初级橡筋动力模型调试经验谈

2019-03-18 07:08董洪峰
航空模型 2019年4期
关键词:机头模型飞机拉力

董洪峰

2019年1月,昆山俊龙青少年科技社团组织了10多位科技教师,赴江西吉安开展了为期一周的科技教师实践能力(航空模型)专项培训班。除了航空模型理论学习外,还组织老师们进行了弹射和橡筋动力两款模型飞机的制作和调试。在这一实践过程中,笔者发现,在广大基层学校开展航空模型普及教育时,因为长期使用套材,老师们对一些基础知识并没有了解和掌握,所以在模型的调整试飞中经常出现一些具有普遍性的问题。

作为一项在学校开展得比较普及的航空模型项目,橡筋动力模型飞机在“飞北”等全国青少年航空航天模型教育竞赛中设有多个相关项目,深受广大基层老师和学生的喜爱。这些项目往往采用套材化的器材,在普及推广、降低制作难度方面起到了积极作用。但过于成品化的器材,使老师和学生养成了“快餐式”的组装飞行习惯,减弱了学生对橡筋动力模型飞机飞行原理的学习效果,也让他们失去了探索调试模型的乐趣。

为此,笔者结合自己多年来从事航空模型辅导工作的经历以及在基层指导橡筋动力模型飞机项目的体会,以“飞北”比赛中使用的几款模型为重点,分享初级橡筋动力模型飞机调试中的一些经验,希望对从事这项工作的老师有所帮助和借鉴。

一、模型的分类和规定

橡筋动力模型飞机是指由橡筋材料提供动力,通过空气动力作用为翼面(保持不变,不包括扑翼机)提供升力的一种航空模型。即模型通过释放预先绕制的橡筋带动螺旋桨转动,产生动力向前运动,利用机翼在空气中运动时产生的升力在空中飞行,然后转入滑翔。以模型留空时间的长短评判成绩。

按照中国航空运动协会制定的比赛规则,橡筋动力模型飞机分为F1B(国际级橡筋动力模型飞机)、P1B-2(二级橡筋动力模型飞机)、P1B-1(一级橡筋动力模型飞机)、P1B-0(零级橡筋动力模型飞机)等几个级别。

F1B国际级橡筋动力模型飞机规定:升力面积17-19平方分米、不合橡筋的模型重量不小于200克、橡筋加润滑剂后的最大重量为30克,可以使用无线电操纵,但仅限于在迫降阶段使用。全国航空航天模型锦标赛设有此项目。

F1B国际级橡筋动力模型飞机出手瞬间

全國青少年比赛中的P1B-2橡筋动力模型飞机

P1B-2二级橡筋动力模型飞机规定:最小飞行重量80克、动力橡筋最大重量8克。全国青少年航空航天模型锦标赛设有这个项目。另外,国际比赛中还有FlG项目,规定动力橡筋最大重量为10克。

P1B-1一级橡筋动力模型飞机规定:最小飞行重量40克、动力橡筋最大重量4克;P1B-0零级橡筋动力模型飞机规定:最小飞行重量16克、动力橡筋最大重量2克。这两个项目一般在省、市级比赛或地方普及活动中设项,统称为初级橡筋动力模型飞机。

初级橡筋动力模型飞机是在基层活动中开展最普遍的项目,许多模型厂家根据相关比赛规则开发了众多商品套材。“飞北”比赛中,就设有4个橡筋动力模型飞机项目,除扑翼机外,橡筋动力模型滑翔机竞时赛和P1B-1橡筋动力模型滑翔机竞时赛都属于初级橡筋动力模型飞机项目。

初级橡筋动力模型飞机项目在各地普及类比赛和活动中开展非常普遍

P1B-1橡筋动力模型滑翔机竞时赛现场

在“飞北”比赛中,橡筋动力模型滑翔机竞时赛采用的模型全长400毫米、翼展500毫米、重量28克、动力橡筋4克;P1B-1橡筋动力模型滑翔机竞时赛规定的模型翼展不大于650毫米、飞行重量不小于40克。动力橡筋限用国产橡筋,在比赛时统一发放,每根重量小于3克,且需装在机身内部。往年比赛中的模型重量为30克、配重块6克、橡筋重量4克,2019年比赛规则将有所调整。

橡筋动力模型螺旋桨的右拉

对于“飞北”比赛中使用的空心塑料管机身,可用砂纸板把端口向下、向右打磨出斜口。

二、拉力线在模型飞行中的作用

橡筋动力模型飞机的拉力线是指螺旋桨轴线与模型机身轴线之间的夹角,向右前方延伸的角度是右拉角,向前下方延伸的角度是下拉角,分别简称为右拉和下拉。

在橡筋动力模型飞机的设计和调整中必须考虑模型机头的下拉和右拉问题。许多辅导老师不注意或不了解模型下拉和右拉的作用,导致模型在飞行和调整中问题频发。

机头的下拉是为了解决模型飞机初始阶段动力强劲,螺旋桨产生的拉力比较大,使其容易拉翻的现象(《航空模型》2019年第三期76页在论述爬升时对此有详细介绍)。对于橡筋动力模型来说下拉角度一般在1°-1.5°。

