航模DIY-群基础知识(翼型)
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第一步,整体设计1、确定翼型我们要根据模型飞机的不同用途去选择不同的翼型。
翼型很多,好几千种。
但归纳起来,飞机的翼型大致分为三种。
一是平凸翼型,这种翼型的特点是升力大,尤其是低速飞行时。
不过,阻力中庸,且不太适合倒飞。
这种翼型主要应用在练习机和像真机上。
二是双凸翼型。
其中双凸对称翼型的特点是在有一定迎角下产生升力,零度迎角时不产生升力。
飞机在正飞和到飞时的机头俯仰变化不大。
这种翼型主要应用在特技机上。
三是凹凸翼型。
这种翼型升力较大,尤其是在慢速时升力表现较其它翼型优异,但阻力也较大。
这种翼型主要应用在滑翔机上和特种飞机上。
另外,机翼的厚度也是有讲究的。
同一个翼型,厚度大的低速升力大,不过阻力也较大。
厚度小的低速升力小,不过阻力也较小。
实际上就选用翼型而言,它是一个比较复杂、技术含量较高的问题。
其基本确定思路是:根据飞行高度、翼弦、飞行速度等参数来确定该飞机所需的雷诺数,再根据相应的雷诺数和您的机型找出合适的翼型。
还有,很多真飞机的翼型并不能直接用于模型飞机,等等。
这个问题在这就不详述了。
机翼常见的形状又分为:矩形翼、后掠翼、三角翼和纺锤翼(椭圆翼)。
矩形翼结构简单,制作容易,但是重量较大,适合于低速飞行。
后掠翼从翼根到翼梢有渐变,结构复杂,制作也有一定难度。
后掠的另一个作用是能在机翼安装角为0度时,产生上反1-2度的上反效果。
三角翼制作复杂,翼尖的攻角不好做准确,翼根受力大,根部要做特别加强。
这种机翼主要用在高速飞机上。
纺锤翼的受力比较均匀,制作难度也不小,这种机翼主要用在像真机上。
翼梢的处理。
由于机翼下面的压力大于机翼上面的压力,在翼梢处,从下到上就形成了涡流,这种涡流在翼梢处产生诱导阻力,使升力和发动机功率都会受到损失。
为了减少翼梢涡流的影响,人们采取改变翼梢形状的办法来解决它。
2、确定机翼的面积模型飞机能不能飞起来,好不好飞,起飞降落速度快不快,翼载荷非常重要。
一般讲,滑翔机的翼载荷在35克/平方分米以下,普通固定翼飞机的翼载荷为35-100克/平方分米,像真机的翼载荷在100克/平方分米,甚至更多。
航模基础知识点整理一、两个概念1、模型飞机:是飞机,可以飞行,就是我们平时所说的航模。
2、飞机模型:是模型,不能飞行,常用来做装饰品使用。
二、飞机的分类飞机的分类方法有很多,各种不同的分类方法结果也各不相同。
常用的方法有:1、按机翼的位置分为:上单翼、中单翼、下单翼等2、按起落架的位置分为:前三点、后三点等3、按电机的位置分为:前拉机、腰推机、尾推机、背推机等4、按动力分为:电动、油动、无动力等三、飞机的组成1、机翼:为飞机提供升力,飞机飞行时的横向安定。
2、尾翼:分为水平尾翼和垂直尾翼。
分别负责飞机的俯仰安定和方向安定。
3、副翼:在机翼后缘的外侧,两侧各一个,转动方向相反,控制飞机的左右滚转。
4、升降舵:在水平尾翼的后缘,两侧各一个,转动方向相同,控制飞机的上下俯仰。
5、方向舵:在垂直尾翼的后缘,控制飞机的左右偏转。
四、机翼与翼型1、翼型:是设计出来产生升力的机翼剖面形状。
除了机翼,螺旋桨和尾翼也有翼型。
2、常见的翼型种类:平凸翼型、双凸翼型(当上下凸起对称时称为对称翼型)五、电子设备1、电机:为飞机提供动力,分为有刷和无刷两种。
航模多采用外转子无刷电机。
常用型号:2212 1400KV注:2212为电机的尺寸,1400KV表示该电机在某一电压U下每分钟能转1400U转(例:该电机在12v电压下每分钟可转1400×12=16800转)2、电调:又称电子调速器,用来给接收机供电和控制电机的转速。
常用型号:40A注:40A表示其可承受的最大电流为40A。
3、舵机:是一个根据遥控信号来决定舵面偏转角度的器件。
4、电池:为飞机提供能量。
常用型号:3S1500mah11.1V25C注:3s表示三片电芯串联 11.1V为其使用时的最低电压1500mah为电池容量 25C为其放电倍率电池使用电压范围11.1-12.6v,>12.6V称为过冲,<11.1V称为过放。
