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文檔簡介
固
定
翼
入
門
——2015年2月18日
武科大航模協(xié)會
寫在前面的話
繁話休絮,開門見山。本文檔所包含教程供新手使用。
本教程并非全是原創(chuàng),只是由于網(wǎng)上東西太亂,所以筆者搜集并整理廣大資
料并融入個人經(jīng)驗編纂成此教程,本教程供且僅供本協(xié)會內(nèi)部使用,鄙人不才,
錯誤之處還望包涵。
第一章航空模型的一般知識
航空模型就是各種航空器模型的總稱,它包括航空飛機和其他模型飛行器。
在國際航聯(lián)制定的競賽規(guī)則里明確規(guī)定“航空模型是一種重于空氣的,有尺寸限
制的'帶有或不帶有發(fā)動機的,不能載人的航空器”。
第一節(jié)一般固定翼的構(gòu)成
血麻
k
如上圖前拉式飛機
1、機翼——飛行時產(chǎn)生升力的裝置,飛機飛行時的橫側(cè)安定。
2>尾翼——包括水平尾翼和垂直尾翼兩部分。水平尾翼可保持模型飛機飛行時
的俯仰安定,其上的升降舵能控制模型飛機的升降。垂直尾翼保持模型飛機飛行
時的方向安定,其上的方向舵可控制模型飛機的飛行方向。
3、機身——將模型的各部分聯(lián)結(jié)成一個整體的主干部分。同時機身內(nèi)可以裝載
必要的控制機件,設(shè)備和燃料等。
4、起落架——供模型飛機起飛、著陸和停放的裝置。(1、當(dāng)飛機機輪前端靠攏,后
端分開,發(fā)生擾動偏離方向時,能夠自動抵抗偏轉(zhuǎn)。2、當(dāng)飛機機輪前端分開,后端靠攏,
發(fā)生擾動偏離方向時,只會加劇方向偏轉(zhuǎn),最終導(dǎo)致飛機方向無法控制,在起飛高速滑行中
尤其明顯。所以為了避免起飛過程中地面打轉(zhuǎn)的情況,應(yīng)使機輪前端略微靠攏,但不宜角度
過大,以免過分增加起飛時的阻力。)
5、發(fā)動機——它是模型飛機產(chǎn)生飛行動力的裝置。橡筋束、活塞式發(fā)動機、噴
氣式發(fā)動機、電動機。
6、升降舵——水平尾翼上可動的板子(升降舵的主要功能是提供飛機橫軸的轉(zhuǎn)向力矩,
是飛機繞橫軸上下俯仰偏轉(zhuǎn),達(dá)到升降的目的)
7、方向舵——垂直尾翼上可動的板子(方向舵的主要功能是提供飛機縱軸的轉(zhuǎn)向力矩,
使飛機繞縱軸左右偏轉(zhuǎn),達(dá)到轉(zhuǎn)彎到目的。)
8、副翼——機翼上可動的板子(副翼的功能主要是產(chǎn)生機身軸向上的偏轉(zhuǎn)力矩,讓飛
機繞機身縱軸滾轉(zhuǎn))
9、襟翼一一襟翼是作為飛機機翼上的一個升力輔助舵面而存在的,主要是通過
偏轉(zhuǎn),為機翼提供持續(xù)的升力補償,因只出現(xiàn)在較高級的仿真模型飛機中
第二節(jié)航模技術(shù)常用術(shù)語
1、翼展——機翼(尾翼)左右翼尖間的直線距離。
2'機身全長——模型飛機最前端到最末端的直線距離。
3、尾心臂----由重心到水平尾翼前緣四分之一弦長處的距離。
4、翼型——機翼或尾翼的橫剖面形狀。
5、前緣——翼型的最前端。
6'后緣——翼型的最后端。
7、翼弦——前后緣之間的連線。
8、展弦比——翼展與平均翼弦長度的比值。展弦比大說明機翼狹長。
9、削尖比一一指梯形機翼翼尖翼弦長與翼根弦長的比值。
10、上反角——機翼前緣與模型飛機橫軸之間的夾角。
11、后掠魚一一機翼前緣與垂直于機身中心線的直線之間的夾角。
12'機翼安裝魚一一機翼翼弦與機身度量用的基準(zhǔn)線的夾角。
13、機翼迎角---翼弦與機翼迎面流來的氣流的夾有°
14、總升力面積——是模型飛機處于水平飛行狀態(tài)時。機翼的總面積以及水平和
傾斜安放的尾翼面積,在水平上的正投影面積之和。
15'重心----模型飛機各部分重力的合力作用點稱為重心。(每架飛機的重心位
置都不同,常規(guī)固定翼飛機的重心一般在機翼寬度(玄長)的30%位置左右(包
含副翼寬度),但是這個30%位置也并非一成不變的,具體機型要靈活掌握,應(yīng)
當(dāng)調(diào)整至飛機水平拋出以后,呈略低頭緩慢滑降為宜,直接栽頭說明重心偏前,
