橡筋动力双翼滑翔飞机制作过程

欢迎各位收看本系列的初级相机动力滑翔机制作与调整演示视频。制作本视频是因为在本号有一个介绍初级相机动力滑翔机的系列视频， 因为这个视频收到一些朋友的咨询，不过这个视频中使用的是我们无锡市中小学生科技模型竞赛使用的一款催塑纸材质的模型， 和有些地区使用的模型不一样，给一些初学航空模型的学生和辅导员老师理解普及型航空模型的制作和调试留下一些困难。 虽然说对于我们来讲，这些普及型航空模型的制作以及调试在步骤和方法上是大同小异的，但有这样一个机会，我们还是 重新制作一个系列视频，给大家演示一下基本的制作以及调试过程和方法， 希望能给大家理解普及型航空模型提供一些帮助。在本系列视频中，我们选择作为演示材料的是中天的天池。二、初级相机动力滑翔机基本结构在 初级相机动力滑翔机模型中还是比较常见的，也有一些省市的中小学科技模型类比赛中会选用这款模型， 稍微还是有点代表性的吧。初级橡筋动力滑翔机为了尽量减轻重量减化结构，一般会使用这种橡筋外露的感身结构。首先查看整个套材的感觉来说，螺旋桨有点超大超重， 这在增加螺旋桨推力的同时，对重心利弊的调整肯定是有不利影响的。机翼材质比较厚实，当然也就比较重，机身选择的是松木，松木相对于我们通常使用的铜木来说肯定是要重一点， 再加上一些塑料件，这对于重量要求比较高的出相机、动力滑翔机来说肯定是不利的。 所以在制作前我们考虑的第一要务是减轻重量，把一些不必要的配件舍弃掉或者替换掉。 比如这个机身，如果当地的比赛规则允许使用进口橡筋的，建议保留松木机身，可以在使用这种大动力橡筋的时候保证机身的强度。如果当地比赛规则不允许使用进口橡， 只允许使用原套材橡筋的，可以考虑把松木机身替换成桐木机身，网上去买几根四毫米乘六毫米的桐木杆，按照原来机身长度切一段就可以。 当然在这里为了演示制作的效果，我们还是使用了松木机身。另外像放在机翼上翻角部分的塑料角度片， 机翼压板都可以舍弃掉不安装。首先我们来制作机翼，这种平板的机翼要有一定的弧度，才能产生比较好的声音， 有比较好的飞行效果。所以我们一般会把机翼放在桌面边沿，然后使用双手手掌压住机翼，向桌子边沿外侧移动，这样就能把机翼推压成一个有均匀弧面的， 然后再按机翼上的折痕折一下，这里就是机翼的最高点，一般也就是风压中心位置在机翼一弦长度接近机翼前缘的五分之一的地方。这样我们再看机翼的洁面，就形成了一个向上拱起的圆弧。 检查一下两侧机翼的圆弧形状基本相同，就完成了机翼的预处理制作了。如果两侧机翼的弧度不一样，则会引起两侧机翼生力的不均衡，那就需要调整制作。 接下来我们需要使用透明胶带来加强记忆的结缘和固定上翻角。这里为了演示清楚，我们使用的是填空遮盖盖，宽度十五毫米左右，我们制作的时候也可以使用宽度为十到十五毫米的 透明胶带也是一样的。加强机翼前缘是我们制作触及橡筋动力滑翔基石后习惯操作，主要是机翼前缘比较容易撞到障碍物，一旦损伤会影响机翼强度和飞行阻力。 用胶带包袱一下，比较容易在迎风面形成圆滑的表面，减少迎风面产生的阻力。 接下来处理上翻角。上翻角的作用是模型遇到横侧风产生侧倾的时候，通过侧倾时候产生的两侧记忆生力面积差，导致生力差自动将记忆顶回水平状态， 所以基本上航空模型的机翼除了特技飞行很少是水平的。在原套材内提供了一组塑料制的上翻 角固定键，为了减轻重量，在制作过程中我们准备不使用这组固定键，而使用胶带直接固定。一般来说，上翻角的角度稍大，这模型爬升比较快，滑翔性能稍差，上翻角稍小一点， 爬升性能会稍差，滑翔性能有所提高。