5、遥控器和接收机(1)遥控器分类:美国手(左手油)、日本手(右手油)、其他手(2)工作频率:常用的为 2.4GHz 其他还有FM频率(36MHz\72MHz等)(3)接收机连线方式:一副翼、二升降、三油门、四方向6、测电器(BB响):用来测量电池的电压,使用时将电池插头铁片向上,将测电器最左侧针插入其中。
(1)伯努利原理如果两手各拿一张薄纸,使它们之间的距离大约4~6厘米。
然后用嘴向这两张纸中间吹气,你会看到,这两张纸不但没有分开,反而相互靠近了,而且用最吹出的气体速度越大,两张纸就越靠近。
从这个现象可以看出,当两纸中间有空气流过时,压强变小了,纸外压强比纸内大,内外的压强差就把两纸往中间压去。
中间空气流动的速度越快,纸内外的压强差也就越大。
(2)机翼升力原理飞机机翼地翼剖面又叫做翼型,一般翼型的前端圆钝、后端尖锐,上表面拱起、下表面较平,呈鱼侧形。
前端点叫做前缘,后端点叫做后缘,两点之间的连线叫做翼弦。
当气流迎面流过机翼时,由于机翼地插入,被分成上下两股。
通过机翼后,在后缘又重合成一股。
由于机翼上表面拱起,是上方的那股气流的通道变窄。
根据气流的连续性原理和伯努利定理可以得知,机翼上方的压强比机翼下方的压强小,也就是说,机翼下表面受到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大,这个压力差就是机翼产生的升力。
(3)失速原理在机翼迎角较小的范围内,升力随着迎角的加大而增大。
但是,当迎角加大到某个值时,升力就不再增加了。
这时候的迎角叫做临界迎角。
当超过临界迎角后,迎角再加大,阻力增加,升力反而减小。
这现象就叫做失速。
产生失速的原因是:由于迎角的增加,机翼上表面从前缘到最高点压强减小和从最高点到后缘压强增大的情况更加突出。
当超过临界迎角以后,气流在流过机翼的最高点不多远,就从翼表面上分离;了,在翼面后半部分产生很大的涡流,造成阻力增加,升力减小。
(4)人工扰流方案要推迟失速的发生,就要想办法使气流晚些从机翼上分离。
机翼表面如果是层流边界层,气流比较容易分离;如果是絮流边界层,气流比较难分离。
也就是说,为了推迟失速,在机翼表面要造成絮流边界层。
一般来说,雷诺数增大,机翼表面的层流边界层容易变成絮流边界层。
但是,模型飞机的速度很低,翼弦很小,所以雷诺数不可能增大很大。
要推迟模型飞机失速的发生,就必须要想别的办法。
航模的基本原理和基本知识航模是一种模拟真实飞行的模型飞机,其基本原理和基本知识包含以下几个方面:一、模型飞行原理:1.大气动力学原理:航模飞行时受到气流的作用,包括升力、阻力、重力和推力等力的相互作用。
模型飞机需要通过翼面产生升力来维持飞行高度,并通过推力提供动力。
2.控制原理:航模飞机通过控制表面(如方向舵、升降舵、副翼等)的运动来改变其姿态和方向。
操纵杆和舵机通过电子信号传输,实现对控制表面的精确控制。
3.飞行稳定原理:航模飞行过程中需要保持一定的稳定性。
包括静稳定和动态稳定两个方面。
定翼航模通过设置翼面的远心点位置来实现静态稳定性,而控制面的设计和操纵杆的操作则保证动态稳定。
二、模型飞机的组成部分及功能:1.机身:模型飞机的主要结构,包括机翼、机身和尾翼。
机身主要用于容纳电子设备和动力系统。
2.机翼:模型飞机的升力产生部分,具有翼型、翼展和翼面积等特征,通过改变翼面的攻角来产生升力。
3.尾翼:包括升降舵、方向舵和副翼。
升降舵用于控制模型飞机的上升和下降,方向舵用于控制模型飞机的左右转向,副翼用于控制模型飞机的横滚运动。
5.舵机:用于控制模型飞机的控制表面,将电子信号转换为机械运动。
6.遥控系统:遥控器和接收机组成的遥控系统用于控制模型飞机的姿态和方向。
三、航模飞行的基本知识:1.飞行理论:了解飞行原理、飞行姿态和飞行控制等相关理论知识,包括升力、阻力、重力、推力、迎角、侧滑等概念。
2.翼型知识:了解不同翼型的特征和表现,掌握常见的对称翼型、半对称翼型和弯曲翼型。
3.翼展和翼面积:翼展影响飞机的横向稳定性和机动性能,翼面积影响飞机的升力产生能力。
4.飞行控制知识:包括副翼、升降舵和方向舵的操作原理、机动动作和配平技巧等。
