小学航模科技活动

小学航模科技活动知识,青县实验小学航模科技小组 孙增广,普及型航空模型的分类：,普及型航空模型的种类很多，适合小学主要是自由飞模型。 一、自由飞模型飞机类： （一）手掷模型滑翔机（P1S）： 以手掷使模型升空，由于空气动力作用在保持不变翼面上产生升力的航空模型。 包括纸质手掷滑翔机和木质手掷滑翔机以及纸木混合手掷滑翔机。 常见的手掷滑翔机和弹射滑翔机兼用。此类模型飞机翼展较小，适合小学低年级的学生的制作和放飞活动。模型飞机的制作难度小，但调试过程对低年级的学生有一定的难度，此外纸质的机翼在活动中容易变形而损坏，使用寿命相对较短。飞机在放飞中容易拉翻失速和横向翻滚，调试不好很难达到理想的留空时间和直线距离。,天翔木质手掷飞机,（二）弹射模型滑翔机（P1T） 以拉伸的橡皮筋材料提供动力，由空气动力作用在保持不变的翼面上产生升力的航空模型。 包括纸质弹射滑翔机和木质弹射滑翔机以及纸木混合弹射滑翔机。此类模型飞机翼展最小，制作难度为中等，但调试难度偏大，和手掷模型滑翔机一样在活动中容易变形而损坏，使用寿命相对较短。飞机在放飞中容易拉翻失速和横向翻滚，调试不好很难达到理想的留空时间和直线距离。,小飞龙木质弹射飞机（下面有弹射钩）,（三）橡皮筋动力滑翔机（P1B）： 以橡皮筋材料的扭力提供动力，由空气动力的作用，在保持不变的翼面上产生升力的航空模型。 此类模型制作难度稍大，调试难度中等，但放飞难度较大，需要相对较长的时间学生才能掌握放飞的技巧。 存在的问题主要是重心和机翼的调整上。如果调整不好，模型在空中不能形成正确的飞行姿态，因而很难达到较长的留空时间和较长的直线距离。,此外，放飞的技巧学生不容易掌握。如在不同的风向、风力的条件下如何调整模型飞机的飞行姿态、飞机的迎角和出手的速度。这些掌握不好，就不会有很好的成绩。 最后就是，由于机翼由吹塑纸制作，在训练中尤其学生部熟练的情况下容易出现机翼的折断。在训练中做好对机翼进行不要的加固，增加模型的使用寿命。 常见的是中天公司生产的天驰橡皮筋动力飞机和雷鸟橡皮筋动力飞机。,天驰橡皮筋动力飞机,雷鸟橡皮筋动力飞机,二、模型飞机的基础知识： （一）模型飞机的一般结构： 模型飞机通常主要是由机翼、尾翼、机身部分组成。 （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。,（2）机翼附属结构及作用： （1）副翼：一般在机翼两端的后部。调节副翼，可以使飞机左、右倾斜。 （2）升降舵：一般在水平尾翼的后部。调节升降舵，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。调节方向舵，使方向舵左右偏转，可以使飞机向左转或右转。 此外橡皮筋动力飞机还有翼台用于安装机翼并将机翼和机身连接。,常见航模术语： 1、翼展机翼（尾翼）左右翼尖间的直线距离。（穿过机身部分也计算在内）。 2、机身全长模型飞机最前端到最末端的直线距离。 3、重心模型飞机各部分重力的合力作用点称为重心。 4、尾心臂由重心到水平尾翼前缘四分之一弦长处的距离。 5、翼型机翼或尾翼的横剖面形状。 6、前缘翼型的最前端。 7、后缘翼型的最后端。 8、翼弦前后缘之间的连线。 9、展弦比翼展与平均翼弦长度的比值。展弦比大说明机翼狭长。,三、模型飞机检查校正和手掷试飞： （一）检查校正 一架模型飞机制作装配完毕后都应进行检查和必要的校正。检查的内容是模型的几何尺寸和重心位置。检查的方法一般为目测，为更精确起见，有些项目也可以进行一些简单的测量。 目测法是从三视图的三个方向观察模型的几何尺寸是否准确。正视方向主要看机翼两边上反角是否相等；机翼有无扭曲；尾翼是否偏斜或扭曲。侧视方向主要看机翼和水平尾翼的安装角和它们的安装角差；拉力线上下倾角。