所以这里我们选择一个稍大一点的上翻角角度。主要是考虑到 原始设计中机身比较重，就算选择小上翻角，在高度不够的情况下也未必能产生比较好的滑翔效果，不如追求爬升率，这个需要反复检查。 另外可以使用钢尺和水笔把机翼的上翻角折痕刻画的清晰一点，并使用钢尺压住机翼，沿 这缸子的边缘折上翻角，尽量让上翻角的折痕清晰。机制作完成后，我们可以把机翼台和尾钩以及水平尾翼和垂直尾翼的翼台安装到机身杆上。 注意一台其实是有前后的，把一台放平，对着机头的方向要比对着机尾的方向要高一点点， 也可以注意看一台上的方向箭头。然后用双面胶带把机翼粘合到一台上。 原套材内的塑料及压片我们也没有使用，而是直接使用胶带粘合保护一下，用小橡胶圈直接勾在一台上固定一下基本就可以了。接下来就是水平尾翼和垂直尾翼使用双面胶带固定到 尾翼台上。水平尾翼在安装之前可以先使用水笔和钢纸测量并画出中线来，这样粘合定位比较准确，不容易出现歪形。 最后把螺旋桨安装到机身上，这时候我们可以看到螺旋桨轴线其实并不是和机身水平的， 有一个两到三度的向下的角度就叫下拉角，主要是在螺旋桨飞机在大动力爬升阶段容易出现抬头现象，抬头过度进入垂直爬升阶段容易出现失速 调高度的情况，需要把螺旋桨的拉力轴线向下压一点，让模型以平稳的姿态盘旋爬升。总之，航空模型的飞行是一个各种力均衡的结果，模型的制作的细节 也就是在精细化各种影响飞行的力的均衡调整。接下来我们需要安装动力橡筋，炮台中提供的是一根零点五乘零点五毫米的国产橡筋，按照国家体育总级的初级橡筋动力滑翔及模型对动力橡筋的要求是不超过两克的重量。 有些比赛是允许使用进口橡筋的，有些地区比赛包括无锡市中校学生科技模型竞赛则不允许使用进口橡筋，这个 需要各位辅导员在比赛前关注比赛的具体规则。我们之所以不允许使用进口橡筋，主要是一乘一的 国产橡筋和一乘一的进口橡筋在同样经过处理以后，测试的最大动力时间差太大了。我们测试的国产橡筋动力 时间在二十四秒左右，进口橡筋则在三十七秒以上，更不用说动力强度上的差异。所以我们在 我们的比赛规则上是明确规定不允许使用进口橡筋的。至于橡筋的处理，按以前的操作是先使用洗手液这样的温和洗涤剂，将橡筋上的滑石粉清洗干净， 并阴干橡筋，然后检查橡筋表面有没有毛刺，有毛刺的地方容易断裂，接着在橡筋表面均匀涂抹润滑油并保温。不过套材内的橡筋并没有滑石粉，清洗这部分我们就没有操作， 有些会推荐使用橡筋软化剂，按照我们使用的经验来看，除非是特别硬的国产橡筋，并不建议使用 所谓的橡筋软化剂。润滑剂要在橡筋打好结以后再使用，否则会造成打结困难。打结的方式我们给大家演示一下，实际上就是两层死结， 这样打结向两边拉，橡筋不容易散开。打好结的橡筋可以使用开塞露作为润滑剂，开塞露是纯甘油，比护手用的甘油纯度要高，不含水分。一般我们会在飞行前让孩子把橡筋放在手心里，滴上几滴甘油， 让孩子使劲搓橡筋，让甘油均匀涂布在橡筋上，并且橡筋温度也因为揉搓而升高。最后把橡筋套四层，挂到螺旋桨沟和尾沟之间，注意橡筋打 别的地方要挂在钩子的位置，不要在中间，免得橡筋结打在机身上，造成机身抖动。一般情况，我们会让橡筋处于下垂状态，而不是紧绷状态，这样可以增加一点橡筋绕的圈数。 不过套材内的橡筋好像就这么长，只能处于紧绷状态，要么把尾钩向前移一点。到这里我们要进入更重要的调整测试阶段。调整测试的过程一般包括重心测试、手指试飞、小动力试飞和大动力试飞几个步骤， 一般至少要完成前面三个步骤。重心是航空模型能平稳飞行的关键。