5.飞行安全知识:了解飞行场地的选择、飞行规则以及飞行器的安全性维护等方面的知识。
6.电子设备知识:了解遥控器、接收机、舵机、电机和电池等电子设备的基本原理和使用方法。
总结:航模的基本原理是依靠大气动力学原理和控制原理来模拟真实的飞行。
航模基础知识要点航模是指模仿真实飞机原理和结构,通过模型制作的飞行器。
它可以飞行、模拟飞行和进行相关实验,并在飞行过程中采集数据。
航模制作是一门综合性比较强的学科,需要涉及飞行原理、空气动力学、材料科学、机械工程等多个学科的知识。
下面是航模基础知识的要点介绍。
一、飞行原理:1.升力的产生:航模的飞行依靠翅膀产生的升力。
升力的产生与机翼的气动特性有关,如充气方式、翼型、机翼横断面、机翼悬挂方式等。
2.推力的产生:推力的产生与发动机和螺旋桨有关。
常见的推力方式有喷气推力和螺旋桨推力。
3.驱动方式:航模的驱动方式有遥控和自动驾驶两种。
遥控驱动需要通过遥控设备来控制航模的运动,而自动驾驶是指通过预设的程序或传感器来控制航模的运动。
二、材料科学:1.结构材料:航模的结构通常采用轻质材料,如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等,以实现轻量化和强度要求。
2.制造工艺:航模的制造工艺包括模具制作、材料选择、剪裁、分层和成型等。
模具的制作要求精度高,以保证航模的几何形状和表面光洁度。
3.节能材料:航模中还广泛应用了一些具有节能特性的材料,如空气动力学中的流线型设计、减阻材料等,以增加航模的飞行效率。
三、控制系统:1.操纵系统:航模的操纵系统包括遥控器、舵机、控制杆等。
通过操纵杆控制舵机的运动,进而控制航模的姿态。
2.自动控制系统:航模的自动控制系统通常包括航向控制、高度控制和速度控制等。
通过预设的程序或传感器来实现航模的自动控制。
四、空气动力学:1.升力与阻力:航模在飞行时会受到气流的作用,其中最重要的是升力和阻力。
升力使航模能够飞行,在设计航模时需要根据升力和重力平衡关系来确定机翼的形状和大小。
阻力会影响航模的速度和飞行续航能力,因此需要进行降低阻力的设计。
2.气动性能:航模的气动性能取决于机翼的几何形状、气动特性和航模的重量。
要提高航模的气动性能,需要注意机翼和机身的流线型设计,减小飞行阻力。
五、航模制作与调试:1.比例缩小:航模制作时需要考虑飞机模型与真实飞机的比例关系,以保证航模的结构和空气动力学特性与真实飞机相似。
机翼机翼是模型飞机产生升力的主要部件。
模型飞机性能的好坏往往决定于机翼的好坏,良好的机翼应该能产生很大的升力和很小的阻力,并有足够的强度和刚性,不容易变形而且容易制作。
决定机翼产生升力大小的因素很多,与机翼面积、速度等直接有关,不过这些因素往往不能够或不便于改变,譬如空气密度,我们不能改变;机翼两积、通常受到比赛规则的限制;飞行速度不容易控制,而且对竞时的模型飞机来说,速度愈小愈好。
这样一来,要想增大升力只能从增大升力系数着想了。
在减小机翼阻力方面也是这样,主要是设法减小机翼产生的阻力系数。
决定机翼升力系数及阻力系数的是机翼截面形状(即翼型)、机翼平面形状和当时的迎角。
好的翼型能够在同样的迎角下有较大的升力系数和较小的阻力系数,这两种系数的比值(称升阻比)可达到18以上。
一、翼型翼型就是机翼的截面形状。
现代模型飞机所用的翼型一般可分为六类:平凸型、对称型、凹凸型、双凸型、S型和特种型,如图3-1所示。
这六种翼型各有各的特点,每种翼型一般能符合某几种模型飞机的要求。
翼型各部分的名称如图3-2所示。
其中影响翼型性能最大的是中弧线(或中线)的形状、翼型的厚度和翼型厚度的分布。
中弧线是翼型上弧线与下弧线之间的距离中点的连线。
如果中弧线是一根直线与翼弦重合,那就表示这个翼型上表面和下表面的弯曲情况完全一样,这种翼型称为对称翼型。
普通翼型中弧线总是向上弯的,S翼型的中弧线成横放的S形。
要表示翼型的厚度、中弧线的弯曲度和翼型最高点在什么地方等通常不用长度计算,因为各种大小不同的飞机都可以用同样的翼型。
