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1、、航空模型的根本原理与根本知识1） 航空模型空气动力学原理1、力的平衡飞行中的飞机要求手里平衡，才能平稳的飞行。假如手里不平衡，依牛顿第二定 律就会产生加速度轴力不平衡那么会在合力的方向产生加速度。飞行中的飞机受 的力可分为升力、重力、阻力、推力（如图1-1儿升力由机翼提供，推力由引 擎提供，重力由地心引力产生，阻力由空气产生，我们可以把力分解为两个方向 的力，称X及y方向当然还有一个z方向，但对飞机不是很重要，除非是在 转弯中），飞机等速直线飞行时x方向阻力与推力大小一样方向相反，故x方向 合力为零，飞机速度不变，y方向升力与重力大小一样方向相反，故y方向合力弯矩不平衡那么会产生旋转加速度，
2、在飞机来说，X轴弯矩不平衡飞时机滚 转，Y轴弯矩不平衡飞时机偏航、Z轴弯矩不平衡飞时机俯仰（如图1-2 ）。伯努利定律是空气动力最重要的公式，简单的说流体的速度越大，静压力 越小，速度越小，静压力越大，流体一般是指空气或水，在这里当然是指空气， 设法使机翼上部空气流速较快，静压力那么较小，机翼下部空气流速较慢，静压 力较大，两边互相较力（如图1-3）,于是机翼就被往上推去，然后飞机就飞起 来，以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走，一个流经机 翼的上缘，另一个流经机翼的下缘，两个质点应在机翼的后端相会合（如图 1-4），经过仔细的计算后觉察如依上述理论，上缘的流速不够大，机翼应
3、该无 法产生那么大的升力，如今经风洞实验已证实，两个相邻空气的质点流经机翼上 缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘（如图1-5 ）。-11-i图1-5圖1-4图1-4圖1-5-升力的錯誤理論-真空圖1-63、翼型的种类全對稱圖3-2半對稱內凹翼克拉克YS型翼1全对称翼：上下弧线均凸且对称。2半对称翼：上下弧线均凸但不对称。3克拉克Y翼：下弧线为一直线，其实应叫平凸翼，有很多其它平凸翼型，只是 克拉克Y翼最有名，故把这类翼型都叫克拉克Y翼，但要注意克拉克Y翼 也有好几种。4S型翼：中弧线是一个平躺的S型，这类翼型因攻角改变时，压力中心较不变 动，常用于无尾翼机。5内凹翼：下弧线在翼弦在线，升
4、力系数大，常见于早期飞机及牵引滑翔机，所 有的鸟类除蜂鸟外都是这种翼型。根本航模的翼型选测规律： 1薄的翼型阻力小，但不合适高攻角飞行，合适高速机。2厚的翼型阻力大，但不易失速。3练习机用克拉克Y翼或半对称翼，因浮力大。4特技机用全对称翼，因正飞或倒飞差异不大。5斜坡滑翔机用薄一点翼型以增大滑空比。6 3D特技机用前缘特别大的翼型以便高攻角飞行。4、飞行中的阻力 一架飞行中飞机阻力可分成四大类：1磨擦阻力：空气分子与飞机磨擦产生的阻力，这是最容易理解的阻力但不很重 要，只占总阻力的一小部分，当然为减少磨擦阻力还是尽量把飞机磨光。2形状阻力：物体前后压力差引起的阻力，平常汽车广告所说的风阻系数就
5、是指 形状阻力系数（如图3-3 ）,飞机做得越流线形，形状阻力就越小，尖锥状 的物体形状阻力不见得最小，反而是有一点钝头的物体阻力小，读者假如 有时机看到油轮船头水底下那部分，你会看到一个大头，高级滑翔机大部3诱导阻力：机翼的翼端部因上下压力差，空气会从压力大往压力小的方向挪动,部份空气不会规规矩矩往后挪动，而从旁边往上翻，因此在两端产生涡流（如图3-4）,因此产生阻力，这现象在飞行表演时，飞机翼端如有喷烟时 可看得非常清楚，你可以注意涡流旋转的方向（如图3-5 ）,1图3-6）是NASA 的照片，可看见壮观的涡流，因为这种涡流延伸至程度尾翼时，从程度尾翼的观点气流是从上往下吹，因此会减小程度
