如何設(shè)計制作飛機(jī)模型

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1、論主題：自己設(shè)計制作模型飛機(jī)的體會 密庇\【精品】 盡管學(xué)飛以來一直在飛成品機(jī)（ARF），但是，我自己要設(shè)計制作一架模型飛機(jī)的愿望一直在心 里涌動。機(jī)會終于來了，前些天偉哥決定改直歸固，于是我決定做一架練習(xí)機(jī)送給他。幾經(jīng)周折 后，我成功地將自己親手設(shè)計制造的一架航模送上了藍(lán)天。 我的愿望得到了厚重的實現(xiàn)，那種喜 悅滿足的心情是難以用語言來表達(dá)的。 下面我就講講我的設(shè)計制作過程，希望能對想動手做航模的朋友有所幫助。不對之處，還望大家 共同交流提高。 按照現(xiàn)成的圖紙制作一架模型飛機(jī)， 不是一件太難的事。 但是，如果根據(jù)您的需要自己設(shè)計制作 一架飛機(jī)，恐怕就具有一定的挑戰(zhàn)性了。當(dāng)您

2、要下手設(shè)計制作時，會遇到很多需要解決的問題。 如：為什么要選用這個翼型、翼展和翼弦是怎么確定的、機(jī)身長度應(yīng)該是多少、尾翼的面積需要 多大、各部件的位置應(yīng)該放在哪里等等。好在現(xiàn)在的由有關(guān)書籍較多，只要認(rèn)真學(xué)習(xí)歸納，就能 找到答案。根據(jù)我所學(xué)的知識，我是這樣設(shè)計制造我的 菜鳥1號”的。 第一步，整體設(shè)計。 1。確定翼型。我們要根據(jù)模型飛機(jī)的不同用途去選擇不同的翼型。翼型很多，好幾千種。但歸 納起來，飛機(jī)的翼型大致分為三種。一是平凸翼型，這種翼型的特點是升力大，尤其是低速飛行 時。不過，阻力中庸，且不太適合倒飛。 這種翼型主要應(yīng)用在練習(xí)機(jī)和像真機(jī)上。 二是雙凸翼型。 其中雙凸對稱翼型的特點是

3、在有一定迎角下產(chǎn)生升力， 零度迎角時不產(chǎn)生升力。飛機(jī)在正飛和到 飛時的機(jī)頭俯仰變化不大。這種翼型主要應(yīng)用在特技機(jī)上。三是凹凸翼型。這種翼型升力較大， 尤其是在慢速時升力表現(xiàn)較其它翼型優(yōu)異， 但阻力也較大。這種翼型主要應(yīng)用在滑翔機(jī)上和特種 飛機(jī)上。另外，機(jī)翼的厚度也是有講究的。 同一個翼型，厚度大的低速升力大， 不過阻力也較大。 厚度小的低速升力小，不過阻力也較小。因為我做的是練習(xí)機(jī)，那就選用經(jīng)典的平凸翼型克拉克 丫 了。因偉哥有一定飛行基礎(chǔ)，速度可以快一些，所以我選的厚度是 12%的翼型。 實際上就選用翼型而言，它是一個比較復(fù)雜、技術(shù)含量較高的問題。其基本確定思路是：根據(jù)飛 行高

4、度、翼弦、飛行速度等參數(shù)來確定該飛機(jī)所需的雷諾數(shù)， 再根據(jù)相應(yīng)的雷諾數(shù)和您的機(jī)型找 出合適的翼型。還有，很多真飛機(jī)的翼型并不能直接用于模型飛機(jī)，等等。這個問題在這就不詳 述了。 機(jī)翼常見的形狀又分為：矩形翼、后掠翼、三角翼和紡錘翼（橢圓翼）。 機(jī)翼常見的形狀 三角翼 FROM WWW.5IRC.COM 矩形翼結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，但是重量較大，適合于低速飛行。后掠翼從翼根到翼梢有漸變，結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，制作也有一定難度。后掠的另一個作用是能在機(jī)翼安裝角為 0度時，產(chǎn)生上反1-2度的 上反效果。三角翼制作復(fù)雜，翼尖的攻角不好做準(zhǔn)確，翼根受力大，根部要做