波狀飛行說明重心偏后。測試和查找重心位置的時候,可用2個手指分別在兩側(cè)
機翼下表面相同位置托起,反復(fù)更改和尋找位置,當(dāng)飛機正好處于水平平衡時,
手指所托的位置即為前后重心位置)
第三節(jié)一般固定翼電子設(shè)備
1、遙控器(簡稱控)是發(fā)射機,現(xiàn)在一般通用頻率2.4G(航模遙控器一般
有FM頻段以及2.4g頻段。FM頻段遙控器天線很長,2.4g遙控器天線很短,兩者之間很好
辨識。FM頻段遙控器在多人一起使用時不得同頻率,不然會發(fā)生互相干擾的情況,導(dǎo)致航
模無法正常運行。2.4g頻段遙控器允許多人同時使用。但是2.4g頻段遙控器不能讓被遙控
設(shè)備處于被視線遮擋的范圍),我們買控時會帶接收機,控和接收有含有多個通道(即
ch),關(guān)于新手對控的選擇,在下面會提起?,F(xiàn)在我們說一下通道。關(guān)于通道我
們固定翼一般四個就夠了,入門控一般都有六個通道一些高端控有十幾個通道,
每個通道有各自的功能,比如我們固定翼,
第一通道——對應(yīng)副翼,控制飛機側(cè)傾,讓飛機滾轉(zhuǎn),盤旋等。
第二通道——對應(yīng)升降舵,控制飛機俯仰,讓飛機劃弧,俯沖等。
第三通道一一是油門通道,控制飛機速度,完成起飛,降落,吊機等
第四通道——對應(yīng)方向舵,控制飛機方向,讓飛機轉(zhuǎn)彎等
固定翼一般這四個通道就滿足我們了,但是很多人不知道其他通道有什么用途)
第五通道,比如油動航模中作用是接收電,而在直機中閑置或者鏈接陀螺儀。
第六通道可以在固定翼中作為收放起落架使用,在直機中可以在一般油門螺距混
控中使用,這些我們稍微了解一下就行了,比如有些通道還可以在拉煙,點火,
射彈中使用。
遙控器的常用操作手法:日本手、美國手、其他手、
日本手:右手搖桿上下----動力,右手搖桿左右----副翼,左手搖桿上
下----升降,左手搖桿左右----方向舵。
美國手:左手搖桿上下----動力,左右搖桿左右----方向舵,右手搖桿
上下一一升降,右手搖桿左右一一副翼。
其他手:非以上兩類都可以歸類于此,屬于劍走偏鋒,暫不作介紹
a、控電。不同的遙控器用的電池也不同,有的用的是5號的干電池,有的
用的是3芯的小放電倍數(shù)的鋰電池,這樣的鋰電池就叫控電,這里控電和作為飛
機動力的航模電池是有區(qū)別的。
b、混控?;炜厥沁b控器控制飛機的一種常用方式,在遙控器里可以設(shè)置,
混控又包含三甭混控,V尾混控等。溫控可以簡單的理解為通道對通道的涯合控
制,比如1通道對2通道的溫控,我們說1對2的混控就是1占主導(dǎo)地位,2占
被動地位。溫控的比列不一樣,舵機反應(yīng)的情況也不同。掌握溫控的方法對新手
來說極為重要。希望大家多看看自己控的說明書,并自己多多摸索。對于控的工
作原理和內(nèi)部組成感興趣的可以在網(wǎng)上查一下資料,如果大家提議加上這部分,
那么我們在下次修改的時候再加上。對,還有,遙控器上有微調(diào)開關(guān),剛?cè)肽У?/p>
伙伴一般不知道它有什么作用,現(xiàn)在我就簡單說一下,一架飛機剛做好的時候,
舵面不能保證絕對的水平,這就造成試飛偏航的情況,第一次試飛的時候我們可
以根據(jù)飛機的姿態(tài)來判斷舵面情況,然后用微調(diào)開關(guān)微調(diào)舵面。
2'航模電池
一般參數(shù)為多少ma多少c,比如3s2200ma25c.關(guān)于c數(shù),網(wǎng)上真是眾說
紛紜,有說是瞬間爆發(fā)電流的,也有說最大放點倍率的,但是很多資深的魔友說
是持續(xù)最高放電倍率,一般還會有瞬間放電倍率。我們可以簡單的理解為描述電
池性能的參數(shù),3s指的是3芯電池,該電池是由3個電池芯片串聯(lián)組成的。航模
上用的比較多的是3s電池,當(dāng)然也有2芯的,也有5芯的等(注:S為片英文
單詞的縮寫,一片鋰電電壓為3.7V,2片則為7.4V,3S則為11.IV),下面我們
談?wù)勱P(guān)于電池的充電問題
鋰電池過充的原理和充電注意事項!
