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小打小闹话航模——原理篇
7、转弯低头的原因
一架调整到最佳滑翔状态的模型，如果再从直线调成盘旋（或减小盘旋半径），就会出现“头重”现象，这是航模爱好者都很熟悉的情况。什么原因呢？一般的解释是：“模型进入盘旋必须倾斜，倾斜使机翼有效升力降低，因而出现“头重”现象，调整的方法是稍垫起水平尾翼后缘（相当于拉杆），加大机翼迎角，以弥补倾斜损失的升力。”
这种解释对不对呢？我进行具体分析，结果发现，模型倾斜后，俯仰力矩（抬头力矩和低头力矩）并没有发生变化，前面的解释其实是错误的，之所以容易被大家认可，是因为调整方法是正确的，正确的调整方法掩盖了错误的原因分析。所以，应当找到“头重”现象真正的原因。
模型直线飞行时，机翼和水平尾翼的速度是相同的。盘旋时飞行轨迹以重心为代表，机翼的平均速度基本上没有变化。水平尾翼的轨迹在盘旋圆周之外，水平尾翼的平均速度将大于机翼的平均速度。这种变化相当于增加了一个低头力矩，使机翼的迎角减小，出现“头重”现象。垫起水平尾翼后缘的调整措施，不是加大迎角加大升力以弥补模型倾斜造成的升力损失，而是维持原来的经济迎角，维持原来的空气动力性能。
这种解释对于调整似乎没有什么新意，机理上又比较复杂，没有引起大家的注意，但它在理解“好扭”时却发生了作用。
8、“好扭”和“坏扭”
“气流”对留空时间项目极其重要，在放飞的实践中人们慢慢发现：有些模型爱吃气流，碰到上升气流时转小圈；有些模型不爱吃气流，碰到上升气流时“视而不见”，匆匆离去。后来又发现爱吃气流的模型还有一个很大的优点，意外波状时能很快改出；不爱吃气流的模型有一个很大的缺点，意外波状时很难改出，甚至越波越大。大家把这种性能叫做“波状改出性能”。
找到“波状改出性能”的机理费了很大的周折。开始认定是翼型，容易失速的翼型不利于改出；进而应用飞机的理论，认为是动安定性问题。两者当然都有根据，但又很难根据这些理论找到有效的对策，这个问题困扰了我们好几年。
1958年北京集训队牵引组又出现这个问题，**洲的模型改出性能好，吴大忠的模型改出性能差。这两架模型的翼型、展弦比、重心位置和决定转动惯量的重量分布都很接近，造成改出性能差别应当可以排除这些因素和动安定性因素。分析的范围大大缩小了，可以把注意力从设计方面转向工艺方面。
经过仔细观察对比，发现两架模型机翼的扭曲方向相反：改出性能好的模型，盘旋内翼的安装角较大；改出性能不好的模型，盘旋内翼的安装角较小。
是不是关键所在？我首先进行了理论分析：竞时模型用经济迎角飞行，因为雷诺数小，经济迎角很接近临界迎角。遇到上升气流时，机翼迎角突然加大，安装角较大的一侧首先失速，升力减小、阻力加大。盘旋内翼安装角较大的模型遇到上升气流时内翼先失速，会减小盘旋半径使迎角减小，避免或克服拉翻；盘旋内翼安装角较小的模型遇到上升气流时外翼先失速，会增大盘旋半径使迎角增大，出现波状飞行。就是说这一现象和理论的解释相符。
第二步进行实验：把一架盘旋内翼安装角较小的模型反向扭转定型，经试飞获得了良好的改出性能；把一架盘旋内翼安装角较大的模型反向扭转定型，经试飞波状改出性能变坏。理论得到了验证。
航空模型活动使人们找到从未知通向认识的桥梁。
这种现象有一些航模爱好者也先后发现了（只是没有见到理论分析），简称为“好扭”和“坏扭”。我曾以此名为题写了一篇文章，《航空知识》的编辑可能嫌这名称太土，改为“机翼反向扭转”。 |
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发表于 2011-1-8 11:52
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