一般情况，滑翔机的重心在机翼一弦的百分之五十五到六十之间，我们可以使用重心测量台支撑机翼 的这个位置，看模型能不能保持平衡。如果机头向下坠，则表示机头重。像这种初级相机，动力滑翔机可以把机翼一台整个向前移动一点点，缩短机头利弊来进行调整。机尾重则把一台向后移动， 缩短尾立臂长度。当然，这时候调整好的只是理论重心位置，制作过程中细微的差异也会影响重心的具体位置，这就需要通过手指试飞来进行进一步调整。 手指试飞主要模拟的是无动力滑翔阶段的状态，通过观察这时候飞行姿态来进一步调整重心的位置。整个模型的飞行过程大致分成动力爬升阶段，要求 平稳持续爬升，达到足够的高度，然后转入无动力滑翔阶段。这时候飞行姿态良好，就能获得充足的滑翔时间加成，最终获得比较好的制空成绩。 手持是非的基本动作是拿着模型重心位置，将模型举过头顶，手肘向前，机头略微向下，以小臂运动，将模型轻轻推出去。推出模型的时候，手臂不要向后拉，模型到了头后面的位置出手。模型肯定是机头向上的， 这样就会直接因为引脚过大而失速。推出的时候也不要太大力，太大力出手姿态不稳定，也不能够模拟滑翔姿态。模型出手以后观察滑翔姿态，如果滑翔距离比较短，一般就是头重， 如果出现抬头，然后向下坠，再抬头，反复波状飞行的一般是伪重。调整的方法和前面一样，稍微移动一台的位置，直到模型能平稳滑翔。当手制试飞完成后，就可以小动力试飞， 主要是观察爬升姿态。这里我们使用手摇绕线器来绕相筋，一般绕相筋的时候，速度并不是从头到尾都是一致的，开始快最后慢。 手摇绕线器能更好的控制速度变化，也能更好的根据相机张力反馈来进行调整控制。 使用绕线器需要把橡筋拉到原来长度的两到三倍，然后快速绕橡筋，这个绕线器的比例大概是 一比四点三开始先绕五十圈乘四点三，也就是两百多圈吧，然后一边慢慢向前推，收缩橡筋，一边继续绕，因为是小动力，是非，我们没有对橡筋进行处理，就绕了八十五圈乘四点三，也就是三百五十圈左右的样子。 橡筋如果简单处理的话，一般能绕到一百二十圈到一百八十圈左右 绕好像经模型迎风偏右四十五度左右，右手持模型重心位置，左手 辅助螺旋桨外延，先松螺旋桨，将模型像手指是非一样轻轻推出去，观察爬升姿态。在视频中，模型爬升高度不够，盘旋半径过小，滑翔能力 不足，跆拳半径过少。可以通过把第一侧翼视频中为右侧翼的记忆后缘向下掰点点，增加记忆的弧度，以增加右侧伸力来调整。 盘旋能力不足和滑翔性能差，则可能需要对模型进行一些改造。我们会在下一集视频中进行测试，敬请关注本号，留意合集更新。

欢迎观看初级相机动力滑翔机制作与调整系列演示视频第三集。在上两集视频中，我们演示了中天的天池初级相机动力滑翔机的一般制作和调整过程， 以及爬升阶段无法持续保持爬升姿态的解决方案，希望能给广大中小学科技辅导员一点参考。 分析上一集视频最后的小动力试飞阶段飞行姿态的表现，我们还发现，虽然模型能够在整个动力阶段保持一个比较好的持续爬升姿态， 但是整个爬升阶段的爬升率不是很高，导致整个爬升阶段中模型飞行高度仍然没有达到我们的理想状态。当然，这里我们需要首先离轻一点的是 初级相亲动力滑翔机要获得比较好的制空时间成绩。一是爬升阶段尽量大动力快速持续爬升，这个需要模型的稳定性好，不出现各种不必要的抖动空号，动力升力状态要好，持续快速爬升 足够的高度，不但容易捕捉到高空上升气流，躲避中低层乱流，对进入滑翔阶段后通过滑翔延长制空时间也是有好处的。 当然，滑翔姿态调整的好，高度足够，更是理想状态。滑翔姿态的调整主要就是重心的精细调整，这一点非常重要。