5、特別加強(qiáng)。這種機(jī) 翼主要用在高速飛機(jī)上。紡錘翼的受力比較均勻，制作難度也不小，這種機(jī)翼主要用在像真機(jī)上。 因為我做的是練習(xí)機(jī)，就選擇制作簡單的矩形翼。 翼梢的處理。由于機(jī)翼下面的壓力大于機(jī)翼上面的壓力，在翼梢處，從下到上就形成了渦流，這 種渦流在翼梢處產(chǎn)生誘導(dǎo)阻力，使升力和發(fā)動機(jī)功率都會受到損失。為了減少翼梢渦流的影響， 人們采取改變翼梢形狀的辦法來解決它。一般方法有三種，如圖。 因為我做的是練習(xí)機(jī)，翼載荷小，損失些升力和發(fā)動機(jī)功率不影響大局，所以，我的翼梢沒有作 處理。 2。確定機(jī)翼的面積。 模型飛機(jī)能不能飛起來，好不好飛，起飛降落速度快不快，翼載荷非常重 要。一般講， 滑翔

6、機(jī)的翼載荷在 35克/平方分米以下，普通固定翼飛機(jī)的翼載荷為 35-100克/平 方分米，像真機(jī)的翼載荷在 100克/平方分米，甚至更多。 我選擇60克/平方分米的翼載荷。40 級的練習(xí)機(jī)一般全重為 2.5公斤左右。又因為考慮到方便攜帶和便于制作，翼展定為 1500毫米。 那么，整個機(jī)翼的面積應(yīng)該為 405000平方毫米。通過計算，得岀弦長為 270毫米。還有，普通 固定翼飛機(jī)的展弦比應(yīng)在 5-6之間。通過驗算得知，這個弦長在規(guī)定的范圍之內(nèi)。 3. 確定副翼的面積。機(jī)翼的尺寸確定后， 就該算岀副翼的面積了。 副翼面積應(yīng)占機(jī)翼面積的 20% 左右，其長度應(yīng)為機(jī)翼的 30-80%之間。因為

7、是練習(xí)機(jī)，不需要太靈敏，我選 15%。因為我用一個 舵機(jī)帶動左右兩個副翼，所以副翼的長度要達(dá)到翼展的 90%左右。通過計算，該機(jī)的副翼面積 因為60750平方毫米，那么，一邊副翼的面積就是 30375平方毫米。 4?確定機(jī)翼安裝角。 以飛機(jī)拉力軸線為基準(zhǔn)，機(jī)翼的翼弦線與拉力軸線的夾角就是機(jī)翼安裝角。 機(jī)翼安裝角應(yīng)在正 0 -3度之間。機(jī)翼設(shè)計安裝角的目的，是為了為使飛機(jī)在低速下有較高的升 力。設(shè)計時要不要安裝角，主要看飛機(jī)的翼型和翼載荷。有的翼型有安裝角才能產(chǎn)生升力，如雙 凸對稱翼。但是，大部分不用安裝角就能產(chǎn)生升力。翼載荷較大的飛機(jī)，為了保證飛機(jī)在起飛著 陸和慢速度飛行時有較大的升力

8、， 需要設(shè)計安裝角。 任何事物都是一分為二的， 設(shè)計有安裝角的 飛機(jī)，飛行阻力大，會消耗一部分發(fā)動機(jī)功率。安裝角超過 6度以上的，更要小心，在慢速爬升 和轉(zhuǎn)彎的的情況下，很容易進(jìn)入失速。像我的這種平凸翼型，可產(chǎn)生較大的升力，翼載荷又小， 不用設(shè)計安裝角。如果非要設(shè)計安裝角的話，會造成飛機(jī)起飛后自動爬高。 FROM WWW.5IRC.COM 機(jī)翼和尾翼安裝角位置示意冬 機(jī)翼翼弦線 D 尾翼翼弦 /安裝角5 E A 飛機(jī)拉力軸線 4 ?確定機(jī)翼上反角。 機(jī)翼的上反角，是為了保證飛機(jī)橫向的穩(wěn)定性。有上反角的飛