6、尾翼的攻角，也就是说程度尾翼的攻角实际会比拟小，1图 3-6）只不过是一架小飞机，如像类似747 这种大家伙起飞降落后，小飞机要隔一阵子才能起降，否那么飞入这种涡流，后果不堪设想，这种阻力是因为涡流产生，所以也称涡流阻力。往後上翻的氣流圖3-4氣流流向k VSVN 9-E9-Sg4寄生阻力：所有控制面的缝隙（如主翼后缘与副翼间）、主翼及尾翼与机身接合处、机身开孔处、机轮及轮架、拉杆等除本身的原有的阻力以外，另外衍生出来的阻力（如图3-7, 3-8 ）。厶寄生阻力圖3-7寄生阻力圖3-8副翼機翼後緣一架飞机的总阻力就是以上四种阻力的总合,但飞机的阻力互相影响的,以上的 分类只是让讨论方便而已,另
7、外诱导阻力不只出如今翼端,其它舵面都会产生, 只是翼端比拟严重,磨擦阻力、形状阻力、寄生阻力与速度的平方成正比,速度 越快阻力越大，诱导阻力那么与速度的平方成反比（如图3-9）,所以要减少阻 力的话,无动力飞机重点在减少诱导阻力,高速飞机重点在减少形状阻力与寄生 阻力。翼面负载就是主翼每单位面积所分担的重量，这是评估一架飞机性能很重要的指 针，模型飞机采用的单位是每平方公寸多少公克g/dm2 ),实机的的单位那么 是每平方公尺多少牛顿N/m2 ),翼面负载越大意思就是一样翼面积要负担更大 的重量，假如买飞机套件的话大部分翼面负载都标示在设计图上，计算翼面负载 很简单，把飞机(全配重量不加油)秤
8、重以公克计，再把翼面积计算出来以平方 公寸计(一般为简化计算，与机身结合部分仍算在内)两个相除就得出翼面负 载，例如一架30级练习机重1700公克，主翼面积30平方公寸，那么翼面负载 为56.7 g/dm2。练习机一般在5070左右，特技机约在6090，热气流滑翔机3050，像真机110 以内还可忍受，牵引滑详机约1215左右，6、展弦比从雷诺数的观点机翼越宽、速度越快越好，但我们不要忘了阻力，短而宽的机翼 诱导阻力会消耗你大部分的马力。飞机要有合适的展弦比，展弦比A就是翼展L 除以平均翼弦b(A=L/b), L与b单位都是cm，假如不是矩形翼的话我们把右边 上下乘以L，得A=L2 / S，S
9、是主翼面积，单位是cm?，这样不用求平均翼弦，一般合适的展弦比在57左右，超过8以上要特别注意机翼的构造，药加强记忆强度，否那么，一阵风就断了。滑翔机实机的展弦比有些高达30以上。如前所述磨擦阻力、形状阻力与速度的平方成正比，速度越快阻力越大，诱导阻 力那么与速度的平方成反比，所以高速飞机比拟不考虑诱导阻力，所以展弦比低， 滑翔机速度慢，采高展弦比以降低诱导阻力，最典型的例子就是U2 1如图3-15 ） 跟F104 （如图3-16 ）,U2为高空侦察机，为长时间翱翔，典型出一次任务约1012 小时，U2展弦比为10.5, F104为高速拦截机，速度达2倍音速以上，展弦比4.5, 自然界也是如此
10、，信天翁为长时间遨翔，翅膀展弦比高，隼为掠食性动物，为求 高速、灵敏，所以展弦比低。團3-15 （NASA照片）圖 3-16 （NASA照片）滑翔机没有动力，采取高展弦比以降低阻力是唯一的方法，展弦比高的机翼一般 翼弦都比拟窄，雷诺数小，所以要仔细选择翼型，防止过早失速，另外高展弦比 代表滚转的转动惯量大，所以也不要指望做出滚转的特技了。7、翼面翼平面即是主翼平面投影的形状，当我们已假定飞机重量、翼面负载后，主翼面 积即可算出，展弦比亦已大致决定，这时就要确定主翼平面形状，考虑的因素有 1失速的特性、2应力分布、3制作难易度、4美观，模型飞机的速度离音速还差 一大截，不须考虑空气压缩性，也没有
