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1、第 1 页 共 4 页飞吧，纸飞机飞吧，纸飞机温州市第二十二中学 物理组 郑晔豪 摘要摘要 ： 纸飞机是每个人儿时的回忆，小时侯，看着手中的白纸几下被折成飞机 的形状，还能在空中盘旋飞翔，总是雀跃不已。也曾和同学伙伴们互相比赛， 看谁的纸飞机飞得远，飞得久。在折过各式各样的纸飞机，掷过各式各样的 纸飞机后，也可能有了一点心得。本文就对纸飞机里物理知识进行阐述，与 滑翔机进行类比，讨论纸飞机机翼的面积、形状、角度，纸飞机的重心等问 题，讲一点飞机飞行原理和折飞机的方法。 关键词关键词 ：纸飞机 滑翔机 机翼 升力 迎角 上反角 重心 正文正文 ：冬日无风的午后，太阳照在身上暖洋洋，手边恰好有一张
2、 A4 复印纸，忆起了小时 侯折纸飞机的往事，兴致所至，三下五下的，一架纸飞机就从手中起飞了，缓缓地画 出一道曲线，让我开始思量，怎么才能让我手中的纸飞机飞地更远、更稳呢？纸飞机原理跟滑翔机差不多，自身不带发动机，或是发动机只是起了辅助作用。 滑翔机从高山上飞下，要想再上升，则需要寻找上升的气流，或是刚开始由别的飞机 带动，然后再被放开自由滑翔，而纸飞机飞行的初速度则来自于你的手。如果希望你 的飞机飞得远，飞得久，要有“手力”和技巧。有经验的掷飞机者，靠的是腕力，将 飞机甩出。在同样的人手中飞出的纸飞机要想飞得远，飞得久，那就要有好的设计和 做工了。滑翔机的板材从发明伊始，不断地在进化，薄木板
3、、铝材、碳纤维材料，要求轻 薄却又要有一定的硬度、韧性。折纸飞机也一样，材料很重要，我们所用的 A4 复印纸 每平方米最大重量不过 100g，且坚韧有力，是折纸飞机的良材。良材需善用，折纸飞机一定要耐心仔细。首先，对称的纸飞机才是好的纸飞机， 不仅因为美观，而是只有对称的纸飞机飞行的航线才会直，航程才会远。机翼面积或 是角度的不对称都会让飞机向两边偏转。滑翔机的机翼形状、大小、倾斜角度是关键，其中有许多奥秘，纸飞机也是一样。纸飞机主翼扮演着在空中支持机身的重要角色，机翼倾斜的角度与机身中心轴线 所成的角称为取付角，迎面吹来的风向与机身中心轴线所成的角称为迎角。 纸飞机滑行时，与风相互碰撞产生的
4、风压力可解成升力 (扬力) 与阻力 (抗力) ，两者的比率称为扬抗比，扬抗比的大小与飞机的迎角有关，迎角为 5-6 度时，飞机第 2 页 共 4 页的扬抗比最大。纸飞机滑行时，滑行距离与下降高度的比称滑空比。在相同高度 H 情 况下，滑空比如果愈大，飞机可滑行得愈远。 扬抗比的数值滑翔过程中前进距离与所处高度 之间的联系。例如，一架升阻比为 10:1 的滑 翔机在 1,000 米高空熄火开始滑翔，则它在到 达地面之前将滑翔 10 公里远的距离。具有良 好滑行性的飞机，有合适的迎角。扬抗比较大， 即扬力大，抗力小，才能让飞机飞行的足够远。纸飞机滑行时，每秒钟下降的高度的比率 称为沉降率，也就是说
5、要延长飞机在空中滞留 的时间 , 就必须减小沉降率。科学家发现迎角 为 6-7 度时，沉降率为最小。取付角固定于机身，而迎角会随着飞行的姿 势而变化，所以二个角度通常不会相同。折好的 纸飞机的机翼通常是与机身平行或是向下倾斜的， 取付角为零或向下，所以抛出时，机头总是稍稍 向上，这样就可以取到合适的迎角了。此外，风压力的大小与风速和主翼面积有关。 风速一定时，机翼面积越大，风压力就越大，升 力和抗力都变大，对机体轻的纸飞机而言，沉降 率相对小，能在空中做长时间的飞行。当同时考 虑到材料得强度要保证飞行过程中机翼的形状保 持不变，所以机翼也不能过大。合适的机翼大小应该在不断的试飞中摸索寻找。另外