俯视方向主要看垂直尾翼有无偏斜；拉力线左右倾角情况；机翼、水平尾翼是否偏斜。,模型的正方检视（橡皮筋动力飞机）,小模型一般用支点法检查重心，选一点支撑模型，当模型平稳时，该支点就是重心的位置。 检查中如发现重大误差，应在试飞前纠正。如误差较小，可以暂不纠正，但应心中有数，在试飞中进一步观察。 （二）手掷试飞 手掷试飞的目的是观察和调整滑翔性能。方法是右手执机身(模型重心部位)，高举过头，模型保持平正，机头向前正对风向下倾10度左右，沿机身方向以适当的速度将模型直线掷出，模型进入独立滑翔飞行状态。一般是无动力或小动力手掷试飞。,手掷方法要多次练习，要注意纠正各种不正确的方法，比较普遍的毛病有：模型左右倾斜或机头上仰；出手不是从后向前的直线，而是绕臂根划弧线；出手方向不是沿机身向前，而是向上抛掷；出手速度太大或太小。 出手后如模型直线小角度平稳滑翔属正常飞行，稍有转弯也属正常状态。但不能侧倾急转。模型产生急转弯的原因可能是因为方向舵偏的太多或左右机翼重量相差的太多或左右机翼的安装角不同。遇有下列不正常的飞行姿态，就应进行调整，使模型达到正常的滑翔状态。,（1）模型发生波状飞行的原因有四种 头轻，即模型的重心位置在正常位置的后面，则模型飞行时抬头，模型向上飞时易失速，失速后掉下又增加了速度，速度一大模型再次抬头形成波状飞行。模型飞机波状飞行时飞行时间短。纠正方法，改变重心位置。 起飞方法不对，如带有较大迎角起飞会造成这种波状飞行，纠正方法是改变起飞角度，模型初速度太大也可造成波状飞，纠正方法是减小初动力。 机翼迎角过大，机翼产生的升力就增加了，造成飞机抬头飞形成波状飞行。纠正方法是改变机翼迎角。,水平尾翼迎角过小，水平尾翼产生负升力，造成飞机抬头飞，形成波状飞行。纠正方法是改变水平尾翼迎角。 （2）模型急速下坠的原因有四种 头重，即模型的重心位置在正常位置的前面，则模型飞行时低头。 手掷方法不对，如模型向下掷去，手掷力量过小。 机翼迎角过小，机翼产生的升力减小了。 水平尾翼迎角过大，结果水平尾翼产生的升力增加，造成飞机低头。,3、调整机件方法 飞机或高级模型飞机的操纵其原理和调整模型相同，都是改变力矩平衡状态。初级模型一般没有这些舵面，只好用改变这些空气动力面形态的方法来达到调整的目的，方法有三种： a、加温定形：把需要调整的部位用手扳到一定角度同时加温(哈气、吹热风、烘烤等)，停留一定时间使之变形。这种方法适用于纸、吹塑纸、木片部件。一般扳动角度越大，温度越高，保持时间越长调整变形越多。 b、收缩变形：在需要调整的翼面的一面刷适当浓度的透布油，这一面将随透布油固化而收缩使翼面交形。 c、型架定形。将翼面按调整要求在型架上固定达到改变形态的目的。一般配合使用加温或刷涂料。这种方法适用于构架式的翼面的调整。,四、天翔木质手掷滑翔机的制作与放飞,中天模型公司生产的天翔手掷滑翔机，在销售时已经基本成型，在制作时进行一定的打磨处理和正确的组装就成为一个很好的手掷模型飞机，在合理的位置增加弹射钩就成为手掷和弹射两用飞机模型。 桐木配件已成型, 配专用高级快干胶1支和机头配重用彩泥。 为初级航空模型，可开展手掷直线和手掷留空竞赛，适合中小学生开展活动竞赛用。 三年级以上学生可以尝试独立动手制作。 动手探究能力: 组装难易等级：,（一）模型的制作： 1. 首先我们取出木质机翼放在桌面上看清前缘和后缘（前缘后掠后缘平直）先找到机翼中线，在中线距前缘30% 处画一个记号，再在左右翼尖距前缘30% 处各画一个记号，再分别连一条直线找到翼型的最高点用砂纸板将机翼上弧打磨光滑，在打磨时尽量不要将翼型的最高点磨得过多破坏翼型影响模型性能。打磨下弧时先将前缘磨圆其余部分磨平，磨滑。注意机翼翼型是下弧平，前缘圆，上弧表面呈隆起的平凸翼型。这个形状对整个模型飞行性能起决定性作用。,2.