航模(一种模型飞行器)

航模飞机一般与载人的飞机一样,主要由机翼、尾翼、机身、起落架、发动机和控制系统六部分组成。现代航空模型运动分为自由飞行、线操纵、无线电遥控、仿真和电动等五大类。按动力方式又分为:活塞发动机、喷气发动机、橡筋动力模型飞机和无动力的模型滑翔机等。航空模型的最大升力面积500平方分米;最大重量25千克;活塞发动机最大工作容积250毫升。航空模型的竞赛科目有:留空时间、飞行速度、飞行距离、特技、“空战”等。世界锦标赛设有30个项目,隔一年举行一次。

简介

航空模型是一种重于空气的,有尺寸限制的,带有或不带有发动机的,可遥控的不能载人的航空器。现代航空模型运动分为自由飞行、线操纵、无线电遥控、仿真和电动等五大类。按动力方式又分为:活塞发动机、喷气发动机、橡筋动力模型飞机和无动力的模型滑翔机等。航空模型的最大升力面积500平方分米;最大重量25千克;活塞发动机最大工作容积250毫升。

航空模型的竞赛科目有:留空时间、飞行速度、飞行距离、特技、“空战”等。目前世界锦标赛设有30个项目,隔年举行一次。航空模型还设有专门记录各项绝对成绩的纪录项目。

组成

航模飞机一般与载人的飞机一样,主要由机翼、尾翼、机身、起落架、发动机和控制系统六部分组成。

1、机翼―――是模型飞机在飞行时产生升力的装置,并能保持模型飞机飞行时的横侧稳定。

2、尾翼―――包括水平尾翼和垂直尾翼两部分。水平尾翼可保持模型飞机飞行时的俯仰稳定,垂直尾翼保持模型

飞机飞行时的方向稳定。水平尾翼上的升降舵能控制模型飞机的升降,垂直尾翼上的方向舵可控制模型飞机的飞行方向。也有模型飞机使用V型尾翼,需要混合控制,一般航模遥控器都有此功能。两片向外倾斜的尾翼联合控制方向舵与升降舵。最特殊的情况是机翼采用S翼型的无动力滑翔机,这类机只有垂直尾翼而没有水平尾翼。

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。

4、起落架―――供模型飞机起飞、着陆和停放的装置。前部一个起落架,后面两面各一个起落架叫前三点式,前部两面各一个起落架,后面一个起落架叫后三点式。

5、发动机―――它是模型飞机产生飞行动力的装置。模型飞机常用的动力装置有:橡筋束、活塞式发动机、涡轮喷气式发动机、电动机。较少使用的有:脉冲喷气发动机(重量大,油耗大)、转子发动机(只有OS的一款)空气发动机(上世纪70年代用于室内模型与活塞发动机类似。

6、太阳能板及各类电池也可作为模型飞机的动力来源

7、控制系统―――控制系统主要用来控制模型的空中机动,包括起飞降落转向等。高级航模可以用于数据回传,例如温度传感,空速表,高度计,升降率计,gps等等。

原理

模型直升机飞行原理与真实直升机一样。大同小异而已。升力,靠主桨高速转动(可以理解为一个大风扇)向下推动气流,产生升力起飞。

前后左右倾斜、姿态控制,靠倾斜盘(十字盘、自动倾斜器)来实现周期变距,简单点说,就是如果要向前倾斜机身,那么就通过周期边距方式,使后半部分螺旋桨桨距增大(升力增大),前半部分相对悬停桨距减小(升力减小)。这样,飞机前后升力不平均,飞机向前倾斜。向后正好过程相反。左右大同小异。

左右转向,通过控制尾部反扭螺旋桨推力大小,来实现左右转向。因主桨沿一个方向运转,所以必然会产生反作用力,为螺旋桨就是抵消这种反扭力。通过控制反扭力大小,就可以控制左右转向了。

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。

分类

运动类型

现代航空模型运动分为自由飞行、线操纵、无线电遥控、仿真和电动等五大类。按动力方式又分为:活塞发动机、喷气发动机、橡筋动力模型飞机和无动力的模型滑翔机等。航空模型的最大升力面积500平方分米;最大重量25千克;活塞发动机最大工作容积250毫升。

航空模型的竞赛科目有:留空时间、飞行速度、飞行距离、特技、“空战”等。世界锦标赛设有30个项目,隔一年举行一次。航空模型还设有专门记录各项绝对成绩的纪录项目。

机架类型

常见的航空模型按机架类型来划分主要有以下常见的形式:

1.多轴(多旋翼)飞行器

多轴飞行器主要原理是通过电机带动螺旋桨产生升力,并通过调节成对出现或以对称形式出现螺旋桨所产生转动惯和升力大小来调节飞行器的在三维直角坐标系下的动作,分别是俯仰(pitch)、横滚(roll)、航向(yaw)。目前有常见的多轴飞行器有四轴四旋翼飞行器、四轴八旋翼飞行器、六轴六旋翼飞行器、八轴八旋翼飞行器。多轴飞行器的特点是飞行稳定,可以在空中保持定点悬浮,在飞行控制器的配合下可以完成定点巡航,失控保护等功能,多用于拍摄、探测、消防、农业种植等行业。

