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最近一段时间在做室内橡筋飞机中取得了一些比较好的结果，也发了一些视频到论坛上来。不论是在论坛还是在QQ群里，都有人问我要飞机的图纸，不管是国青赛的6克飞机，还是锦标赛的3克飞机，确实都没有图纸，全都是按照新规则的技术指标要求制作的。新规则的技术指标只有这么几条：
国青赛P1D-P飞机最大翼展30cm，飞机最小重量3克，动力橡筋最大重量（含润滑油）1.2克；锦标赛F1D-P飞机最大翼展30cm，飞机最小重量3克，动力橡筋最大重量（含润滑油）0.6克。
室内橡筋飞机在有限的空间内飞行，不能用室外飞机争取高度的方式飞行，基本上是全动力飞行或只有几短时间的滑翔，因此，基本上都是用尽规则允许的条件，设计飞机只有两个方面要重点考虑的问题：翼载荷和螺旋桨，设计出来的飞机基本上是大同小异。
在规定的橡筋重量条件限制下，飞机获得的最大能量是由橡筋的储能决定的，减小能耗是增加飞行时间的关键，飞行阻力跟速度平方成正比，，减慢飞机的飞行速度有利于减小飞机的飞行能耗，增加飞行的时间，而翼载荷越小，飞机的飞行速度越慢，因此，设计飞机时尽量增大飞机的升力面积，减小飞机的重量（不小于规则的限定最小重量），以将翼载荷做到最小。但是，规则限制了最大翼展为30cm，要增大升力面积，在用尽允许的翼展大小后，只能增大机翼的弦长来增加升力面积。在翼展不变时，弦长越大，机翼的展弦比越小，诱导阻力要增大，增加能量的损耗，所以，也不能为了减小翼载荷而单方面增大弦长，应该综合考虑减小翼载荷和减小飞行阻力两个方面的要求，从中寻求一个折中的平衡点。另外，翼型选择应该也与此类似，在选择升力系数较大的翼型同时，也要考虑翼型阻力的大小问题，寻找一个升力系数大而阻力系数小的翼型。
从飞机的设计上解决减小飞行阻力，减小飞行能耗只是解决了一个方面的问题。飞机克服阻力飞行的动力来源于螺旋桨，而螺旋桨又是有橡筋驱动的，螺旋桨的工作效率越高，把橡筋储能转化为飞机飞行的动能就越多，飞行的时间也就越长，因此，螺旋桨的设计制作是增加室内橡筋飞机飞行时间的另一个关键，也是最难解决好的一个关键问题。
从螺旋桨的工作原理分析可知，螺旋桨的桨叶角度越小，轴向的拉力和切向的阻力的比值越大，而桨叶角度从桨叶根到桨叶尖是逐渐变小的，工作效率最高的位置在螺旋桨半径的60%~80%位置，因此，这一段桨叶的角度要选取适合，并尽量角度要小一些。但是，螺旋桨的前进速度和飞机飞行的速度有着密切的关系，必须满足螺旋桨理论几何前进速度大于飞行速度的条件，并让桨叶工作在有利迎角中，所以桨叶角度越小，螺旋桨获得相同前几速度需要的转速也越高，特定的橡筋束可以扭转的圈数是固定的，螺旋桨的有效工作时间必然降低，飞机飞行的时间也就减小。要使飞机飞行时间长，就要求螺旋桨转得慢，但前进速度又要满足飞机的飞行速度要求，螺旋桨的桨叶角就不能取得太小。在这一系列的相互矛盾的问题中，我们也要寻找一个折中的平衡点。
螺旋桨的设计难点在于，橡筋动力的输出是不稳定的，不像内燃机和电动机，有一个长时间的稳定的额定转速，橡筋动力一直在变换，扭矩随着扭转圈数的减少而减小，因此，在确定螺旋桨设计的转速时，用什么作为标准是关键中的关键问题。下图是一根橡筋扭矩和释放圈数的变化关系曲线
可见橡筋动力一直在减小，只是开始和末尾两个阶段减小得快，中间减小相对缓慢一些，在不同的扭矩下螺旋桨获得的转速是不一样的，扭矩越大，转速越高，设计螺旋桨时取值不同，得到的螺旋桨工作状况也不同，同一根橡筋驱动螺旋桨获得的动力时间和动力大小也不同。
室内橡筋飞机的飞行过程大致是，起飞——爬升——平飞——下降——落地，很显然是以平飞这个过程作为螺旋桨的设计要求，结合橡筋扭矩变化特点，应以变化曲线的中间位置的扭矩作为设计基础较为合理。所以，螺旋桨的设计应该先从橡筋扭矩的测量开始，需要有一个能测量橡筋扭矩的工具，用它对将要使用的橡筋的扭矩变化进行测量，了解这根橡筋的工作能力情况，选择一个合适的转速，进而计算螺距以及后续的螺旋桨设计，最后还要在实际试飞中进一步调整设计，直到得到自己满意的螺旋桨为止。
除此之外，还有飞机大动力飞行调整和螺旋桨的配合关系等问题，需要在实际试飞中发现问题后，进一步改进飞机和螺旋桨，最后才能使飞机和螺旋桨达到最佳的配合，将飞机和螺旋桨的性能发挥到最佳。总之，这个过程需要做很多的工作，不是靠一张图纸仿制就能解决问题的，只有经过自己的实践和改进才能做出一架好的室内飞机。
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发表于 2020-4-26 14:25
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楼主
发表于 2020-4-27 15:00