翼型形状如用具体长度表示,在设计计算时很不方便,现在的翼型资料对这些长度都用百分数表示,不用厘米或米来计算,基准长度是翼弦,例如翼型厚度是1.2厘米,弦长10厘米,那么翼型厚度用(1.2/10)来表示,即翼型厚度是翼弦的12%。
这样的表示方法很方便,不管用在大飞机或小飞机上,这种翼型的厚度始终是12%。
大家只要牢记基准长度是弦长便可以很容易算出实际的翼型厚度来,此外计算前后距离也用百分数,也以弦长为基准,而且都是从前缘做出发点。
劲鹰无人机航模基础知识简介1、飞机各部分的名称和作用模型飞机通常与载人的飞机一样,主要是由机翼、尾翼、机身、起落架和发动机这五个部分组成。
(1)机翼:是模型飞机在飞行时产生升力、克服飞机的重力,保证飞机离地、上升和在空中飞行时的横侧安定。
(2)尾翼:包含水平尾翼和垂直尾翼两部分。
水平尾翼是保持模型飞机飞行时的俯仰安定,垂直尾翼是保持模型飞机飞行时的方向安定。
水平尾翼上的升降舵可用来控制模型飞机的升降,垂直尾翼上的方向舵可用来控制模型飞机的飞行方向。
(3)机身:将模型的各部分联结成一个整体的主干部分叫机身。
同时机身内可以装载必要的控制机件,设备和燃料等。
(4)起落架:提供模型飞机起飞、着陆和停放的装置。
前部一个起落架,后面两面三个起落架叫做前三点式;前部两面三个起落架,后面一个起落架叫后做三点式。
(5)动力装置:它是模型飞机产生飞行动力的装置。
模型飞机一般常用的动力装置有:橡筋束、活塞式发动机、喷气式发动机、电动机。
典型的常规飞机一般都具有以上五个部分,但在特殊形式的飞机上也有例外,例如在滑翔机上就没有动力装置;在“飞翼”式飞机上没有水平尾翼和机身等。
2、一般飞机的操纵面和它们的作用(1)副翼:一般在机翼两端的后部,驾驶员通过操纵杆操纵副翼,可以使飞机左、右倾斜。
(2)升降舵:一般在水平尾翼的后部,驾驶员通过操纵杆,使升降舵上翘和下弯,可以使飞机抬头和低头。
(3)方向舵:一般在垂直尾翼的后部,驾驶员通过脚踏板,使方向舵左右偏转,可以使飞机向左转或右转。
3、空气和空气动力由于目前的模型飞机都是在大气中靠空气动力飞行的,因此在进行航模活动时要对空气和空气的流动规律做些初步了解。
(1)空气空气是无色透明的气体,在标准大气压气温为15℃的情况下,每立方米干燥空气的重量为1293克。
当物体和空气发生相对运动时,如我们迎风站在广场上被风吹,或是我们在无风时骑自行车前进,都会感到有风从前面吹来。
在这两种情况下,我们与空气发生了相对运动,空气向后推我们的力就叫“空气动力”。
一:性能设计作的好坏。
性能设计要用科学的理论指导,并需要通过细致地飞行实验进行验证。
特技模型飞机具有速度快,灵活的特点,但其灵活性一定要把握好。
特技模型飞机如果缺少灵活性,那么做动作就会迟钝,缺乏美感,而过于灵活又很难控制。
因此,在确保模型飞机灵活性的同时,还要求其具有一定的安定性,以确保良好的操纵,使模型飞机听话地让自已摆布。
在各类安定性中,俯仰安定性最为重要。
坏又是由俯仰平衡决定的。
如果飞机连平飞都飞不好,怎么能做好特技动作呢?俯仰安定性对正飞和倒飞没有差别,又能进一步保证倒飞和其它动作的稳定进行。
因此,多数特模型飞机安定性能要比其灵活性能高得多,这一点比较特殊。
二:选择机型要想设计一架好的 P3A-2模型飞机,首先要确定好机型。
上单翼飞机重心比较低,平飞时安定性较好,但不适应做特技动作的需要,例如“横滚”、“倒飞”、“侧飞”(P3A-2项目中没有“侧飞”)等动作的完成就很难控制住。
下单翼飞机重心靠上,灵活性高,做一些特技动作,例如“横滚”、“倒飞”等容易进入,因缺乏安定性,不容易平稳地控制住。
中单翼飞机重心取中,其重心基本上和机翼同处在一条轴线上。
因此,其灵活性和安定性兼故,更适应特技飞行的需要。
差别,而有些运动员在比赛中又不得不采用下单翼布局的飞机。
这是因为考虑到飞机本身体积小,接收设备体积大,机翼上称后,设备舱内过于狭小以至无法容纳下接收设备,这个问题在飞机结构设计这前就应考虑到。
其设计要求是:机身结构设计要合理紧凑和选择三:选择机翼首先,在翼型的选择上,以前不少人认为,象P3A-2这样的特技模型飞机具有速度高的特性,机翼的最大厚度应薄一些;因此,就片面地采用较薄的翼型,如NACA0012等。