過充電:鋰電池芯過充到電壓高于4.2V后,會開始產(chǎn)生副作用。過充電壓
愈高,危險性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于4.2V后,正極材料內(nèi)剩下的鋰原
子數(shù)量不到一半'此時儲存格常會垮掉)讓電池容量產(chǎn)生永久性的下降。如果
繼續(xù)充電,由于負(fù)極的儲存格已經(jīng)裝滿了鋰原子,后續(xù)的鋰金屬會堆積于負(fù)極材
料表面。這些鋰原子會由負(fù)極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金
屬結(jié)晶會穿過隔膜紙,使正負(fù)極短路。有時在短路發(fā)生前電池就先爆炸,這是
因為在過充過程,電解液等材料會裂解產(chǎn)生氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓漲破
裂,讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極表面的鋰原子反應(yīng),進(jìn)而爆炸。因此,鋰電池充電
時,一定要設(shè)定電壓上限,才可以同時兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。最
理想的充電電壓上限為4.2V。(航模電池由于沒有保護(hù)裝置很容易過充,尤其是
在充電時電壓設(shè)置錯了,那麻煩就大了,所以大家在充電時千萬要看清)
充電電流對過充的影響:鋰離子電池過充電時,充電倍率對電池溫度
的影響很大。有研究表明,以0.5C(500mA)對電池進(jìn)行過充>其表面最高溫度
與內(nèi)部最高溫度差值約為30℃;以IC(1000mA)對電池進(jìn)行過充,其表面最高
溫度與內(nèi)部最高溫度差值約為80℃。
(所以大家在給電池充電的時候盡量小電流充電,一般是0.2C,不
要為了節(jié)省時間就暴力充電)這樣既損壞電池,又危險。)B6平衡充才有設(shè)置電
壓的選項,我們一般用的簡易平衡充沒有。
3、電調(diào)。
又稱為電子調(diào)速器,用來給接收機供電和控制電機的轉(zhuǎn)速。電調(diào)上一般會
標(biāo)有多少a,比如30A,很好理解)表示該電調(diào)允許經(jīng)過的最大電流是30A,超過
30A有可能燒壞電調(diào)。電調(diào)的選擇是根據(jù)電機判斷的而不是根據(jù)電池來選擇,固
定翼30A的電調(diào)就足夠了。
4、電機°
電機主要分為有刷電機和無刷電機兩種,有刷電機就是有電刷的電機,無
刷電機就是沒有電刷的電機。有刷電機目前飛機模型上不太使用,故這里就不多
做介紹了。無刷電機相比有刷電機而言,效率更高,功率更大,低轉(zhuǎn)速時扭力特
性更好。是目前電動航模的主流選擇。
無刷電機又分為內(nèi)轉(zhuǎn)子和外轉(zhuǎn)子,內(nèi)轉(zhuǎn)子就殼不動,軸轉(zhuǎn),外轉(zhuǎn)子就是軸
跟殼一起轉(zhuǎn)(底座固定),內(nèi)轉(zhuǎn)子電機在尺寸和轉(zhuǎn)速上有一定優(yōu)勢,外轉(zhuǎn)子電機
在扭力,散熱等方面占據(jù)優(yōu)勢。
電動機型號的命名規(guī)則,電機型號四位數(shù)字中的前2位代表直徑,后2
位代表長度。如22122200kv,前面的2212中,22表直徑,12表高度。
各廠家的命名方式有所不同,朗宇品牌的2212電機,指的是電機內(nèi)部的線
圈組部件的直徑22mm,長度12mm,而有些其他廠家會把這一型號標(biāo)注為2830
電機,因為是電機外殼尺寸28inm,長度30mm,而其實這2個是差不多型號的電
機。
另外對于電機型號還有一個參數(shù),那就是KV值。KV值表示電機在“空載”
情況下,電子調(diào)速器“每提升lv”輸出電壓時,電機轉(zhuǎn)速提升的數(shù)量。
肯定有人會想,既然同樣規(guī)格的電機,KV值越高,電機轉(zhuǎn)速就越快,那
力量就越大了。其實并不是這樣。因為對于一款電機來說)尺寸的大小,就決定
了它的最大功率的大小,既然功率上基本差不多,如果轉(zhuǎn)速高了,那么電機的扭
力就小了,也就是說只能安裝更小的螺旋槳才能不超載工作。
繞線匝數(shù)多的,KV值低,最高輸出電流小,但扭力大
繞線匝數(shù)少的,KV值高,最高輸出電流大,但扭力小
單從KV值,不可以評價電機的好壞,因為不同KV值有不同的適用場
合:
比如:
KV值小,達(dá)到同樣的推力,要比高KV值的省電,所以四軸飛行器多
使用小KV的電機
KV值大,同樣的設(shè)備重量(電機、電調(diào)、電池),得到的最大推力
要高過低KV值的電機
螺旋槳不屬于電子設(shè)備,既然提到了電機,在這里我也把螺旋槳提一下。
a'槳的規(guī)格。5030的意思是直徑5英寸,螺距3英寸
螺距:一片漿葉沿著螺旋線旋轉(zhuǎn)一周,漿葉上升的距離就是螺距。螺
旋槳在一種不能流動的介質(zhì)中旋轉(zhuǎn)哪么螺旋槳每轉(zhuǎn)一圈,就會向前進(jìn)一個距離,
連續(xù)旋轉(zhuǎn)就形成一段螺旋。同一片槳葉旋轉(zhuǎn)一圈所形成的螺旋的距離,就稱為螺
距。想飛機飛的慢應(yīng)該選小螺距,飛的快選擇大螺距,但是還要看馬達(dá)的KV值。
b、那么我們來看一下一般情況下電機與螺旋槳的配合。
相同的電機,不同的KV值,用的螺旋槳也不一樣,每個電機都會有一個推
薦的螺旋槳,推薦的螺旋槳多是最佳的性能的
簡單的說,相同的電機和電池,大KV值用小的螺旋槳,小KV值用大
的螺旋槳
相對來說螺旋槳配得過小,不能發(fā)揮最大推力
相對來說螺旋槳配得過大,電機會過熱,會使電機退磁,造成電機性
能的永久下降。
3S電池下;
KV900-1000的電機配1060或1047漿,9寸漿也可
KV1200-1400配9050(9寸漿)至8*6漿
KV1600-1800左右的7寸至6寸漿
KV2200-2800左右的5寸漿
KV3000-3500左右的4530漿
2S電池下;
KV1300-1500左右用9050漿
KV1800左右用7060漿
KV2500-3000左右用5X3漿
KV3200-4000左右用4530漿
關(guān)于為什么要這樣配置?