第二步 用小刀将机翼从中间划开，左右机翼断面用砂纸板磨出大约30度角的斜面。最后将左右机翼胶合起来。胶合时应注意左右机翼前后缘接缝处要吻合，否则会严重影响飞行性能。 3. 第三步机身、水平尾翼、垂直尾翼的安装。水平尾翼、垂直尾翼（前缘后掠后缘平直）先画出水平尾翼中心线再将垂直尾翼胶在水平尾翼中心线上注意垂直尾翼胶合面木纹方向要与底边垂直与水平尾翼中心线重回，胶合时水平尾翼与垂直尾翼的夹角为90度。,将机身平的一面向上胶合好的尾翼胶在距机身的最末端15毫米的地方，水平尾翼的中线与机身的中轴线吻合，水平尾翼左右翼尖距桌面的高度相等。在距机头45毫米处用小锉锉出一个斜三角形弹射钩口或用大头针弯成钩状固定在此处作弹射发射用。 4. 最后胶合机翼，机翼位置在距机头 85毫米处，胶合时注意机翼的中线与机身的中轴线吻合，机翼左右翼尖距桌面的高度相等。胶干后将三角加强条粘在机翼机身结合处。,（二）模型检视和试飞： 模型制作好了之后下一步要解决飞行问题，首先要确定好模型的重心位置“天翔”木质滑翔机的重心位置大约在距机翼前缘60% 处。接下来再检查两边机翼上反角角度是否对称，水平尾翼是否水平，垂直尾翼是否垂直。模型粘贴是否牢固再选择一个小风天气在大操场进行试飞。 试飞前先确定好上风区的起飞位置（也就是迎风起飞）；首先进行手掷试飞，具体要求是将模型举过头顶一般情况下模型调整以右盘旋为多（右盘旋模型右侧风平稳水平掷出），出手后观察模型姿态： 模型出手后以小角度下滑，且有一点右盘旋滑翔平稳着陆，滑翔距离较远即为正常； 模型出手后先抬头又低头呈波浪飞行，也就是我们所说的失速，这时只要将机头加一点配重便可解决；, 模型出手后便一头栽下去，这时可以减轻机头配重便可解决。 手掷试飞之后可以进行小动力试飞，具体方法左手捏住机身尾部迎风手掷（右盘旋模型机翼左侧45）。 模型掷出后平稳爬升直到动力力消失，模型在最高点改出右盘旋滑翔平稳着陆即为正常； 模型掷出后向上出现“拉翻” 现象，可减小模型发射角度或给一点右舵使模型向右盘旋上升，便可解决。 模型调整好之后，就可以进行大动力手掷试飞。注意手掷飞机有一定的危险性千万不要在人多的地方试飞，千万不要对着人发射以免发生不必要的伤害。,（三）手掷飞机模型的正是放飞： 1.放飞的方法： 模型调试完成后，就可以正式手掷放飞了。在放飞过程中注意放飞的方法与技巧。常用的方法有两种，垂直放飞和倾斜放飞。新手常用的方法是垂直放飞。 （1）垂直放飞时，将飞机以45度的角度迎风用力掷出。出手的速度要又快又猛，这样才会有高的出手速度，产生比较大的升力使飞机向上爬升，而达到最大的爬升高度。在此基础上进入滑翔阶段。取得好的成绩。,全力飞行时，将手指捏住飞机重心偏后的位置，向前全力手掷出手。,（2）倾斜放飞。 放飞时，飞机机身以一定的角度倾斜，以45度的角度全力将飞机掷出。飞机出手后借助风力使模型螺旋上升，以提高模型的上升的高度达到较长的留空时间。 在全力放飞过程中，应注意对模型和放飞姿势的调整。放飞时，风速、风向对模型产生一定的影响。要根据比赛现场的具体情况进行。 当风力过大时，注意放飞的角度应适当的减小或增加机头的配重。防止模型飞机出手后，机翼产生过大的升力发生拉翻失速。,当模型直线飞行或转弯过快、过慢时。注意调整飞机的左右机翼的重心；检查机翼是否弯曲等。同时根据具体情况，调整飞机放飞的姿势来调整模型飞机的飞行状态，达到正确的的飞行轨迹。使飞行轨迹接近理想的飞行状态。 同时注意，模型飞机比赛的项目不同调整的要求也不同。直线距离项目的比赛要防止模型飞机转弯，出手角度也不能过高，重心相对靠前。出手方法一般是垂直放飞。留空项目飞机的重心适当靠后，出手角度一般要适当大，尽量防止飞机直线飞行，达到较长留空时间。 下面是模型飞机弹射和手掷的正确（理想）轨迹。,三种正常的飞行轨迹： 上升到最高处开始滑翔；上升后顺风滑翔；螺旋上升到最高处滑翔。