孰不知P3A-2模型飞机只装置3'5cc发动机,拉力和飞行速度方面的条件有限,采用较薄的翼型并不能体现出这种翼型独有的优势,反而会增加不必要的麻烦。
这是由于机翼薄,前缘半径更加尖锐,临界迎角减小;尤其在速度跟不上的时候,模型飞机容易出现飘摆或失速的情况,大大影响了特技动作的质量。
航模机翼的翼型飞机为什么能够像鸟一样在天空中滑翔?其实很早人们都在惊奇鸟的飞翔了。
《诗经》在大雅中就有“鸢飞戾天,鱼跃于水”的诗句。
显示出人对飞鸟游鱼的羡慕以及人类的无奈。
航空先驱们正是从研究鸟的飞行原理开始学习飞翔的。
人们发现,鸟的翅膀在飞行使羽毛能够展开,并且翅膀下面是内凹而上方是凸起的。
1903年,美国的莱恃兄弟研制的有人动力飞机、 1908年法国的昂利·法尔门操纵的巴然·法尔门飞机都是双冀机,机翼也都是蒙布的并且具有薄的带有正弯度的翼型,它们都很象鸟翼的截面。
现在所研制的飞机基本上也是这种截面,都具有一定的向上凸起弧度,为什么机翼要做成这种形状呢?翼型与机翼的剖面机翼横截面的轮廓叫翼型或翼剖面。
截面取法有的和飞机对称平面平行,有的垂直于机翼横梁。
直升机的旋翼和螺旋桨叶片的截面也叫翼型。
翼型的特性对飞机性能有很大影响,选用最能满足设计要求,其中也包括结构、强度方面要求的翼型.是非常重要的。
为了适应各种不同的需要,航空前辈们发展了各种不同的翼型,从适用超音速飞机到手掷滑翔机的翼型都有。
100年来有相当多的单位及个人作有系统的研究,与模型有关的方面比较重要的发展机构及个人有:1、NACA:国家航空咨询委员会即美国太空总署(NASA)的前身,有一系列之翼型研究,比较有名的翼型是”四位数”翼型及”六位数”翼型,其中”六位数”翼型是层流翼。
2、易卜拉:易卜拉原先发展滑翔机翼型,后期改研发模型飞机翼型。
3、渥特曼:渥特曼教授对现今真滑翔机翼型有重大贡献。
4、哥庭根:德国一次大战后被禁止发展飞机,但滑翔机没在禁止之列,所以哥庭根大学对低速(低雷诺数)飞机翼型有一系列的研究,对遥控滑翔机及自由飞(无遥控)模型非常适用。
5、班奈狄克:匈牙利的班奈狄克翼型是专门针对自由飞模型,有很多翼型可供选择。
翼型各部分的名称翼型各部分的名称如图所示。
一般翼型的前端圆钝,后端尖锐,下表面较平,呈鱼侧形。
第一步,整体设计1、确定翼型我们要根据模型飞机的不同用途去选择不同的翼型。
翼型很多,好几千种。
但归纳起来,飞机的翼型大致分为三种。
一是平凸翼型,这种翼型的特点是升力大,尤其是低速飞行时。
不过,阻力中庸,且不太适合倒飞。
这种翼型主要应用在练习机和像真机上。
二是双凸翼型。
其中双凸对称翼型的特点是在有一定迎角下产生升力,零度迎角时不产生升力。
飞机在正飞和到飞时的机头俯仰变化不大。
这种翼型主要应用在特技机上。
三是凹凸翼型。
这种翼型升力较大,尤其是在慢速时升力表现较其它翼型优异,但阻力也较大。
这种翼型主要应用在滑翔机上和特种飞机上。
另外,机翼的厚度也是有讲究的。
同一个翼型,厚度大的低速升力大,不过阻力也较大。
厚度小的低速升力小,不过阻力也较小。
实际上就选用翼型而言,它是一个比较复杂、技术含量较高的问题。
其基本确定思路是:根据飞行高度、翼弦、飞行速度等参数来确定该飞机所需的雷诺数,再根据相应的雷诺数和您的机型找出合适的翼型。
还有,很多真飞机的翼型并不能直接用于模型飞机,等等。
这个问题在这就不详述了。
机翼常见的形状又分为:矩形翼、后掠翼、三角翼和纺锤翼(椭圆翼)。
矩形翼结构简单,制作容易,但是重量较大,适合于低速飞行。
后掠翼从翼根到翼梢有渐变,结构复杂,制作也有一定难度。
后掠的另一个作用是能在机翼安装角为0度时,产生上反1-2度的上反效果。
三角翼制作复杂,翼尖的攻角不好做准确,翼根受力大,根部要做特别加强。
这种机翼主要用在高速飞机上。
纺锤翼的受力比较均匀,制作难度也不小,这种机翼主要用在像真机上。
翼梢的处理。
由于机翼下面的压力大于机翼上面的压力,在翼梢处,从下到上就形成了涡流,这种涡流在翼梢处产生诱导阻力,使升力和发动机功率都会受到损失。
||航模基础知识手册资料针对无线电遥控类固定翼飞机2014.06.18注:航模入门知识虽然在贴吧、论坛都有,但比较散乱,在此将相关知识和经验整合,以方便爱好者学习使用。