先來解釋一個名詞。
理論槳速(英寸/分鐘)=螺距(英寸)*轉(zhuǎn)速(圈/分鐘)
假設(shè)同樣使用2212電機,其中一個使用kv1000+9*5槳,另一個使用
kv2200+6*4槳。
在12v電壓的時候,帶槳的情況下,kvlOOO的電機轉(zhuǎn)速是9000轉(zhuǎn)/
分鐘(大約),kv2200的電機轉(zhuǎn)速是18000轉(zhuǎn)/分鐘(大約)。
kvlOOO電機+9*5槳的理論槳速為:9000(轉(zhuǎn)/分鐘)*5(英寸)=45000
(英寸/分鐘)=68.58(公里/小時)
kv2200電機+6*4槳的理論槳速為:18000(轉(zhuǎn)/分鐘)*4(英寸)=72000
(英寸/分鐘)=109.73(公里/小時)
因為9米5槳的直徑比6*4槳的直徑大很多,所以在兩套動力速度都為
0的時候,kvlOOO電機產(chǎn)生的力要大于kv2200電機產(chǎn)生的力。
但是如果把兩套動力都放在速度為70公里/小時的風(fēng)洞里,又是哪
套動力配置產(chǎn)生的力量大呢。
(以上僅是假設(shè)和打比方,數(shù)據(jù)不盡正確,僅供參考。)
很顯然,kvl000+9*5動力系統(tǒng)適合于低速,阻力大的飛機。kv2200+6*4
動力系統(tǒng)適合于高速,阻力小的飛機。雖然“高轉(zhuǎn)速電機+小槳”在低速時推力
不及“低轉(zhuǎn)速電機+大槳”,但是在高速時更有效率,這也就是為什么“高速機”
需要使用“高轉(zhuǎn)速電機+小槳”的原因。關(guān)于按照機型翼大小展選擇槳的具體數(shù)
據(jù)我沒找到,只是記得翼展大的配大寸槳和小KV電機,翼展小的配小寸槳和大
KV電機
c'機型與電機、漿的關(guān)系:
一般來說:漿越大對飛機所產(chǎn)生的反扭力越大,所以漿的大小與機
的翼展大小有著一定關(guān)系,但漿與電機也有著上面所講的關(guān)系。
例如用1060漿,機的翼展就得要在80CM以上為合適,不然的話機
就容易造成反扭;又如用8*6的漿翼展就得在60以上。
再比如:用4530漿做翼展1米以上機行否?是可以,但飛機飛起
來會很耗電,因為翼展大飛行的阻力大,而4530漿產(chǎn)生的推力相對情況下小(上
面有提到)。
所以模友在選擇玩什么機型的時候就要注意這4者的關(guān)系-尤其是
新手選擇機型,一定要看這機型翼展大小選擇配電機、漿、電池,特別要注意的
是,不能用大漿配高KV的電機,否則燒電機還影響了電池,有可能連電調(diào)也燒
掉。另外,有些模友誤認(rèn)為,電機的推力越大,飛機就能更加克服阻力飛得更快,
這個問題就留給有興趣的模友去討論一下了。
d、快速槳與慢速槳
慢飛槳通常是指用在慢速飛機上,在低轉(zhuǎn)速下即可實現(xiàn)較大拉力,發(fā)揮出較高效
率的螺旋槳。這類槳大多外側(cè)面積較大也較厚實,主要就是用槳葉的外側(cè)部分切
割空氣產(chǎn)生拉力。但是因為其氣動外形設(shè)計的因素,慢飛槳通常不宜在高轉(zhuǎn)速下
工作,轉(zhuǎn)速過高的話,除了動力效率會急劇下降之外,柔弱的槳根部分還可能會
因無法承受沉重的槳葉外側(cè)的離心力而有斷裂的危險。9047電動槳,為一款典
型的慢飛槳,有測試數(shù)據(jù)說:在6000轉(zhuǎn)左右即可產(chǎn)生大約500克以上的靜拉力,
拉力效率還真不錯。相反,快速槳是用在高速機型上的螺旋槳,外形又細(xì)又長,
槳葉內(nèi)側(cè)和外側(cè)的寬度沒啥區(qū)別。這類槳在低轉(zhuǎn)速下無法提供多大的拉力,但在
高轉(zhuǎn)速下的阻力很小,能夠在飛機本身速度很快時仍然保持一定的拉力°APC5X5
高速背推槳,在高達(dá)每分鐘28000轉(zhuǎn)的極速下依然能夠產(chǎn)生強勁的推力。
e'電機推力(拉力線)的調(diào)整:
對于固定翼飛機來說,飛機上主要受到重力)飛行阻力,升力,以及電
機推力(拉力),以及螺旋槳反扭力的影響。為了抵消部分螺旋槳反扭力的影響,
從機尾向機頭方向看,電機安裝角度一般有向右3?5°的右拉安裝角(常規(guī)右旋
螺旋槳)。螺旋槳越大,一般右拉甭越大。為了使飛機飛行中俯仰力矩平衡,電
機相對飛機縱軸一般有向下1.5?3°的下拉安裝有。實際數(shù)值應(yīng)當(dāng)在試飛過程中
進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整的目的就是在油門增減,動力變化的時候,飛行姿態(tài)沒有明顯的
改變?yōu)橐耍ū苊饧佑烷T時抬頭,避免加油門時飛機沿反扭力方向側(cè)傾)在精細(xì)的