理清这些思路以后，对于快速持续爬升这个概念，我们 也首先要避个坑。就是作为初级橡筋动力滑翔机来说，动力和机身的比是不大的， 这和一级橡筋动力滑翔机还有二级橡筋动力滑翔机相比完全不是一个概念。一级橡筋动力滑翔机还有二级橡筋动力滑翔机，因为橡筋量足够，螺旋桨直径又大， 有足够的动力完成垂直爬升，所以这些滑翔机都是垂直向上抛出，靠大动力在短时间内快速爬升高度，动力时间结束改屏进入滑翔姿态。 而初级象星动力花香几乎没有那么大的动力，甚至于出现触手角度过大，也会引起因为迎风脚过大无法产生足够生理而失色 速调高度的情况，所以触及相机动力滑箱机一般都是平推出手以获得稳定的起飞初始状态，靠机翼生力迅速爬升了。离清了这些以后，我们就可以明白，靠调整起飞角度力图采用大角度推出模型，并不能帮助我们 获得比较好的快速爬升效果。在我们解决了持续爬升姿态以后，要想提高爬升率，常用的思路也就是提高起飞速度，在速度起来以后，爬升率自然也会提高。 那么如何提高天池这款初级橡筋动力滑翔机的起飞速度呢？排除更换橡筋这一选项，我们可以通过缩短机翼宽度以减小正面迎风 风阻的方式，或者缩短螺旋桨宽度，提高螺旋桨转速两个思路来尝试。 这里我们需要说明的是，这两个方法其实都是权衡取舍以后的思路。其实航空模型也好，真正的航空器也好，很多时候是不存在完美的解决方案的， 很多都是针对一些需求进行权衡取舍。说句题外话，这也是我们科学实验和工程类实践的区别。 科学实验基本上就是对某一原理的单一性验证，甚至于在对比实验中，我们会刻意的限制变化的因素，达到只对某一点对比实验验证的目的。而工程 事件往往是对复杂因素环境下的原理验证，需要对影响结果的多个因素进行权衡取舍，以获得相对最优化的解决方案。 比如说这里修改螺旋桨的方案，我们可以通过把螺旋桨直径缩短一点，把螺旋桨两端各剪掉五毫米，这样螺旋桨直径减小， 螺旋桨转速必然会提高一点。以螺旋桨高转速获得螺旋桨推率增加，进而达到模型在爬升阶段爬升速率的提高。 但是这样也意味着动力时间会随之缩短。对于比赛规则，实在不允许修改模型尺寸的情况下，损失一点动力时间以换取 更高的飞行高度，也好过爬升阶段高度不够，动力时间尚未结束，模型就接近触地飞行结束要好很多，这个就是权衡趋势。 如何修改螺旋桨的演示我们就不在视频中展示了，我们重点讨论的是缩短机翼的方式。大展显比大翼展是这款触及橡筋动力滑翔机的设计特点， 估计设计者是想通过这一设计获得比较好的滑翔性能，但是在实测过程中我们发现并没有什么作用， 十九克左右的全倍重量状态下，滑翔性能甚至不如二十三克的轻骑式的滑翔性能，反而是大。 一盏情况下迎风阻力很大，滑翔状态下失速的情况比较严重。所以适当缩短一点机翼盏长度，减小一点生命面积，也不会使滑翔性能有太多的降低。 问题是缩短一展，特别是缩短上翻角的长度以后，会使模型的抗衡侧分的能力下降， 横向稳定性下降，这就需要同时增加垂直尾翼的面积来修正。 思路清晰以后，我们在制作机翼的时候，先使用水笔在机翼上画出定位线，把上翻角的折线向机翼的一根方向移动十毫米，然后在原来上翻角的折线位置向一稍方向测量五十毫米， 画出标记线，标记线外侧部分剪除，这样整个记忆的一盏大概缩短了六十毫米左右。修改好以后，记忆的制作过程还是像我们上两集制作演示过程一样， 同样是用胶带固定上三角，同样舍弃原套材中的塑料定位部件， 同样使用胶带包袱记忆前缘部分。对于水平尾翼部分，其实缩短 机翼的翼展长度以可以不对水平尾翼进行修改，而使用原套材中的水平尾翼，因为机翼的翼展缩短以后，相对的水平尾翼就不显得太小。 