文档由成都市各高校航模协会共同编写修订,部分专业知识源自网络。
由于知识和经验有限,难免有误或不足,若发现问题欢迎指出。
成都市高校航模交流群:157769127目录第一部分航模运动的基本介绍 (2)一、航模及航模运动 (2)二、国内航模运动发展 (2)三、航空模型竞赛................................................... .3第二部分航空模型(固定翼)类别 (3)一、练习机 (3)二、滑翔机 (3)三、特技机 (4)四、像真机 (4)第三部分航模的常用设备(电动) (4)一、电机 (4)二、电调 (5)三、舵机 (5)四、遥控器 (5)五、电池 (6)六、螺旋桨 (6)七、电子设备的选择和搭配 (7)第四部分航空模型结构与原理 (7)一、航模的组成及术语............................................... .7二、航模的飞行原理 (8)第五部分航模的调试与飞行 (9)一、航航模的调试 (9)。
二、航模的飞行...................................................... .10三、飞行操作注意事项 (11)第六部分航模飞行注意事项 (12)第一部分航模运动的基本介绍一、航模及航模运动航空模型是各种模型航空器的总称,多为遥控器控制的模型飞机,也有线操纵、自由飞等非遥控类,操作航模飞行也称为航空模型运动。
航模飞行和操作原理与真飞机相同,因此操控比较困难。
超市里售卖的遥控飞机操作较为简单,属于玩具类别。
较专业的遥控模型,在各方面都是相对复杂的,可控制升降舵、方向舵、副翼和引擎等。
初学者通常需要一段时间才能熟悉如何组装、调试和操控航模,并了解如何使用相关设备。
机翼机翼是模型飞机产生升力的主要部件。
模型飞机性能的好坏往往决定于机翼的好坏,良好的机翼应该能产生很大的升力和很小的阻力,并有足够的强度和刚性,不容易变形而且容易制作。
决定机翼产生升力大小的因素很多,与机翼面积、速度等直接有关,不过这些因素往往不能够或不便于改变,譬如空气密度,我们不能改变;机翼两积、通常受到比赛规则的限制;飞行速度不容易控制,而且对竞时的模型飞机来说,速度愈小愈好。
这样一来,要想增大升力只能从增大升力系数着想了。
在减小机翼阻力方面也是这样,主要是设法减小机翼产生的阻力系数。
决定机翼升力系数及阻力系数的是机翼截面形状(即翼型)、机翼平面形状和当时的迎角。
好的翼型能够在同样的迎角下有较大的升力系数和较小的阻力系数,这两种系数的比值(称升阻比)可达到18以上。
一、翼型翼型就是机翼的截面形状。
现代模型飞机所用的翼型一般可分为六类:平凸型、对称型、凹凸型、双凸型、S型和特种型,如图3-1所示。
这六种翼型各有各的特点,每种翼型一般能符合某几种模型飞机的要求。
翼型各部分的名称如图3-2所示。
其中影响翼型性能最大的是中弧线(或中线)的形状、翼型的厚度和翼型厚度的分布。
中弧线是翼型上弧线与下弧线之间的距离中点的连线。
如果中弧线是一根直线与翼弦重合,那就表示这个翼型上表面和下表面的弯曲情况完全一样,这种翼型称为对称翼型。
普通翼型中弧线总是向上弯的,S翼型的中弧线成横放的S形。
要表示翼型的厚度、中弧线的弯曲度和翼型最高点在什么地方等通常不用长度计算,因为各种大小不同的飞机都可以用同样的翼型。
翼型形状如用具体长度表示,在设计计算时很不方便,现在的翼型资料对这些长度都用百分数表示,不用厘米或米来计算,基准长度是翼弦,例如翼型厚度是1.2厘米,弦长10厘米,那么翼型厚度用(1.2/10)来表示,即翼型厚度是翼弦的12%。
这样的表示方法很方便,不管用在大飞机或小飞机上,这种翼型的厚度始终是12%。
大家只要牢记基准长度是弦长便可以很容易算出实际的翼型厚度来,此外计算前后距离也用百分数,也以弦长为基准,而且都是从前缘做出发点。
例如,翼型最高点在30%弦长处,那就表示翼型最高的地方离前缘的距离等于全翼弦的30%。
下面我们分别把翼型的画法、性能的表示法和性能的计算等问题加以讨论。