9、機(jī)，當(dāng)機(jī)翼 副翼不起作用時還能用方向舵轉(zhuǎn)彎。 上反角越大，飛機(jī)的橫向穩(wěn)定性就越好， 反之就越差。如圖 FROM WWW.5IRC,C0M 上反角的作用 正常飛行時，兩邊升力相等 遇到側(cè)風(fēng)飛機(jī)頗斜時， 機(jī)翼升力尤，產(chǎn)生恢復(fù) 但是，上反角也有它的兩面性。飛機(jī)橫向太穩(wěn)定了，反而不利于快速橫滾，這恰恰又是特技機(jī)所 不需要的。所以，一般特技機(jī)采取 0度上反角。因我做的是練習(xí)機(jī)，以橫向穩(wěn)定性為

10、希望，所以 我選擇了 3度上反角。 5 ?確定重心位置。 重心的確定非常重要，重心太靠前，飛機(jī)就頭沉，起飛降落抬頭困難。同時， 飛行中因需大量的升降舵來配平， 也消耗了大量動力。重心太靠后的話，俯仰太靈敏，不易操作， 甚至造成俯仰過度。一般飛機(jī)的重心在機(jī)翼前緣后的 25?30%平均氣動弦長處。特技機(jī) 27?40%。 在允許范圍內(nèi)，重心適當(dāng)靠前，飛機(jī)比較穩(wěn)定。 6.確定機(jī)身長度。翼展和機(jī)身的比例一般是 70--80%。我選80%。那么機(jī)身的長度就確定為 1200 毫米。 7 ?確定機(jī)頭的長度。 機(jī)頭的長度（指機(jī)翼前緣到螺旋漿后平面的之間的距離 ）,等于或小于翼展的 15%。我選

11、定15%，即為225毫米。 8 ?確定垂直尾翼的面積。 垂直尾翼是用來保證飛機(jī)的縱向穩(wěn)定性的。垂直尾翼面積越大，縱向 穩(wěn)定性越好。當(dāng)然，垂直尾翼面積的大小，還要以飛機(jī)的速度而定。速度大的飛機(jī)，垂直尾翼面 積越大，反之就小。 垂直尾翼面積占機(jī)翼的 10%。因為我的是練習(xí)機(jī)，飛行速度不高，垂尾的 面積可以小一些，我選 9%。通過計算，垂直尾翼面積應(yīng)為 36450平方毫米。在保證垂直尾翼面 積的基礎(chǔ)上，垂直尾翼的形狀，根據(jù)自己的喜好可自行設(shè)計。 9 ?確定方向舵的面積。 方向舵面積約為垂直尾翼面積的 25%。通過計算得岀方向舵的面積約為 9113平方毫米。如果是特技機(jī)，方向舵面積可增大。

12、 10 ?確定水平尾翼的翼型和面積。 水平尾翼對整架飛機(jī)來說，也是一個很重要的問題。我們有必 要先搞清常規(guī)布局飛機(jī)的氣動配平原理。如圖。 FROM WWW.SIRC.COM 飛機(jī)配平示意圖 飛機(jī)升力的總焦點 花機(jī)疏心產(chǎn)生低頭力矩 :平尾翼產(chǎn)生扌 形象地講，飛機(jī)在空中的氣動平衡就像一個人挑水。 肩膀是飛機(jī)升力的總焦點，重心就是前面的 水桶，水平尾翼就是后面的水桶。 升力的總焦點不隨飛機(jī)迎角的變化而變化