調(diào)整過程中)也可以通過油門與升降以及副翼的混控來進(jìn)行調(diào)校。
5、舵機(又叫伺服器)
舵機是一個根據(jù)遙控信號來決定搖臂偏轉(zhuǎn)角度的器件,通過搖臂上連接的鋼
絲來改變飛行控制翼面的偏轉(zhuǎn)角度,來完成飛行姿態(tài)的調(diào)整。舵機根據(jù)脈沖電壓
不同來控制舵機搖臂偏轉(zhuǎn)角度。(詳情請查看百度文庫{舵機伺服器原理})
6、充電器
這里的充電器特指航模用的鋰電池平衡充電器。常用的有B6平衡充和簡易
平衡充。由于鋰電池的充放特性,聚合物鋰電池禁止過充以及過放。鋰電池充滿
電壓單片不得超過4.2v,放電中單片電池帶負(fù)載時電壓不得低于3.3v。所以鋰
電池平衡充電器是單片單獨調(diào)整充電電流,精確保證充電電壓的充電設(shè)備,不可
使用用普通充電器代替。
第二章空氣動力學(xué)原理
我們對航模的一般構(gòu)造已經(jīng)了解的差不多了,但是飛機是怎么飛起來并完成一系
列的復(fù)雜的動作呢?下面我們就來了解一下航模的空氣動力學(xué)一些基礎(chǔ)知識。
第一節(jié)航空模型的種類
現(xiàn)代航空模型運動分為自由飛行模型飛機
線操縱模型飛機
無線電遙控模型飛機
像真模型飛機
電動模型飛機
按動力方式分為:
活塞發(fā)動機
噴氣發(fā)動機
橡筋動力模型飛機
無動力的模型滑翔機等
第二節(jié)基本定律
0.465尸
1、空氣的壓強
'273+/
氣體的壓力由于氣體分子在不斷運動時沖擊到物體表面而產(chǎn)生的。
空氣的壓強就是單位面積所受到的空氣壓力。在一密閉容器內(nèi)(分子數(shù)目不變),
溫度越高,分子運動越活躍,速度增大,沖擊力就大,壓力就大,壓強就大。
2'空氣的密度:
大氣密度為:千克/m3
大氣壓強:毫米汞柱
大氣溫度:℃
3、空氣的粘性
空氣的粘性隨著溫度的變化而變化,溫度越低空氣的粘性越小,溫度越高空
氣粘性越大(液體相反的,液體的粘性是隨著溫度的升高而降低的)。
空氣流過物體表面的時候,就像潤滑油一樣,最靠近物體表面的空氣是附著在物
體表面的,離表面稍遠(yuǎn),空氣的速度便稍大。達(dá)到一定距離后,粘性的作用就表
現(xiàn)不明顯了,在這附近的氣流速度等于沒有黏性作用時的速度,所以空性的黏性
作用只是明顯表現(xiàn)在物體表面薄薄的一層空氣內(nèi),離開了這緊靠著物體表面的一
薄層便可以認(rèn)為空氣是沒有黏性的,這一薄層空氣成為邊界層(或附面層)。
空氣動力學(xué)的幾個基本原理
速度與加速度以及牛頓的三大定律我們都學(xué)過,在這不多解釋。
1、連續(xù)性原理。
流線:流體微團(tuán)流動時所經(jīng)過的路徑叫流線
C:連續(xù)性原理:(不可壓縮流體)流體只能在通道中流動,在單位時間內(nèi)通過通
道上任何界面的流體質(zhì)量都是相等的。
公式:0vs=常數(shù)
(SI,S2兩個截面)
I
夕匕$=Q匕邑
I
(不可壓縮流體)
.=匕邑
S7(由圖可知)
截面窄,流線密的地方,流體的速度快;
截面寬,流線稀的地方,流體的速度慢。
翼型繞流分析
夕匕2/2+片=Q匕2/2+6
3、伯努利定律(能量守恒定律)
當(dāng)氣體水平運動的時候,它包括兩種能量:一種是垂直作用在流體表面的靜壓強
的能量,另一種是由于氣體運動而具有的動壓強的能量,這兩種能量之和是一個
常數(shù)。
S7
靜壓強,用P表示,單位是千克力/米2;
動壓強用0V2/2表示,
其中。是空氣密度。單位是千克力/米2;V是流速,單位是米/秒。
%Pi
夕匕2/2+[=夕匕2/2+鳥
匕<匕
《〉舄
4、升力產(chǎn)生
當(dāng)一股氣流,由于機翼的插入,被分成上下兩股,通過機翼以后合為一股。
由于機翼上表面拱起,使得上方那股氣流的通道變窄。根據(jù)氣流連續(xù)性原理和伯
努利定理可以得知,機翼上方的壓強比機翼下方的壓強小,也就是說機翼下表面
受到向上的壓力比機翼上表面受到向下的壓力大,這個壓力差就是機翼產(chǎn)生的升
力。
第三節(jié)動作原理
上一節(jié)我們了解了飛機升空的原理。但是飛機是怎樣完成滾轉(zhuǎn),劃弧等一些復(fù)雜
的動作呢,
作用于飛機的力要剛好平衡,如果不平衡就是合力不為零,依牛頓第二定
律就會產(chǎn)生加速度,為了分析方便我們把力分為X、Y、Z三個軸力的平衡及繞X、
Y、Z三個軸彎矩的平衡。
軸力不平衡則會在合力的方向產(chǎn)生加速度,飛行中的飛機受的力可分為升
力、重力、阻力、推力〔如圖1-1〕,升力由機翼提供,推力由引擎提供,重力
由地心引力產(chǎn)生,阻力由空氣產(chǎn)生,我們可以把力分解為兩個方向的力,稱x及
y方向〔當(dāng)然還有一個z方向,但對飛機不是很重要,除非是在轉(zhuǎn)彎中〕,飛機