比起固定翼式无人飞行器,旋翼式飞行器因为有着耗能少、稳定性强、成本少等优势,成为国内外研究的热点。其中三旋翼式飞行器比起其他类型的旋翼式飞行器结构更为简单、耗能更少、造价更低,因此有着良好的应用前景和实用价值。

2.固定翼飞行器

固定翼机(英文:fixed-wing aircraft)泛指比空气重,有动力装置驱动,机翼固定于机身且不会相对机身运动,靠空气对机翼上下的作用力差而产生升力的航空器,是目前最常见的航空器型态之一。这种定通常作为军用与民用,民用飞机除客机和运输机以外还有农业机、森林防护机、航测机、医疗救护机、游览机、公务机、体育机,试验研究机、气象机、特技表演机、执法机等。

3.航模直升机

航模直升机是把真实的直升机按照一定得比例缩小,其外观和内部结构都是和真实的直升机一样的,直升机发动机驱动旋翼提供升力,把直升机举托在空中,单旋翼直升机的主发动机同时也输出动力至尾部的小螺旋桨,机载陀螺仪能侦测直升机回转角度并反馈至尾桨,通过调整小螺旋桨的螺距可以抵消大螺旋桨产生的不同转速下的反作用力。双旋翼直升机通常采用旋翼相对反转的方式来抵消旋翼产生的不平衡升力。特点是机动性高、速度快,许多航模玩家喜欢使用航模直升机完成高难度的技术动作。

4.滑翔机

滑翔机(glider)是一种没有动力装置,重于空气的固定翼航空器。它可以由飞机拖曳起飞,也可用绞盘车或汽车牵引起飞,更初级的还可从高处的斜坡上下滑到空中。在无风情况下,滑翔机在下滑飞行中依靠自身重力的分量获得前进动力,这种损失高度的无动力下滑飞行称滑翔。在上升气流中,滑翔机可像老鹰展翅那样平飞或升高,通常称为翱翔。滑翔和翱翔是滑翔机的基本飞行方式。

中国现状

中国航空模型运动起步于四十年代,1947年举行首届全国比赛。

1978年10月,中国加入了国际航空联合会(FAI),1979年开始步入世界赛场。至1998年止,中国选手就已获得19项世界冠军,58人59次打破31项世界纪录,为祖国赢得了荣誉。

比较有名的航模爱好交流论坛有5IMX,5IRC,海陆空模型,模型三国,EXuav航模论坛等,比较专业的航模培训中心是南京御风航模培训中心。

结构设计

遥控航模飞机

遥控飞机首先,在翼型的选择上,以前不少人认为,象P3A-2这样的特技模型飞机具有速度高的特性,机翼的最大厚度应薄一些;因此,就片面地采用较薄的翼型,如NACA0012等。孰不知小飞机只装置3'5cc发动机,拉力和飞行速度方面的条件有限,采用较薄的翼型并不能体现出这种翼型独有的优势,反而会增加不必要的麻烦。这是由于机翼薄,前缘半径更加尖锐,临界迎角减小;尤其在速度跟不上的时候,模型飞机容易出现飘摆或失速的情况,大大影响了特技动作的质量。况且机翼过薄,强度会发生变形,不仅影响了动作的标准程度,还会导致气动性能变差。通过实际飞行比较,最大厚度在14%~15%的对称翼型,更适合于此类小飞机(如采用NACA0015翼型等)。

人工遥控控制飞行模式是指操控者通过遥控控制模块对固定翼航模飞行姿态进行无限制的操控,从而完成各个飞行姿态的转换;控制系统自主控制飞行模式则是指固定翼航模在控制系统的控制下,自主进行稳定的直向飞行。该系统是一种低成本、高性能、高鲁棒性的通用固定翼航模飞控系统。

另外,翼展和翼面积对特技飞行的影响也比较大。P3A2-2的动作中有不少是由滚转构成的,较大的翼展会影响滚转的速度和安定性,所以翼展和展弦比都应小一些。短粗形状的机翼更适合做滚转动作,根据我的体会,此类模型飞机翼展不应超过1200毫米。同时,翼面积也会影响飞行速度。翼面积过大会增加飞行阻力,继而降低了剩余马力,模型飞机的速度也就降下来了。我认为,主翼面积最大不应超过25平方分米校为合适。同时,安装机翼时,安装角应为0°,以减小正飞与倒飞的差距。确定好机型。

上单翼飞机

重心比较低,平飞时安定性较好,但不适应做特技动作的需要,例如“横滚”、“倒飞”、“侧飞”(P3A-2项目中没有“侧飞”)等动作的完成就很难控制住。

下单翼飞机

重心靠上,灵活性高,做一些特技动作,例如“横滚”、“倒飞”等容易进入,因缺乏安定性,不容易平稳地控制住。

中单翼飞机

重心取中,其重心基本上和机翼同处在一条轴线上。因此,其灵活性和安定性兼故,更适应特技飞行的需要。尽管中单翼和下单翼飞机在制作难度上没有很大差别,而有些运动员在比赛中又不得不采用中单翼布局的飞机。这是因为考虑到飞机本身体积小,接收设备体积大,机翼上称后,设备舱内过于狭小以至无法容纳下接收设备,这个问题在飞机结构设计这前就应考虑到。

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