某型固定翼航模的設計、制作及其飛行研究

韓偉 宗劍

摘 要：航空模型是遵循航空器的飛行原理并以航空器的外形通過比例縮小后制作的一種不載人的飛行器。在飛機研制中，航空模型是一種不可缺少的研制手段，它在航空產業的各個環節起著重要作用。而如今的航模已經不再是航空航天專家們的專屬領域了，它已經成為了飛行愛好者的一種學習和運動手段。本文以某型固定翼電動航模飛機為例，從航模飛機的總體設計到具體的制作過程做了闡述，最后介紹了航模在飛行中基本的操控方法和技巧。

關鍵詞：航模;設計;制作;飛行

中圖分類號：G642 ?文獻標識碼：A

航空模型作為飛機設計制造過程中的一種重要方法，如今已成為航空航天專業學生及飛行愛好者的一種學習和運動手段。航?；顒邮且豁椚诤狭硕鄬W科、綜合性的航空航天科技創新實踐和試驗活動，涉及機械制造、空氣動力學、材料力學、控制技術等諸多學科領域。通過航模運動，能夠進一步拓展和提升學生及愛好者的學科知識綜合運用以及創新實踐能力。本文以某型固定翼電動航模飛機為例，著重介紹了其設計制作過程以及基本飛行操控方法和技巧。

1 航?？傮w設計

飛機總體設計包括：概念性設計、初步設計和詳細設計。

概念設計的目的是對飛機的氣動布局、性能、重量水平、電子原件和費用等方面進行初步和方向性的探討;初步設計則是在概念設計的基礎上，進行多種氣動布局方案的對比和研究，以及機翼、機身、尾翼的形狀、設計參數的確定;詳細設計是對航模材料、氣動外形以及發動機推力等具體性能數據進行計算和確定。最后利用CAD軟件進行繪圖。初始設計尺寸為翼展80cm，全長95cm，空機重量為250g，最大起飛重量為900g。圖1為固定翼電動航模飛機設計效果圖。

2 航模制作過程

（1）首先要選定要做的機型，并計算好飛機的各個重要尺寸參數，最終根據算好的飛機尺寸按照一定的比例關系畫到圖紙上。

（2）根據飛機圖紙上的部件尺寸，按照實際大小畫在KT板上。

（3）將在KT板上畫好的部件用美工刀切割出來，注意切割的精度，如圖2所示。

（4）粘貼固定部件用KT板專用的泡沫膠或者熱熔膠粘貼已經切割好的部件。

（5）制作機翼，機翼的制作是難點，為了能更好的把機翼折疊成弧形，提前在機翼的模板上做好溝槽。最終機翼呈平凸型。

（6）將舵機安裝到主翼上，并把飛機整個動力系統連接起來（螺旋漿+無刷電機+遙控接收機+鋰電池+無刷電調），如圖3所示。最后把動力系統固定到機艙內，完成固定翼航模飛機的制作。

3 航模飛行操控

3.1 直線飛行

直線飛行是所有飛行動作的基礎，而航模飛機由于氣流的影響并不能保持長時間的直線飛行，因此必須在飛機出現偏航時及時地進行修正，才能控制飛機在空中保持直線飛行。在直線飛行中出現的偏航狀態主要有兩種，即方向的改變和俯仰姿態的改變。（1）方向偏航的修正。方向偏航有兩種情況。一種是指模型飛機偏離了航線。例如當模型飛機出現右偏航時，先向左壓副翼，壓完副翼要回中，直到飛機飛回到原航線，此時機翼還處于向左傾斜狀態，因此要壓右副翼擺平，模型飛機繼續沿著航線飛行。另一種偏航是飛機仍處于航線中，只是機翼出現微小傾斜，但只要飛機沒有偏離航線，那么只需要迅速擺平機翼即可。（2）俯仰偏航的修正。當模型飛機受到氣流的影響出現抬頭爬升時，先推桿使飛機飛回到原航線，推桿完畢要回中，直到飛機飛回原來的航線位置，然后稍拉桿使模型飛機恢復平飛，繼續按原航線飛行。

3.2 水平轉彎

水平轉彎則是航模飛行中的難點，以左轉彎為例，當模型飛機飛到轉彎半徑的切線處時，先壓左副翼，使機翼向左傾斜，然后副翼操縱桿回中，同時適當拉桿，并一直保持拉桿的狀態使模型飛機向左盤旋轉彎，轉彎過程中不能讓模型飛機掉高度，要在同一水平面（即同一高度）上完成轉彎過程。當轉彎將要完成、機頭將要對正航線時，向反方向壓副翼擺平機翼，擺平后副翼操縱桿迅速回中，當機頭對正航線時升降舵回中，轉彎動作結束，飛機再次進入直線飛行。

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基金項目：江蘇航空職業技術學院院級課題資助項目（JATC19010111）

作者簡介：韓偉，碩士，助教，主要從事飛行原理教學與研究工作。