11、前后座视野的问题，所以后掠翼不需考虑， 当然为美观或像真机除外，常见的平面形状及特性如下：1矩形翼：（如图4-1 从左至右翼弦都一样宽，练习机常用的形状，因为制作简单，失速的特性是从中间开场失速，失速后容易补救。圖4-12和缓的锥形翼：（如图4-2）从翼根往翼端渐缩，制作难易度中等，合理的翼面应力分布，缓和的翼端失速，特技机最常见的意形式。圖4-23锋利的锥形翼：（如图4-3 ）同样从翼往翼端渐缩，但翼端极窄，恶劣的的翼端失速。圖4-34椭圆翼：（如图4-4）制作难度高，最有效率的翼面应力分布，翼端至翼根同时失速，这也是天上最优美的翼面形式。机翼先失速的位置跟部分升力系数与平均升力系数的比值有
12、关，比值大的地方先失速，另因升力分布于所有翼面，机翼的剪应力及弯矩应力会从翼端往翼根处累积，所以飞机构造失败在空中折翼都在靠机身处，矩形翼构造应力分不就很不经 济，靠翼端处构造过强，增加无谓的重量，锥形翼、椭圆翼就比拟经济，此外从 图面也可看出矩形翼的诱导阻力比拟大，即使翼端的面积大效率也不好。锋利的锥形翼翼端极窄，雷诺数小，且因为翼弦短，同样精度下制作时攻角误差 大，翼端很容易失速，翼端失速后就从先失速的一端先往下掉，而且不见得救得 回来，所以做Ju87像真机那类飞机要特别注意。主翼平面形状不需要一成不变的为锥形翼或椭圆翼，可以依需求、制作难易度及 美观采取各种组合。2）遥控系统随着我们身边
13、的电子产品的不断更新 我们身边的电子讯号干扰日趋严重 对 航模业来影响越来越严重 之前的遥控器和遥控模型之间是采用100MHz以下的 频度来通讯的如今的电子讯号对低频段的干扰是很严重的而且100MHz的通 讯间隔有限。数字无线通讯技术的不断开展 越来越多的航模厂商的把目光投 向ISM频段尤其是全球免费频段2.4G的数字无线传输模块上。而传统的模拟低 频无线航模远控系统日益受到信号干扰严重、通讯间隔有限、同场信道少等缺点 的制约。飞机模型的无线电遥控，是指利用无线电波传送操作者对模型动作的指令模型根据指令做出 各种飞行姿态。用无线电技术对模型进展飞行控制的史，可以追溯到第二次世界大战以前。 不过
14、，由于当时民间。用无线电制航模面临非常复杂的法律手续，而且当时的遥控设备既笨 重又极不可，因此，遥控航模未能推广开来到了本世纪60年代初期，随着电子技术开展， 各种应用于航模控制的无线电设备也开场普及，时至今日，无线遥控设备已广泛地用于各种 航空、航海和陆上模型。以四通道比例遥控设备系统为例，它由发射机、接收机、舵机、电源等部分组成。滙逍微调图 遥淒核型飞虬用1通道比例遽拯谄备吝部井宕瓷图1所示的，是4通道比例遥控设备发射机的外型和各部分名称。在发射机的面板上，有两 根分别控制1、2通道和3、4通道动作指令的操纵秆，以及与操纵杆动作相对应的4个微调 装置。在发射机底部，设置有4个舵机换向开关，
15、分别用于变换舵机摇臂的偏转方向。接收机甸服索统粗就图2所示的，是接收机和舵机以及接收机电源装置，其中接收机用来接收从发射机传来的指 令信号，经处理后，指挥舵机作出与发射机指令相对应的动作。电池组给接收机和舵机提供 工作能源，它由4节普通5号干电池串联而成。假如是电动航模那么将其中一个舵机换为电 子调速器俗称电调电子调速器连接电源和电机，而且接收机也直接由电子调速器连接 的电源供电。中立丿右z -i:亠就幵嫌纵杆时: 亠r-中立悝进可曲肾：乜邑_J I所谓比例控制，简单说来，就是当我们把发射机上的操纵杆由中立位置向某一方向偏移 一角度时，与该动作相对应的舵机摇臂也同时偏移相应的角度，舵机摇臂偏转角度与发射机 操纵杆偏移角度成比例图3显示了发射机执行舵机与飞机模型舵面的动作关系。当发射机 操纵杆（或对应的微调杆）往左、右偏转或回复中立时，执行舵机的摇臂也随之相应地往左、 右偏转或回复
