/5左右。

　　PIT机翼的安装均为上翼，即安装于机身的上面。但论其翼台可分高翼台和低翼台两种。凡机翼安装在水平尾翼翼弦沿长线以上者，称为高翼台;反之称为低翼台。采用高翼台安装机翼，模型飞机的重心偏低，侧倾斜的恢复力矩较大，容易摆平（在与低翼台机翼上反角相同的情况下）。PIT的机身侧面宽度大多在15mm左右，太宽了机头面积过大，会影响模型飞机的侧风滑翔性能。

　　机翼上反角的确定要同翼台的高低相配合，采用高翼台时，上反角就应该小一些，采用机翼上反角一般设计在15°－20°的范围内，机翼上反角增大可使模型飞机的重心降低，增加侧倾斜状态时的恢复力矩，但是机翼上反角过大，也会出现另一种不良飞行现象－飘摆（即左右摇摆）。飘摆是模型飞机横侧不安定的表现，是一种不正常的滑翔状态。

　　要考虑模型飞机横侧安定的另一个影响因素是垂直尾翼的高矮。垂直尾翼太矮了，模型飞机滑翔时容易出现飘摆。一般垂直尾翼的高度应与机翼翼尖的高度接近。

　　模型飞机的横侧安定性只是盘旋安定性的一个方面，另一个方面是方向安定性。垂直尾翼面积大小，前后位置都关系到模型飞机方向安定性的好与坏。模型飞机的方向安定性可通过方向安定系数作为参考数值。数值越大，表示模型飞机的方向安定性能越强;否则，则反之。计算方向安定系数的公式如下：

　　A方向＝S_垂·L/ S_机·b

　　从上式可看出，垂直尾翼面积S_垂越大，垂尾距重心位置的距离L越长，方向安定系数值越大，模型飞机的方向安定性也越强。PIT的方向安定系数一般取值在0.3-0.35之间。因为这类模型飞机的机头较长，机头侧面积较大（相对而言）这是造成方向不安定的重要因素之一。故方向安定系数取得稍大一些。

　　确定S_垂，可以通过上式计算得出：式中：A—方向安定系数;S_垂—垂直尾翼面积，单位cm2，L—从垂直尾翼平均弦的前1/4处到重心的距离，单位是cm。S机—机翼升力面积，单位cm2；b机翼平均弦长，单位cm，在计算之前，还要确定垂直尾翼的位置，大多数PIT的垂尾都放置在平尾上面而且都安装得稍后一点。这样可使其面积小一些而效能不变，如图四确定了垂尾的位置后，便可算出L，然后将已有的数值代入下面公式，算出垂直尾翼的面积，注意，所用单位不要搞错：

　　S_垂＝A_方向·S_机·b/ L

　　另外还有一种确定垂直尾翼的简单方法是，取平尾面积1/3或1/2左右，这是用一般的经验数值推断出来的，A_方向大多在0.3-0.5范围内

　　设计垂直尾翼面积，实际当中还需要机翼上反角的相应配合才能达到完好的盘旋安全性能。因为模型飞机的盘旋安定性是方向安定性与横侧安定性的综合。

　　下面分析一下机翼上反角与垂直尾翼配合不当可以出现的两种情况：1.如果机翼上反角过小，方向安定性过强。这种情况下，当模型飞机滑翔受到气流扰动，向一边倾斜侧滑时，因没有足够的上反角所产生的恢复力矩，模型飞机就会沿这个方向急转下冲，也就是通常所说的螺旋不安定。2.如果上反角过大，方向安定性又不强。在这种情况下，由于模型飞机的横侧恢复力矩过大，往往又会向倾斜侧滑时的反方向倾斜。如此交替反复，就会左右摇摆。这就是人们常说的横侧不安定。所以，在确定模型飞机的方向安定系数时，要统盘考虑机翼上反角的大小，使二者配合恰当，求得盘旋安定。

　　在确定了机翼上反角后，就可利用三角函数式算出机翼的实际尺寸，因为我们刚开始设计时，只确定了机翼的升力面积，并不知道制做时的实际长度，求一侧机翼长度，可用下式计算：

　　Cosθ= X/ R

　　式中：θ为机翼上反角度数。可查表或用计算器求出所对应的值;X——1/2机翼翼展;r——所求的机翼制做长度。

　　此外，在制做中粘接机翼上反角时，不要量翼尖到工作台的高度，直接量机翼翼展就可以了，这样更简单些，设计时也不用计算那段高度，依照以上设计数据。即可画出PIT模型飞机的三面图。

　　后 记

　　弹射模型滑翔机是模型飞机中最简单的一种，它简单易做，材料的价格低廉，放飞时不受场地限制，所以最适合学校开展航模活动时选用。

　　航空模型的制作与放飞是同学们最喜爱的科技活动之一。开展航空模型活动，可以对学生进行爱国主义教育，培养同学热爱祖国的优秀品质;开展航空模型活动，可以拓展学生知识领域，激发学生对科技的兴趣和爱好，提高科技能力，增强学生独立思考问题，分析问题，解决问题的能力，开展航空模型活动，可以增强同学们的动手能力，获得一些基本的劳动技能，学会一些简单工具的使用方法;开展航空模型活动，可以培养出航空事业的未来接班人，国内外很多航天航空的专家、英雄，有很多人在他们的少年时代就是航空模型活动的爱好者。因此开展航空模型活动是一项很有意义的工作。

　　本书介绍了弹射模型滑翔机（P1T-1）的制作与放飞，设计了套材制作，半成品制作，普通材料直接制作这三部分，制作难度逐渐增强，知识介绍逐步展开，符合学生的认知规律。

　　由于编者水平有限，有不当处恳请各位读者批评指正。