P1B-1项目中的套材已做好下拉和右拉,若试飞时发现拉力线不够,可在底座和桨座间垫上薄片。

放飞模型时,一般采取向右倾斜模型的手法以抵消螺旋桨的反扭矩。

机头的右拉则是为了解决螺旋桨转动时带来的反扭矩。放飞模型时,一般采取向右倾斜模型以抵消螺旋桨顺时针向右转动时,对机身产生的向左的反作用力矩,防止模型绕纵轴向左侧倾斜。对于使用右手放飞,且模型已调整为右上升右盘旋的姿态,如果右拉不够,容易造成模型出手后向左偏转失速,导致飞行失败,即使模型后续能够改出继续爬升,也会损失很大的高度,影响留空时间。机头右拉角度约在1°-3°之间,一般根据模型的气动布局和机头到机翼前缘之间的尺寸来确定。

对于杆身模型飞机,可以将机身木杆的上部和左侧削去约1毫米再将机头套件插入待试飞调整合适后用胶水固定。在“飞北”比赛中,橡筋动力模型飞机的机身杆为空心塑料管可用砂纸板把端口向下、向右打磨出斜口,再套入机头套用胶固定。P1B-1项目使用的套材,在设计时就已经做好了下拉和右拉,试飞时如果觉得拉力线不够,可以用薄片垫在底座和桨座之间。

若發现模型头重,可前移翼台,使重心向前移动。

若发现模型头轻,可前移翼台,使重心向后移动。

三、重心位置的调整方法

在初级橡筋动力模型飞机套材中,往往会标注模型的重心位置(或是机翼翼台与机头的距离)。但在实际试飞时,仍要观察模型的滑翔姿态。如出现重心靠前或靠后的情况,可以通过移动翼台位置的方法解决。

如果重心偏前,模型滑翔时下滑角度过大,可以将翼台向前(机头)移动,以增加尾力臂长度,使模型重心后移;如果重心偏后,模型滑翔时出现波状飞行,可以将翼台向后移动,以减小尾力臂长度,使模型重心前移。

调整好重心位置后,用胶水将翼台固定。如果考虑到拆装不用胶水粘接,则要用记号笔做好标识,每次飞行前再进行检查。

模型试飞时的几种情况

根据模型的飞行姿态对拉力线、方向舵和翼尖迎角进行调整。

四、爬升轨迹和滑翔姿态

橡筋动力模型初期是以较大的速度爬升的,随着橡筋扭力的缓缓释放,爬升动力逐渐减小,最后转入滑翔姿态。在这个过程中,需要统筹考虑模型的拉力线和方向舵、机翼翼尖迎角的调整。

在调整拉力线的同时,小动力试飞可通过方向舵调整模型的盘旋半径。随着动力逐渐加大,模型有可能出现因起飞初期动力较大爬升半径变小的情况,甚至直接右旋坠地。此时,可采取以下方式进行调整:

1.减小右拉角度;

2.减小方向舵;

3.增大机翼翼尖迎角。

按上述方法反复试飞,直到找出拉力线、方向舵和冀尖迎角的最佳配合。

橡筋的打结方法

小选手们“发明”的各种绕制橡筋的方法

五、橡筋的处理和绕法

橡筋动力模型的动力橡筋在使用前进行处理,既有利于延长使用寿命,又能更好、更大地释放能量,得到强劲的动力,使模型爬升更高、留空时间更长

无论使用进口橡筋,还是用模型套材里配备的橡筋,首先必须用中性肥皂进行洗涤,把像筋表面的滑石粉清洗干净,然后晾干;接下来,把晾干的橡筋打结后涂上润滑油。可以用硅胶油或护发素做润滑油,后者易于购买和清洗,在各种普及活动中使用广泛。但必须注意,上完润滑油的橡筋切不可超过比赛规则中对橡筋最大重量的限制。

橡筋的打结方法可参照上图

比赛中,用手摇钻将橡筋拉长绕制,能够增加圈数,延长动力时间,提高飞行成绩这种方法需要在助手的配合下完成,或使用专门设计制作的绕制橡筋装置。因为“飞北”比赛规定不设立助手,绕橡筋和放飞都必须由选手自己独立完成,所以小选手们“发明”了各种绕制橡筋的方法,不仅具有创造性,而且切实有效。

总之,在开展航空模型普及活动时,要遵循模型飞行的基本原理。即使是简单的初级橡筋动力模型飞机套材,也要认真钻研、仔细研究,才能取得更好的飞行成绩。

猜你喜欢
机头模型飞机拉力
远航机
自不量力
跟踪导练(三)(3)
静谧的降落
一种新型双头精密切割机
春江水暖
飞向太阳
太极拳的静、动态效应(三)
真空挤压成型机常用机头的构造及板料折弯式流线形机头的设计制造
模型飞机的结构与飞行原理(二)