(一)翼型的画法适合于模型飞机上使用的翼型现在巳有一百多种,每种翼型的形状都不相同。
幸而每种翼型的形状都用同一办法(外形坐标表)表示,所以我们只要把翼型外形坐标表找到,这种翼型的形状便完全决定了。
某翼型坐标见表3-1。
所谓翼型坐标表是从翼型上下弧线选出一定的点,把这些点的坐标用弦长百分数表示所列成的表。
坐标的原点是前缘,计算百分数的基准长度是弦长,横坐标是翼弦;表3-1就是这样的表格,表格第一行(X)表示到前缘的距离,第二行(Y u)对应于第一行距离的翼型上弧线上的一点到翼弦的距离;第三行(Y d)是下弧线上一点到翼弦的距离,把所有这些点都在图上标出以后,用圆滑的线将各点连接起来便可以得到正确的翼型形状。
画翼型前,要首先决定翼弦的长度。
将弦长乘上表中的数字再除100就可以得出所需要的实际长度。
(1) 首光在纸上面一直线代表翼弦。
在线上量出翼弦的长度,例如15厘米,如图3-3l(a)所示。
(2) 在翼弦上接表3-1中第一行量出距离。
如第一行的30表示离前缘的距离是(30/100)⨯15即4.5厘米。
在翼弦上离前缘4.5厘米的地方轻轻地点上一点,依此类惟。
通过所有这些点画出垂直翼弦的线,如图3-3(b) 所示。
(3) 按表3-1中第二、第三行的数值将上弧与下弧的距离算出来。
例如,在离前缘4.5厘米的地方表中数字是11.65,上弧到翼弦的实际距离是11.65⨯15/100=1.76厘米。
表中第三行是-0.38,即下弧到翼弦距离是-0.38⨯15/100=-0.057厘米(负值表示这一点在翼弦下方)。
根据计算出来的数值便可以在刚才画好的垂直线上(离前缘 4.5厘米的那一根)点出两点:一点在翼弦上面离翼弦l.76厘米,另一点在翼弦下面,离翼弦0.057厘米,用同样的方法将各不同距离的上下弧各点都标出来,如图3-31(c)所示。
(4)将点出来的各点连成圆滑的曲线便可以得到翼型的形状,如图3-3(d)所示。
如果我们点出来的点不能连成连续圆滑的曲线时表示有错误:或者距离没有算好;或量最得不准确,正负号没有注意。
画出后的翼型最好与书中同一种翼型的形状对照一下,这样往往可以及时改正错误。
有其应掌握如何使用AutoCAD来画出翼型(详见“航空模型”),并在使用激光切割机时,对翼型实际加工厚的翼型进行修正。
(二)翼型的名称和牌号翼型的种类很多,形状各异,所以每种翼型都有一定名称或牌号。
以前的翼型多数是用发明者或研究机关的名称来命名,如:茹科夫斯基翼型、哥廷根翼型等。
模型飞机用的翼型也往往用发明者的名字表示,加汉斯汉申翼型、古布菲翼型等。
航模爱好者常用翼型的来源不外乎两个方面:(1) 一些国家的航空研究机构经过风洞试验的翼型。
这些翼型资料往往还附有特性曲线。
(2) 航模爱好者自己设计和改进的翼型。
这类翼型一般都是经过模型飞机的实际飞行并证明性能较好的,当然也有一些是经过风洞试验的翼型。
航模爱好者自己设计的翼型常常用集体的名称或设计者的名字再加上它的序号来表示。
例如:BH-l0,其中“BH ”是“北航”(原北京航空学院)汉语拼音的缩写字母,数字“10”是所试验的第10种翼型。
在航模爱好者设计的翼型中,要着重介绍的是“B ”系翼型(或称“Б”系翼型)。
它是匈牙利著名的航模爱好者班尼狄克设计的翼型,采用4~5位数字来表示翼型的几何特性。
例如,在翼型B-12307-b 或(Б-12307-b)和B-6556-d 中:第一、第二位数字表示翼型的最大相对厚度,前一种翼型的12表示厚度为12%弦长,后一种翼型的6,表示是6%弦长。
中间两位数字表示翼型中弧线最高点距前缘的距离、30和55各表示等于30%和50%弦长。
最后一位数字表示中弧线最大弯度。
7和6各表示等于7%和6%弦长。
在B 系翼型数字后面往往附有一个小写的拉丁字母,用来表示中弧线的类型,它的含义是:a 一中弧线是圆弧曲线;b -中弧线是椭圆曲线;c -中弧线由椭圆曲线和双曲线组合而成;d -中弧线为任意曲线;e -翼型上、下弧线在尾部重合为一条线;f -翼型后缘部分很厚,最后突然变尖:;用这种翼型的机翼,后缘的强度和刚度一定要注意加强。