当然，视频中我们还是对水平尾翼进行了增大的处理来演示一下水平尾翼刻画过程中可以使用 切尖样式画法，我们用其他模型的一片机翼材料再重新刻画裁剪一片水平尾翼。 其实我们在制作模型过程中，一些损坏的模型配件还是可以重复利用的，比如螺旋桨一台，甚至机翼这些部分说不定什么时候就能用来做配件补轮胎救急呢。 水平尾翼的话，我们还是选择一百八十毫米宽，弦长六十毫米一梢位置向前沿方向内倾十毫米切角。 由于机翼上翻角缩短了，为了保持横向稳定性，需要同时把垂直尾翼扩大一点点。垂直尾翼我们也使用旧的机翼来裁剪制作，画一个底边长六十毫米，高七 十毫米的梯形，然后用剪刀裁剪下来，修改以后的机翼水平尾翼。垂直尾翼我们还是按照原来的制作方法来制作，粘合到机身上。 完成以后，还是按照原来的测试调整过程。先测试调整重心位置，使用重心测量台把支点支在机翼一弦的百分之五十到六十的位置上，也就是机翼侧节面中间靠近机翼后圆一点点的位置上。 这里是一般滑翔机的理论重心位置。重心测量台也可以使用 k t 板自己切一个，或者用最简单的方法，找两只一样长的铅笔，较尖了，用热熔胶粘合在一块板上也行，就是两个高度一样的支点就可以 把模型放到重心测量台上。支点支在机翼侧前面，中间靠后一点的理论重心位置上。以后观察模型的状态，如果机头向下坠，那就是头重，把机翼台向前移动一点点， 对，没错，就是向前移动，缩短鸡头利弊，这样就能解决鸡头太重的问题。如果鸡尾向下坠，那就是把鸡翼抬向后移动，缩短鸡尾利弊。不要搞半天移错了方向。 重心对模型滑翔姿态的影响很大，一定要测量调整准确。当然，制作过程中的些许差异，材料的细微变化，都会使得模型的最佳重心位置和 理论位置存在一些不同。更准确的重心位置调整需要靠手指是非来调整手指是非的动作，我们在前两集的视频中已经详细讲述演示过，这里我们重点说明一下由于机尾过重引起的波状飞行姿态。 当机尾过重的时候，会使模型在滑翔过程中机头抬高，机翼迎风脚过大，模型的迎风阻力过大， 这些都会引起模型失速向下调高度。在失速调高度的过程中，机头会略微向下，进入俯冲状态， 这是由于俯冲状态模型会加速暂时脱离失速状态，进入正常滑翔状态，但只是短暂进入滑翔状态，因为很快 又会由于机尾过重而进入大眼角失速状态，并周期性不断转换。以上状态表现就是飞行轨迹像波浪一样抬头俯冲，抬头俯冲循环出现， 这是比较典型的表现，不是很严重的情况下，表现就是进入滑翔姿态以后突然掉高度，然后进入滑翔又掉高度，这些实际上都是机尾过重的表现。 实际上我们理想的滑翔姿态是刚好改出波状飞行姿态，也就是从机位过重的姿态调整一点点，就正好没有了波状飞行姿态，这个时候是滑翔姿态最好的时候。然后我们进入小动力式飞阶段， 是非依然使用模型原装的一乘一毫米国产橡筋手摇绕键器，比例一比四点三，绕七十五圈，还没有达到橡筋的极限。动力状态 可以看出起飞阶段爬升速率要高一点，爬升迅速。问题是爬升阶段盘旋半径过小，这个可以通过在起飞前校正两侧上翻角，确保两个上翻角的角度相同的方法来纠正。 如果两侧上翻角角度相同，还出现盘旋半径过小的问题，那可以通过将右侧机翼后缘向下掰一点点增加右侧机翼洁面弧度，增加右侧机翼的升力来调整。极限情况下才会通过调整方向舵来进行调整。 到这个时候，我们已经通过几种方法来调整了天池初级橡筋动力滑翔机的飞行姿态。下一集视频我们将采用彻底改造的方式来设计制作一架初级橡筋动力滑翔机， 如果作为一个课程来讲，这样也就比较完整。敬请关注本号，留意视频更新。