弹射模型滑翔机机翼精心设计与制作 (从讨论中学习知识\经验)

lgq5106 · 发表于 2021-9-22 12:57

滑翔机发展了100多年，飞行时间越来越长，飞行距离越来越远，飞行的速度也越来越快。其中，最大的一个进步就是翼型的研究，新翼型的使用使得飞机的飞行阻力越来越小。我们搞航空模型也是在做飞机，弹射飞机也是滑翔机的一种，为什么我们还一味去追求大升力系数的翼型这种古老的方式呢？节能就是增加飞机飞行时间，厚度大升力系数大的翼型，往往阻力系数也大，飞行耗能也多，多参考一些优秀的滑翔机的翼型，改进一下弹射飞机的设计思路，我认为这是有好处的。

lgq5106 · 发表于 2021-9-22 17:44

本帖最后由 lgq5106 于 2021-9-22 18:20 编辑

早期的滑翔机机翼是类似鸟类的凹凸翼型，这种翼型的升力系数大，可以在低速度下获得较大的升力，但是，这种翼型的阻力系数也大，飞行需要消耗的能量也多。选择这种翼型是因为当时的人们对翼型的认识，以及飞机制造技术和材料等原因的制约等。现代航空技术和材料技术已经发生了巨大变化，人们已经研究出了2000多种不同性能的翼型，加上材料技术的支持，做出大展弦比的机翼的滑翔机已经不存在困难，因此，滑翔机已经不再是过去的机翼面积大的凹凸翼型飞机，更注重于如何减小飞机的飞行阻力，以获得更长时间更远距离的飞行。从翼型的基本规律我们已经知道，厚度大的翼型比薄的翼型阻力大，因此，选择厚度大的翼型不利于提高飞机的飞行速度和减小阻力，竞速类的模型飞机都是薄翼型的。一级弹射飞机的翼展被规则现在为200mm，为了保证适合的升力面积比例，展弦比不可能做得太大，机翼的翼根弦长通常在50mm左右，以保证有较适合的展弦比，以减小诱导阻力。前面提到了诱导阻力和速度的二次方成反比，所以，飞机还不能飞行速度太小，这就是为什么不选择厚度大的翼型的原因。通常的翼型相对厚度为6%~8%左右，有的慢速特技模型飞机的翼型相对厚度达到了12%。如果弹射飞机的机翼平均弦长为40mm，翼根弦50mm，翼尖弦30mm，机翼的展弦比5:1,。选择3mm厚的板材做机翼，翼型相对厚度为7.5%；用厚度为5mm的板材，翼型的相对厚度将变为12.5%。而使用2mm的板材，则相对厚度为5%。在提高滑翔速度，减小飞行阻力上，很显然厚度小的板材做机翼更适合。有人担心机翼厚度减小了，强度不够，这个担心是应该的，但为什么不去实际验证一下呢？以前，老师教我们做弹射飞机时，都是给5mm的桐木板，强调的是厚度大，升力大。为了减小相对厚度，只好用小刨子拼命地推，硬是把5mm厚改成了小于3mm的。结果飞机不但轻了，而且飞得更好。懒的同学做出来的飞机，因为机翼厚度大，升力大，弹射很难调整。

这是一个老师寄给我的套材，机翼板材5mm，机身厚度也是5mm，套材的重量是30.7克。收到了套材后没有去做起来，直接问他，飞做好后是不是大约20克，结果和我估计的相同。我再问他为什么设计成这个样子，设计时的想法是怎样的，他的回答是重的飞机弹射的高，留空时间就相对长一些，机翼的厚度大，升力也大，可以增加留空时间。实际飞行结果我不说大家都猜得到，如果真是像他说的那样，也就不会把飞机寄来给我了。这个飞机如果用很粗的橡筋全力弹射，应该可以飞得很高，但不用指望它能飞很久。升阻比决定了飞机的滑翔角度大小，翼载荷决定了飞机的飞行速度。按这个套材的设计做出来的飞机，升阻比小，下滑角度大，飞行速度快，从设计上就注定了它飞不久。
做一个好的弹射飞机，要考虑的问题不是一个两个，需要全面综合各方因素进行舍取，像这样的做法是不正确的。后来，这个老师根据我告诉他的做法，把飞机做轻了，从20克重量减少到了10克，飞行时间也从十几秒提高到了四十秒左右。可惜，他担心学生容易摔坏飞机，在机翼的厚度和机身的厚度上还是没敢做到小尺寸，最终飞机还是重了。