,这是手掷飞机理想的飞行轨迹： 模型出手后螺旋上升，达到最高点进行螺旋滑翔。达到最大的留空时间。,五、橡皮筋动力滑翔机,学生训练中使用的是天驰橡皮筋动力滑翔机。 天驰橡筋动力滑翔机的飞行原理：由橡筋缠绕产生的扭力带动螺旋桨转动产生拉力模型盘旋爬升当橡筋释放完毕模型改出转入盘旋滑翔阶段由于地球引力作用返回地面。 主要特点是性能优异，外形美观重量轻，强度高。橡筋动力滑翔机的结构：机翼. 尾翼（包括垂直尾翼和水平尾翼）机头（包括螺旋桨）机身. 翼台.机翼压片.上反角定型片.尾钩.尾翼座.橡筋等。 此外相近的模型是雷鸟橡皮筋动力飞机。,（一）橡皮筋动力飞机的制作,（二）检查校正和手掷试飞,1、检查校正 一架模型飞机制 作装配完毕后都应进行 检查和必要的校正。检 查的内容是模型的几何 尺寸和重心位置。检查 的方法一般为目测，为 更精确起见，有些项目 也可以进行一些简单的 测量。,目测法是从三视 图的三个方向观察模 型的几何尺寸是否准 确。正视方向主要看 机翼两边上反角是否 相等；机翼有无扭曲； 尾翼是否偏斜或扭曲。 侧视方向主要看机翼 和水平尾翼的安装角 和它们的安装角差； 拉力线上下倾角。俯 视方向主要看垂直尾 翼有无偏斜；拉力线 左右倾角情况；机翼、 水平尾翼是否偏斜。,小模型一般用支点法检查重心，选一点支撑模型，当模型平稳时，该支点就是重心的位置。 检查中如发现 重大误差，应在试 飞前纠正。如误差 较小，可以暂不纠 正，但应心中有数， 在试飞中进一步观 察。,2、小动力试飞： 模型在室内检查后，不一定就是一个很好的模型，其空气动力性能不一定是最好的。必须进行飞行动力学性能的测定。在小动力下飞行正常了，才能保证训练和比赛中的正常飞行。 因为静态、小动力飞行和高速飞行时由于飞机模型飞行的速度，不同对模型的要求有很大的差异。飞行速度越高对模型的要求越严格。所以手掷正常的飞机总是弹射不好的原因。这也是航模活动中经常出现的一个实际问题,3.通过多次小动力飞行试飞将飞机调好后，只是完成了“硬件”的从初步调整工作。还需要对飞机的软件进行处理，以达到理想的状态在竞赛中取得最佳的飞行表现。 先用清水将橡皮条上的滑石粉冲洗干净，然后在橡皮筋上涂上少量的中性润滑剂（如蓖麻油，甘油等）并揉搓均匀。这样可以减少橡皮筋之间的摩擦力，在释放过程中能更均匀。,（二）橡皮筋动力飞机的放飞,橡皮筋动力飞机的难度主要是放飞过程。放飞不熟练，或放飞过程中不能充分的掌握他们的放飞技巧，就很难达到理想的放飞效果。而且放飞的方法不正确还容易损坏吹塑纸做的机翼，降低模型飞机的使用寿命。 因此，在学生训练的过程中做好对飞机模型进行加固处理，来减少飞机模型在训练过程中的损坏。,1、放飞的方法 （1）右手手持模型重心偏后的位置。用左手顺时针旋转螺旋桨使橡皮筋不断扭紧。缠绕的圈数视橡皮筋的情况确定。 根据活动中发现，所配橡皮筋一般4股 的情况下绕200 到250圈，过多 容易造成先皮筋 断裂，过少动力 不足模型飞行时 间短。,先将橡皮筋充分的进行缠绕，然后以如图的姿势手持模型，并且是模型左右机翼相互平行或向右倾斜一定的角度（为的是克服绕足橡皮筋产生 的扭力，以防止 飞机不正常）。 以一定的迎角 和适当的速度将 模型掷出。掷出 的方法是先将左 手螺旋桨放开，,紧接着以适宜的速度将模型推出，这是模型就靠橡皮筋的动力进行飞行。在学生训练过程中出现的问题主要是： 1、出手动作不协调 做不到先左后右的顺序， 有时会被螺旋桨打伤。 2、不能掌握模型合 适的投掷速度。不是过 快就是过慢，而影响到 模型在空中的正常飞行。,出手速度过快，模型会出现拉翻失速。模型先迅速升空，然后失速掉落。在此过程中由于模型产生的升力过大超过吹塑纸的承受能力造成机翼折断，也由于下降速度过快在掉落地面过程中机翼折断或将机头撞弯、撞断。