等速直線飛行時x方向阻力與推力大小相同方向相反,故x方向合力為零,飛機
速度不變,y方向升力與重力大小相同方向相反,故y方向合力亦為零,飛機不
升降,所以會保持等速直線飛行。
升力
Hl-1
彎矩不平衡則會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)加速度,在飛機來說,x軸彎矩不平衡飛機會滾轉(zhuǎn),
丫軸彎矩不平衡飛機會偏航、Z軸彎矩不平衡飛機會俯仰〔如圖1-2〕。
伯努利定律是空氣動力最重要的公式,簡單的說流體的速度越大,靜壓力越小,
速度越小,靜壓力越大,這里說的流體一般是指空氣或水,在這里當(dāng)然是指空氣,
設(shè)法使機翼上部空氣流速較快,靜壓力則較小,機翼下部空氣流速較慢,靜壓力
較大,兩邊互相較力,于是機翼就被往上推去,然后飛機就飛起來,以前的理
論認(rèn)為兩個相鄰的空氣質(zhì)點同時由機翼的前端往后走,一個流經(jīng)機翼的上緣,另
一個流經(jīng)機翼的下緣,兩個質(zhì)點應(yīng)在機翼的后端相會合,經(jīng)過仔細(xì)的計算后發(fā)覺
如依上述理論,上緣的流速不夠大,機翼應(yīng)該無法產(chǎn)生那么大的升力,現(xiàn)在經(jīng)風(fēng)
洞實驗已證實,兩個相鄰空氣的質(zhì)點流經(jīng)機翼上緣的質(zhì)點會比流經(jīng)機翼的下
緣質(zhì)點先到達(dá)后緣
俯仰運動
(1)升降舵的運動。
當(dāng)按下鍵盤上鍵或?qū)u桿向前推時,升降舵會向上運動。反之則向下
運動。當(dāng)然這根據(jù)個人習(xí)慣,你也可以設(shè)置成搖桿下拉,升降舵向上。
2'升降舵運動產(chǎn)生的俯仰運動:
這里僅舉升降舵上偏的例子。
由于升降舵上偏,使氣流對升降舵產(chǎn)生了垂直翼面向下的力,這個力
產(chǎn)生了向下的力矩5使機尾以丫軸向下轉(zhuǎn)動,同時也是機頭向上轉(zhuǎn)動。由于迎角
增大升力增大,所以在一定范圍內(nèi))飛機會上升。
5、滾轉(zhuǎn)運動:
(1)副翼的運動
當(dāng)按下鍵盤左鍵或向左偏轉(zhuǎn)搖桿時,左側(cè)副翼會上偏,右側(cè)會下偏,
反之亦然。
(2)副翼產(chǎn)生的滾轉(zhuǎn)運動
僅以左轉(zhuǎn)為例。
當(dāng)左側(cè)副翼上偏時,會受到氣流施加的向下的力,從而使左側(cè)機翼繞
X軸向下偏轉(zhuǎn),右側(cè)機翼向上偏轉(zhuǎn)。又由于升力是垂直于翼面的(僅指Y方向上),
所以升力產(chǎn)生了向左的分力)使飛機向左做圓周運動)這就是飛機轉(zhuǎn)彎的原理。
需要注意的是,在轉(zhuǎn)彎時沒有改變升力大小卻產(chǎn)生了分力,所以升力在豎直方向
上的分力減小,飛機可能會掉高度。
3、偏航運動
(1)方向舵的運動
按住小鍵區(qū)。鍵或向左扭搖桿,方向舵就會左偏。按住小鍵區(qū)ENTER
鍵或向右扭搖桿就會向右偏。2)由方向舵產(chǎn)生的偏航運動。
僅以方向舵左偏為例。
當(dāng)方向舵左偏時,舵面受空氣施加的向右后方的壓力,此壓力產(chǎn)生力
矩,使機尾繞Z軸向右旋轉(zhuǎn),同時機頭也向左旋轉(zhuǎn),由于速度方向未改變,所以
飛機會發(fā)生偏航(也叫側(cè)滑)。這個動作在風(fēng)中校正航向和轉(zhuǎn)彎時使消除不正常
偏航時使用,需注意的是該動作不是飛機轉(zhuǎn)彎的主要成因。
還要注意的一點是'該動作也會造成一定程度的滾轉(zhuǎn)。由于偏航時,左側(cè)機翼相
對氣流速度減慢,右側(cè)機翼加快,造成兩側(cè)機翼不對稱,所以飛機會發(fā)生滾轉(zhuǎn)。
第四節(jié)模型飛機上的阻力
阻力:
誘導(dǎo)阻力、摩擦阻力、壓差阻力、干擾阻力。
摩擦阻力有關(guān)的因素:
空氣的粘性、表面粗糙度、接觸面積等
壓差阻力有關(guān)的因素:
空氣的粘性、物體的形狀(最主要)、物體的最大迎風(fēng)面積、物體在氣流中的姿
態(tài)
對于流線型好的物體摩擦阻力是主要的;
對于流線型不好的物體壓差阻力是主要的
計算機翼阻力的公式:
1,
y2尸5)Cv
K=—=-4------=—
X——機翼的阻力,單位是留嚀/丫為)X
CX---阻力系數(shù)
P——空氣密度,單位是千克力秒2/米2,
V——機翼相對于氣流的速度,單位是米/秒
S---機翼面積
3、誘導(dǎo)阻力
減少誘導(dǎo)阻力的辦法是增大展弦比。
梯形或橢圓形機翼的誘導(dǎo)阻力比矩形機的誘導(dǎo)阻力小。
2
,工山…vCpVS
4、干擾阻力X=-x.......