因为在翼型厚废和中弧线弯度相同的条件下,可设计出很多翼型、因此,在后面这个小写字母的后面还可加上分母数字。
例如B-835-b ,B-8356-b/2及B-8356-b/3等,它们用来表示设计的先后次序。
航空研究机构试验的翼型有些也可以用在模型飞机上。
这些经某些国家航空研究机构试验而得的翼型,都采用研究单位名称的缩写字为“姓”,并用表示试验系列或编号的数码或字母作为“名”。
例加Clark-Y (克拉克-Y)(美国);哥廷根499或Go-499 (德固);MV A-321 (德国);ЦАГИ-731 (前苏联)。
这里要着重介绍美国国家航空航天局的前身NACA 研究的一系列翼型。
他们研究过的翼型很多,也采用数字表示翼型的几何特性,在模型飞机上常用的NACA 翼型分两个系列,即4位数字翼型和5位数字翼型。
现以4位数字翼型NACA -6409、NACA-23012为例,将有关数字的含义说明如下:第一位数字表示中弧线最大弧高,6就是6%翼弦长度; 第二位数字表示中弧线最大弧高的位置,4表示往40%翼弦长度 (从前缘向后量);第三、第四位数字表示翼型最大厚度,09即9%翼弦长度,这类翼型最大厚度都在30%的地方,4位数字翼型都这样,所以不再标出来。
根据这个规律可以知道,NACA 一6412翼型与NACA-6409翼型基本上相同(中弧线完全相同),只是前者的最大相对厚度不是9%,而是12%。
如果第一、第二两位数字是0,表示这类翼型是对称翼型。
如NACA-0009表示是最大相对厚度9%的班尼狄克翼型代号的几何特性含义第一、二位数字表示翼型的最大相对厚度为12%弦长。
第一、二位数字表示翼型的最大相对厚度为6%弦长。
中间二位数字表示翼型中弧线最高点距前缘的距离为30%弦长。
中间二位数字表示翼型中弧线最高点距前缘的距离为55%弦长。
最后一位字母表示中弧线的类型,b为椭圆曲线。
最后一位数字表示中弧线最大弯度是7%的弦长。
最后一位字母表示中弧线的类型,d为任意曲线。
最后一位数字表示中弧线最大弯度是7%的弦长。
NACA 翼型代号的几何特性含义第3、4位数字表示翼型的最大相对厚度为9%弦长。
第2位数字表示翼型中弧线最高点距前缘的距离为40%弦长。
第1位数字表示翼型中弧线最大弧高为6%弦长。
对称翼型。
NACA翼型不但在真飞机上使用很广,在模型飞机上也常常采用。
如NACA-6409、NACA一6412、NACA一0018、NAC4一23012等都是常用的模型翼型。
除此之外,在模型飞机上还采用了一些对现有翼型加以改进而得的“新”翼型。
例如1/2NACA(6406+6409) 或写作NACA-6407.5,这是将两个中弧线相同但厚度不同的翼型相加,取其最大相对厚度平均值而得到的“新翼型”。
MV A-301-75,即保持MV A-301翼型中弧线不变而把厚度改薄到原来的75%。
克拉克-Y-6%,是将最大相对厚度为11.7%的克拉克-Y翼型减薄到6%的“新翼型”。
实际上这些翼型的中弧线也改变了。
(三)翼型性能的表示法翼型的性能就是指翼型在各种不同迎角时所产生的升力系数、阻力系数和压力中心的位置。
表示这三种数据的方法很多,有的用表格的形式,有的用曲线的形式,其中以后者最普遍,使用也最方便。
l. 升阻特性表示翼型性能的曲线有很多种。
最常见的是所谓升力系数曲线、阻力系数曲线和极曲线(亦称李林达曲线)。
升力系数曲线在第二章巳提过,这种曲线的横坐标表示迎角α,纵坐标表示升力系数C L,如图3-4所示。
从曲线上可以直接查到不同迎角时的升力系数,机翼的零升力迎角(用αo表示,通常是负值),临界迎角αc r和最大升力系数C Lmax。
阻力系数曲线与升力系数曲线相似。
横坐标是迎角α,纵坐标是翼型的阻力系数C D。
这个曲线表示在不同迎角时翼型产生阻力系数的大小。
还有一种翼型的性能曲线称为极曲线。
极曲线与以上两种曲线不同,这种曲线的横坐标表示翼型的阻力系数,纵坐标表示升力系数,在曲线上标出迎角的大小,如图3-5所示。
利用这种曲线可以很迅速地同时查到一定迎角下的升力系数和阻力系数。
譬如从图上可查到这种翼型在迎角6︒时的升力系数是0.80,阻力系数是0.078(相当于雷诺数84000的曲线)。