6、， 主翼的平面形状也是至关重要的，由于纸飞机用一张白纸折叠而成，所以不能象真正 的滑翔机一样，有各式各样的机翼形状，通常只能采用三角翼的形式。如果我们仔细 观察，一定会发现，飞机主翼横切的剖面形状不是矩形，而是下表面水平，上表面向 上弯曲的形式，很多人称它流线型，那这样的设计有什么好处呢？机翼弧度的上下不 对称造成飞行时机翼周围的气流线分布不对称，机翼上方的流线密，流速大，下方的 流线疏，流速小，科学家发现流体流速不同会产生压强差，机翼上方的压强小于下方 的压强，产生了一股上升的力可以把飞机向上托起。有的滑翔机还会在机首安装螺旋 桨使气流加剧，造成更强的压强差，从而获得更 大的升力。纸飞机的机
7、翼虽只是一张薄翼，不过 在投出之前用手指将机翼向上稍稍卷曲，也可以 达到同样的目的。还可以加上“升降板” ，把机翼 尾部向上折起一小块，能调整机翼上下气流的速 度。一般把升降板调成 45 度，太高了飞机会上升 太快，最后“坠毁” ，太低了飞机则无法向上飞行， “坠毁”也很快。为了保持对称性，两边的升降 板上折角度也要一致，否则飞机就转弯了。风向升力阻力风压力迎角迎角扬抗比与沉降率481216扬抗比沉降率机翼剖面气流分布线流线疏，流速小流线密，流速大第 3 页 共 4 页优雅的纸飞机飞行得总是那么轻盈平缓，而且在稍有乱流，机身倾斜的情况下，还 能回到正确的姿势继续飞行。这种自动恢复的魔力来自于机
8、翼的上反角，顾名思义， 上反角就是机冀上翘的角度。当飞机飞行时突然受到侧向力如一阵风，就会倾向 另一边，假设碰到右侧风，飞机往左倾，左边机翼往下掉，于是左边机翼的相对气流 除了正常飞行时从前往后流以外，还碰到相对从下往上的气流，结果就是相当于左边 机翼升力增大，右边刚好相反，升力减小，此消 彼涨，使飞机摆正姿势，继续飞行。手中的纸飞 机若想获得这种神力，只要把飞机转过来，将 “T”型的机翼向上翻折呈“Y”型即可。飞行的实践中发现，正确的重心位置可以让 纸飞机以最佳的迎角长时间地滞空，长距离地飞 行，适当的重心位置大约应该在距离飞机前首 1/3 机长处。如果飞机飞行的速度过快，可以将 重心的位置
9、适当后移。比如，可以将飞机的尖头 向后翻折，变尖头为平投，折叠地机鼻不但起了将重心后移的目的，还使飞机获得了 一定的抗撞击性，多次飞行，或与障碍物碰撞后也能保持机首的形状。如果这样重心 的位置仍不理想，那还可以适当地给飞机配重，小铅块、橡皮泥、胶带纸、会形针都 可以，不过这可能也冒犯了某些坚持传统设计的纯化论者。这些人主张不使用胶带和 加固装置，不对纸张进行裁剪，而保证纸飞机使用一张完整的白纸折出。那么，怎么才能找到适当的重心位置呢？那需要耐心地试飞，水平或稍微向下轻 轻抛出，观察飞机的飞行轨迹。如果轨迹如 1 所 示说明机头过重，重心太靠前，飞机急速下坠； 若有 2 之情况，则示机尾过重，使
10、飞机飞行中尾 部下沉，爬升一段距离后，初试速度耗尽，飞机 也将急速坠毁。多次试滑，直至调整到手掷飞机 可以依 3 轨迹线滑翔而且平缓下降为止。一架完美的纸飞机必须能够最大限度的减少阻力，提高升力，才能做到飞行距离 和滞空时间完美地统一。要做到这些，除了拥有优良的设 计和轻巧的手工外，最重要的是耐心加细微调整。以上所 讲的也只是粗浅地讨论了一点折飞机的心得，如果没有动 手反复的推敲，那也只是纸上谈兵，不可能拥有高超的折 飞机技术，这也正验证了实践出真知的道理。让我们去寻找午后草场上的上升气流，掷出精心折好 的纸飞机，享受它优雅滑翔的感觉吧。312上反角前视图“T”型“Y”型第 4 页 共 4 页