图中是未做完的飞机的机身和机翼，机身的厚度也是2mm的桐木。本来是要做两架飞机的，结果做完了第一架去试飞就飞丢了，后来有事耽搁就没再做第二架飞机。这个半成品放了有4个多月了，如果不是讨论这个问题，我也忘记了。

震元子 · 发表于 2021-9-22 22:36

本帖最后由震元子于 2021-9-22 22:45 编辑

lgq5106 发表于 2021-9-22 12:57
滑翔机发展了100多年，飞行时间越来越长，飞行距离越来越远，飞行的速度也越来越快。其中，最大的一个进步 ...

是这样的王教练，F1A为了争取高度用的就是层流翼型，翼型比传统翼型号厚的多，弯度也小，飞行速度快。目前优秀的层流翼F1A都可以轻松弹射到110米的高度，F1A模型强度也是三项竞时里最大的。否则一轮一个姿态没办法调整。

lgq5106 · 发表于 2021-9-22 23:48

震元子发表于 2021-9-22 22:36
是这样的王教练，F1A为了争取高度用的就是层流翼型，翼型比传统翼型号厚的多，弯度也小，飞行速度快。目 ...

F1A是靠机翼的弹性弹射上去的，机翼在弹射时的弯曲弹力越大，弹射的高度越高，翼根和翼梁都需要有很好的强度。P1T的弹射不同，是橡筋束的弹力发射的，机翼的受力情况大不一样，对强度的要求也低很多。

震元子 · 发表于 2021-9-23 09:48

一个道理。为什么说小弹射，麻雀虽小，五脏俱全，如果能把小弹射做好、调整好，竞时模型就算入门了。也许是出发点不同吧，我们追求的是稳定性+高度。因为竞时模型的比赛，是不会给你只有两级风以下的风速，晴空万里的天气进行比赛的。在近40年前吧，我们本地区有单独的弹射比赛，以前叫“雏燕杯“，把这个项目是单独列为一个比赛项目的，是单独比赛的。一般来说都是在9月份10月份，新疆的9月份10月份风很大的，有时候秋雨连绵、有时又是冒着白霜、哈着白气进行比赛，因为早晨的温度已经接近0度了，早晨都得穿着羽绒服，中午二十四五度可以穿短袖，在这样的条件下，用两毫米的轻木做机翼，显然是不现实，即便是用桐木，表面也得刷透布油，否则那个变形太厉害。要想成绩脱颖而出，那就得争取高度，争取高度要求就是模型不能变形。否则没有办法调整。我们那会儿高度没有仔细测量过，垂直90度弹射，力量越大越好，橡筋束越粗越好，在静气流中能超过30秒容易，上45分钟就难了，一分钟都是凤毛麟角。因为以前的小学弹射可以带助手，连小学生用的弹射都要在机尾的末端都要站砂纸，否则光靠大拇指和食指的力量就捏接不住，都是靠高个子中学生帮他拉橡筋儿，小学生只要用最大力量捏住即可，再垂直拉到最大力量松就行了。不用考虑机翼，向内侧倾斜，向外侧倾斜，弹射角度角度是60度，40度还是80度。

lgq5106 · 发表于 2021-9-23 12:54

我们南方也有大风天气，但是轻木翼飞机一样可以比赛。以前靠粗橡筋束弹射获得高度，是因为飞机的重量大，阻力大。如果换成4股1×2橡筋看看还能弹射到30米高吗？为什么小学生拉不开橡筋？就是因为飞机重，需要更大的弹射力量才能获得高度，橡筋粗了拉不动。4股1×2橡筋小学生很容易就拉开了，弹射的搞不也不低，因为飞机轻而阻力小。桐木刷涂布油这种做法，读高中时我也做过，最后被我淘汰了，就是因为实际飞行对比结果决定的。现在我做的弹射飞机都不刷漆，只用砂纸抛光，既可以减重，又可以较小表面的粗糙程度，减小阻力。