这是模型在训练过程中损坏的主要原因。 出手速度过慢，机翼产生的升力小，模型不能在较大的升力正常升空，平飞后进入滑翔阶段留空时间短。 3、模型出手时的角度不对，不是出手时迎角过小，就是迎角过大(见下图)。还有在掷出过程中模型的行进不是直线而是一个圆弧，模型直接撞向地面。,如图出手迎角过大，这时 同样容易造成模型拉翻失速。 4、掌握不好迎风放飞的 技巧。模型一般是迎风放飞。 这样飞机飞行受到风的影响。 一般风大时，放飞的迎角要 适当的减小；风小时，模型 放飞的迎角就要适当的增大。 模型偏左飞行时，放飞 时适当向右偏，反之适当向 右偏。借助风力调整飞行的 姿态。,四、模型用橡筋的使用与维护 （一）橡筋的选择： 橡筋质量好坏直接影响橡筋束储存能量的能力。好的橡筋制成的橡筋束能储存更多的能量。使螺旋桨产生更大的推力，并能维持较长的航行时间。橡筋质量好坏的性能指标主要是： 拉长倍数：即拉伸后的长度（拉到不能再拉长为止）与原来长度的比值。这个比值越大，橡筋的弹性越好。拉长倍数可用实验方法得出。一般我们使用的专门为航模生产的动力橡筋拉长倍数711倍之间。,残余伸长（或叫剩余变形量）：橡筋拉长后一般不能恢复到原来的长度，总要比原来长出一段，这长出的一段占原长度的百分比叫残余伸长，它也可以自己用实验方法得出。残余伸长要越小越好，一般是5%以下较为理想。 拉断力（或叫抗变行力）：相同截面积的橡筋，拉伸相同的长度所需用的力不同，用力越大此橡筋的储能量就越大，橡筋越好。也可自己实验方法得出。另外橡筋条的粗细要均匀，边缘要光滑，不能有毛刺、裂口、杂质和气泡等等，否则在绕橡筋时橡筋容易断裂。,（二）橡筋束可绕圈数的估算： 用实验方法得出你使用的这一批橡筋的拉长倍数后，量出橡筋束的长度，橡筋束的截面积（单根的截面积乘以根数）就可以用下面的经验公式估算出这一批橡筋束的可绕圈数。 N=0.285IM / S 式中：N代表橡筋束的可绕圈数 M代表橡筋束的拉长倍数 I代表橡筋束长度（CM） S代表橡筋束的截面积,专供模型作动力的国产橡筋M可达78左右，进口橡筋可达1011左右，而普通橡皮圈仅为35左右。一克重的橡筋，截面为11毫米的橡筋约有1米长，如果有兴趣的话，可以进行一次最大可绕圈数的破坏性测试，得到这一批橡筋束的最大可绕圈数值，就可以更充分地发挥橡筋的性能。 （二）橡筋的使用： 1.橡筋要处理：新买来的橡筋最好先用碱性不大的香皂把橡筋洗干净（主要表面有滑石粉）要放在室内阴干（不要晒干）然后打好结，编成束，涂上蓖麻油或甘油，它可以减少橡筋束每条间摩檫力，这对增加橡筋的绕圈数，释放能量，延长使用次数，都是十分有用的。,2、要预绕（或称磨车）：涂好油的橡筋束要进行预绕第一次预绕的转数一般为最大可绕圈数的40%后，橡筋松开，让橡筋休息一下，把粘在一起的橡筋分开，第二次绕到最大可绕圈数的60%后，再把橡筋松开，一般预绕2次即可，第三次释放的能量最大。 3.如何绕橡筋：应先把橡筋束拉到原长度的23倍。然后边绕边缩短距离，当绕到你需要的圈数时最好长度到了装勾子的地方。不要过早绕橡筋等待起航或无间隙地多次连续使用。否则使橡筋疲劳、弹性下降，容易断裂，使用寿命缩短，剩余变形增加。,4.橡筋束储存和维护：橡筋束平时应放在大口塑料瓶或塑料袋内，以防砂子和其它杂物粘上去。如发现有杂物应立即洗去，否则在绕的时候容易断。橡筋应放在阴凉处，避免阳光直接照射，否则容易加速橡筋老化。平时不要让汽油等矿物油碰到橡筋否则橡筋变脆。橡筋是90%多橡胶加上各种添加剂制成的。温度高、低都将影响橡筋的能量发挥。使用时最佳温度约在30度左右。温度低橡胶分子活性减弱逐渐失去弹性而变硬，温度高了分子活性加强，橡筋变软弹性也会逐渐减少。橡筋束使用后，如长期不用应用中性皂（香皂）洗净，晾干，洒上滑石粉，装上暗色不透气的瓶子内，存放在阴凉处。,谢谢观看！,