2
發(fā)生部位;機身與機翼、尾翼結(jié)合部、外掛及發(fā)動機
5、升阻比
Y——升力;X——阻力;
CY,CX——升力,阻力系數(shù);
第五節(jié)模型飛機的機翼
1、翼型
現(xiàn)代模型翼型有平凸、對稱、凹凸,雙凸、s形和特種型
對稱翼型
---------贏翼型
對稱翼型的中弧線和翼弦重合,上弧線和下弧線對稱。這種翼型阻力系數(shù)比較小,
但升阻比也小。一般用在線操縱或遙控特技模型飛機上。
雙凸翼型
雙凸翼型的上弧線和下弧線都向外凸,但上弧線的彎度比下弧線大。這種翼型比
對稱翼型的升阻比大。一般用在線操縱競速或遙控特技模型飛機上
平凸翼型
平凸翼型的下弧線是一條直線,這種翼型最大升阻比要比雙凸翼型大。一般用
在速度不太高的初級線操縱或遙控模型飛機上
凹凸翼型的下弧線向內(nèi)凹入,這種翼型能產(chǎn)生較大的升力,升阻比也比較大。廣
泛用在競賽留空時間的模型飛機上
S形翼型
s形翼型的中弧線象橫放的s形,這種翼型的力矩特性是穩(wěn)定的,可以用在沒有
水平尾翼的模型飛機上
2'機翼的平面
矩形(無線電操縱模型)
橢圓形(誘導(dǎo)阻力小,制作不方便)
梯形(接近于橢圓形,
矩形+梯形(競時模型)
矩形+橢圓形
第三章飛行動作及飛行技巧
第一節(jié)基本動作
與副翼偏轉(zhuǎn)相關(guān)的飛行動作有:
1、副翼轉(zhuǎn)彎
2'橫滾
3、筒滾
4、倒飛
與升降舵偏轉(zhuǎn)相關(guān)的飛行動作有:
1、副翼轉(zhuǎn)彎
2'正/負(fù)筋斗
3、筒滾
4'倒飛
5、8字橫滾
6'失速螺旋等等
方向舵我們接觸的少,在這里稍微詳細(xì)點吧
要實現(xiàn)飛機的轉(zhuǎn)向,方向舵的偏轉(zhuǎn)就可以滿足需求
通過方向舵的偏轉(zhuǎn),飛機就可以在機身豎軸上轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)彎速度與方向舵偏轉(zhuǎn)
A度成正比。
方向舵的偏轉(zhuǎn)對于飛機姿態(tài)的影響是這樣的,方向舵舵面偏轉(zhuǎn)后,飛機繞豎
軸轉(zhuǎn)動,偏轉(zhuǎn)方向和偏轉(zhuǎn)力矩方向一致,在飛機轉(zhuǎn)向到一定角度時,松開遙控器
方向舵通道搖桿,飛機就會保持這種偏轉(zhuǎn)角度飛行,但是因為飛機發(fā)動機(或電
動機)拉力的作用,在沒有了轉(zhuǎn)向力矩的情況下,飛機的拉力會自動把飛機的姿
態(tài)修正成為直線飛行狀態(tài),修正速度和飛機發(fā)動機(或電動機)拉力大小與下拉、
右拉角大小整體設(shè)計有關(guān)。
與方向舵偏轉(zhuǎn)相關(guān)的飛行動作有:
1、方向舵轉(zhuǎn)彎
2'側(cè)飛
3、筒滾
4、8字橫滾
5、失速螺旋等等
現(xiàn)在大家會注意到,完成模型飛機的轉(zhuǎn)彎動作,是可以通過不同舵面的偏轉(zhuǎn)
來實現(xiàn)的,可以用副翼轉(zhuǎn)彎,也可以用方向舵轉(zhuǎn)彎,這就需要我們對這些轉(zhuǎn)彎方
式的效果做一個比較,我們會在今后的動作演練環(huán)節(jié)為大家介紹這兩種轉(zhuǎn)彎方法
的不同之處)有點與缺點
第二節(jié)基本方法
所有基本知識都具備了,我們就要來研究一下模型飛機的基本動作了,首先將給
大家介紹的是模型飛機的轉(zhuǎn)彎方法,請各位新模友慢慢琢磨和練習(xí)。
1、操縱模型飛機轉(zhuǎn)彎的基本方法
開始轉(zhuǎn)彎的正確方法是短暫的壓下副翼操縱桿,使飛機的機翼傾斜,形成轉(zhuǎn)
彎坡度,然后讓副翼操縱桿會中以避免飛機進(jìn)入螺旋,接下來拉動升降舵操縱桿
開始進(jìn)入轉(zhuǎn)彎,并同時保持飛機的飛行高度,升降舵此時同時為模型飛機轉(zhuǎn)彎和
防止飛機掉高度服務(wù)。
副翼的動作對模型飛機轉(zhuǎn)彎效果的影響
模型飛機轉(zhuǎn)彎的時候,一開始控制副翼操縱桿的幅度,決定了模型飛機轉(zhuǎn)
彎的快慢,如果副翼打的量很小,只要拉動很小幅度的升降舵即可維持飛機的轉(zhuǎn)
彎和不掉高度,如果開始副翼的偏轉(zhuǎn)量很大,就需要拉動更大幅度的升降舵來維
持飛機的高度,此時飛機的轉(zhuǎn)彎速度會增加,轉(zhuǎn)彎半徑也小了很多。
錯誤的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)