13、， 永遠(yuǎn)固定在一個點 上。首先，重心是在升力總焦點的前部，所以它起的作用是起低頭力矩。由此可知，水平尾翼和 機(jī)翼的功能恰恰相反，它是用來產(chǎn)生負(fù)升力的，所以它起的作用是抬頭力矩， 以達(dá)到飛機(jī)配平的 目的。由此可知，水平尾翼只能采用雙凸對稱翼型和平板翼型，不能采用有升力平凸翼型。 水平 尾翼的面積應(yīng)為機(jī)翼面積的 20-25%。我選定22%，計算后得岀水平尾翼的面積為 89100平方毫 米。同時要注意，水平尾翼的寬度約等于 0.7個機(jī)翼的弦長。 11 ?確定升降舵面積。 升降舵的面積約為水平尾翼積的 20-25%。因為是練習(xí)機(jī)升降不需要太靈 敏，我選定20%。通過計算得岀升降舵面積約為

14、17820平方毫米。如果是特技機(jī)，升降舵面積 可增大。 12。確定水平尾翼的安裝位置。 從機(jī)翼前緣到水平尾翼之間的距離（就是尾力臂的長度） ，大致 等于翼弦長的3倍。此距離短時，操縱時反應(yīng)靈敏， 但是俯仰不精確。 此距離長時，操縱反應(yīng)稍慢， 但俯仰較精確。F3A的機(jī)身長度大于翼展就是這個理論的實際應(yīng)用 ，它的目的主要是為了精確。 因為我的是練習(xí)機(jī)，可以短一些，我選 2.85倍。那么，水平尾翼前緣應(yīng)安裝在距機(jī)翼前緣的 785 毫米處。 垂直尾翼、水平尾翼和尾力臂這三個要素合起來，就是 尾容量”。尾容量的大小，是說它對飛 機(jī)的穩(wěn)定和姿態(tài)變化貢獻(xiàn)的大小。這個問題我們用真飛機(jī)來說明一下。

15、像米格 15和F16高速飛 行的飛機(jī)，為了保證在高速飛行時的縱向穩(wěn)定，其垂直尾翼設(shè)計得又大又高。像 SU27和F18甚 至設(shè)計成雙垂直尾翼。而像運輸機(jī)和客機(jī)，垂直尾翼就小得多。 13 ?確定起落架。一般飛機(jī)的起落架分前三點和后三點兩種。前三點起落架，起飛降落時方向容 易控制。但著陸粗暴時很容易損壞起落架， 轉(zhuǎn)彎速度較快時容易向一邊側(cè)翻， 導(dǎo)致機(jī)翼和螺旋槳 受損。后三點雖然在起飛降落時的方向控不如前三點好。 但是其它方面較前三點都好。 尤其是它 能承受粗暴著陸，大大增加了初學(xué)者的信心。所以，我選用后三點。前起落架的安裝位置一定要 在飛機(jī)的重心前 8公分左右，以免滑跑時折跟頭。 14

16、 ?確定發(fā)動機(jī)。 一般講，滑翔機(jī)的功重比為 0.5左右。普通飛機(jī)的功重比為 0.8— 1左右。特技 機(jī)功重比大于1以上。我的練習(xí)機(jī)就不用計算了，根據(jù)經(jīng)驗選用三葉 40、46發(fā)動機(jī)。安裝發(fā)動 機(jī)時，要有向下和向右安裝角，以解決螺旋槳的滑流對飛機(jī)模型左偏航和高速飛行時因升力增大 引起飛機(jī)模型抬頭的影響。其方法是以拉力軸線為基準(zhǔn)，從后往前看，發(fā)動機(jī)應(yīng)有右拉 2度，下 拉1.5度的安裝角。當(dāng)然，根據(jù)飛機(jī)的不同，這個角度還要根據(jù)飛行中的實際情況作進(jìn)一步的調(diào) 整。 就功重比而言，我們的航模飛機(jī)與真飛機(jī)有著很大的不同。 我們航模的功重比都能輕松的達(dá)到 1， 而真飛機(jī)的功重比大都在 0.3至0.6

17、之間，唯有高性能戰(zhàn)斗機(jī)才能接近或超過 1。這也就是說， 我們在飛航模中很多飛行都是在臨界失速和不嚴(yán)重的失速的情況下飛行的，如低速度下的急轉(zhuǎn) 彎、急上升、吊機(jī)等。只是由于發(fā)動機(jī)的拉力大，把失速這一情況掩蓋罷了。所以我們在飛航模 時，很少能飛岀真飛機(jī)那種感覺。 這也是我們很多朋在飛像真機(jī)時， 很容易岀現(xiàn)失速墜機(jī)的主要 原因。 第二步，繪制三面圖 根據(jù)上面的設(shè)計和計算結(jié)果， 我們就可以繪制岀自己需要的飛機(jī)了。 繪制三面圖的主要目的是為 了得到您想要的飛機(jī)效果， 并確定每個部件的形狀和位置。 使您在以后的工作中，有一個基本的 藍(lán)圖。我繪制的飛機(jī)不是很好看，側(cè)重了簡單、實用、制作容易的指導(dǎo)思

18、想。繪三面圖時，我試 著邊學(xué)邊用了 SolidWorks，它和AUTO CAD 是同一個類型的軟件，但這個繪圖軟件更加簡單易 用。  5 F l! JF E 更力軸線 FROM LJWUJ.SIRC.COW 第三步，繪制結(jié)構(gòu)圖 繪制結(jié)構(gòu)圖的主要目的是為了確定每個部件的布局和制作步驟。 哪個部件后作哪個部件，部件與部件的結(jié)合方法等等。如果您胸有成竹，這一步可以省略。 如：哪個部件用什么材料，先做 隔框和翼型 FROM WWW.5IRC.COM 蒼機(jī)結(jié)構(gòu)圖 第四步，放樣和組裝。 根據(jù)您繪制的圖紙， 應(yīng)做一比一的放樣圖。 目的是在組裝飛機(jī)各部件

19、時， 在放樣圖上粘接各部件。 這樣能做到直觀準(zhǔn)確，提高工作質(zhì)量。網(wǎng)上有很多介紹制作方面的精品文章，大家可以參考，我 就不再贅述了。 我重點向朋友們講講在制作過程中， 機(jī)翼和水平尾翼安裝角的控制。 安裝角的正確與否， 關(guān)系到 飛機(jī)在空中的姿態(tài)能否有效地操控。 如果因安裝角誤差大到連各舵面都無法調(diào)整時， 后果就非常 嚴(yán)重了，甚至要摔機(jī)的。 機(jī)翼和水平尾翼的安裝角都是以飛機(jī)的拉力軸線為基準(zhǔn)的， 這架飛機(jī)的 拉力軸線比較好找，從圖可知， A、F、G、H隔框的上邊在一條直線上，這條線就是拉力軸線的 平行線，把它平移到發(fā)動機(jī)的曲軸線的位置，就是這架飛機(jī)的拉力軸線。機(jī)身骨架做完后，一定 把它畫在機(jī)身上。爾后，在安裝機(jī)翼和水平尾翼時， 把它們的中心線和拉力軸線平行即可。 好了, 請看我的制作過程。 第五步，試飛。 試飛時，應(yīng)選擇風(fēng)力較小的天氣。先在地面上多滑跑幾圈，不要急于上天，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。 我的首飛有一個問題， 機(jī)翼的安裝角約有正 3度的誤差，導(dǎo)致飛機(jī)起飛后自動爬高， 升降舵微調(diào) 調(diào)到底，還要推桿才能平飛。降落后我加高了翼臺后部，最后解決了問題?？偟恼f首飛還算成功， 達(dá)到了我的設(shè)計要求。 菜鳥1號試飛圖片