轉(zhuǎn)彎動作中一個很重要的控制動作是打副翼然后回中,這樣做是很有必要
的,打副翼然后回中是讓飛機形成轉(zhuǎn)彎坡度,最終通過升降舵來實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎,但是
如果打了副翼不回中,機翼上收到的是持續(xù)的扭矩,飛機將開始滾轉(zhuǎn),我們稱之
為橫滾,這不是我們期望的轉(zhuǎn)彎動作,所以在模型飛機轉(zhuǎn)彎的時候,一定記住要
打副翼,然后自然回中,才可以飛出你想要的轉(zhuǎn)彎動作。
2、操控模型飛機直線飛行的要領(lǐng)
上面我們介紹了模型飛機的轉(zhuǎn)彎要領(lǐng),這一節(jié)我們開始介紹維持模型飛機
直線飛行的要領(lǐng),別小看“直線”兩個字,如果沒有掌握好要領(lǐng),直線飛行將是
模友們的噩夢。
模型飛機直線飛行的要領(lǐng)
說到直線飛行,其實我們這里要理解為“相對直線飛行”,因為模型飛機不
像實際比例的真飛機有那么好的設(shè)計氣動性能,而且自重較輕,稍微有一些風(fēng)或
者湍流,模型飛機的飛行狀態(tài)就會很不穩(wěn)定,即使你覺得飛機正在水平正飛,有
可能收到那些不穩(wěn)定因素的影響,飛機還是會出現(xiàn)航向偏移的現(xiàn)象,所以我們要
不時的對飛機的航向作出調(diào)整。
但是有的模友就要問了,那些模型比賽上的高手們?yōu)槭裁茨茱w出完美的直線
航線呢,其實這就是我要給大家介紹的一個非常重要的模型控制要領(lǐng)一“輕碰操
縱桿,獲得完美無瑕的控制”>也就是說,在飛機航向出現(xiàn)偏移的時候'根據(jù)自
己的方向判斷,適度的輕碰副翼操縱桿,來完成對飛機的合理修正,這種輕碰不
會給飛機帶來較大的坡度,所以不會造成飛機轉(zhuǎn)彎,但是帶來的確實平滑的操控
效果和精準(zhǔn)的控制,這就是直線飛行的要領(lǐng)一適時輕碰操縱桿,時時修正航向。
輕碰操縱桿的原則
其實模型運動中也需要有度的衡量,說到輕碰操縱桿,沒有經(jīng)驗的模友馬上
就會去嘗試,但是度量必須要掌握好。
控制飛機不能追求形式,不是說動作都做對了飛機就會聽話,我們要掌握一
個很重要的原則)即主動控制原則,如果說飛機只是小量的左偏航,而你卻在那
里大大的打副翼,結(jié)果你的航線飛出來就是一個鋸齒狀航線;如果飛機已經(jīng)右偏
航許多了,你還在那里微微的觸碰副翼來修正航線,想必你要維持的航線也不可
能是直線,我這里要說的意思就是,你要根據(jù)飛機的飛行狀況來不斷練習(xí)你“輕
碰”副翼操縱桿的度量(角度),主動的控制你的飛機,和你的飛機一起飛行。
經(jīng)過反復(fù)的練習(xí)之后)這些輕觸操縱桿的動作回變得非常的細(xì)膩和準(zhǔn)
確,旁觀的人是看不出你在輕碰的,都在以為你是高手,直接就飛出直線航線了。
那些飛得很直的高手們,正式利用了輕碰操縱桿的技術(shù),利用這些細(xì)微的動作使
飛行航線變得平滑,讓你覺得他們對飛機的控制是那么的得心應(yīng)手,相信我,經(jīng)
過不斷的練習(xí),你也能和他們一樣。
第四章實戰(zhàn)之零起步入門固定翼
對于我們窮學(xué)生,入低端設(shè)備的話,至少要五六百才能讓飛機飛起來,所以
入魔前我們要省吃儉用籌點鈔票哈。
11首先你需要選擇一個遙控器,那種太低級的不帶屏幕6通控大家還是不
要買了,用也能用,但是對于新手熟悉遙控器及其進(jìn)行有關(guān)設(shè)置不是太方便,不
好上手。像天6一代,富斯T6,mc4,mc6.
作為入門控的話個人覺得選擇富斯i6,天6二代,甚至天7就不錯了,性價
比還是很高的,帶有屏幕,
如果有長遠(yuǎn)打算,想以后玩多軸掛云臺搞航拍飛fpv的話,控還是一步到位
好,像華爾科d7、diO(可刷開源固件),富斯9(最高支持16通道,可刷er9x
固件,支持車,船模型)'樂迪at9,天9等,這幾款目前主流的控都是不錯的
選擇。
2,電機。我建議還是先買一個電機吧,xxd(新西達(dá))22122200kv的電
機135元左右,這一個電機作為入門用,可以飛不少飛機,比如紙飛機,像su-27
su-37su-47
F-22,飛翼,殲10,鋼鐵俠等kt機。然后等
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