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做一个能飞3分多钟的室内橡筋飞机不难

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发表于 2022-11-23 12:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
       为什么是飞3分多钟,而不是飞2分钟或4分钟的室内橡筋飞机呢?从2015年全国航空航天模型锦标赛恢复室内橡筋飞机项目比赛后,这个项目参加比赛的人数都不多,比赛成绩也相差很大。以2017年的锦标赛和青少赛为例,锦标赛的F1D-P(飞机4克,橡筋1克)第1名成绩为225秒(3分45秒),青少赛的P1D-P(飞机8克,橡筋2克)第1名成绩为192秒(3分12秒)。180秒在当年的比赛中,锦标赛是第8名,青少赛是第5名,都是个人赛有名次的成绩了,已经属于中上水平。当年最终比赛成绩不为0分的最低成绩,锦标赛为140秒,青少赛为3秒。其中,锦标赛18人比赛,第1轮有7人0分,第二轮弃权,最终比赛成绩为0分,另外还有两人全部弃权;青少赛有33人比赛,无两轮弃权和最终成绩0分。对比往年的比赛,180秒的成绩已经是相当优秀的成绩了,而且每一年参加比赛的人数都不多,而且成绩拉开很大的差距,从表面上看,做一个能飞3分钟的飞机真的不容易,已经是全国顶尖水平了。
       实际上,每一年参加比赛的人还不都是自己做飞机的,有相当一部分是靠买飞机比赛的,从这个现象看,似乎要做出一架能够在比赛中有竞争力的飞机是不简单的。我的朋友中也有好几个人每年都为做比赛飞头疼,想要飞机飞得时间长,飞机就要尽量做得轻一些,月接近规则限定的最小重量越好。想要飞机飞行性能稳定,飞机越结实越好。但是,两者是相互矛盾的,飞机做得太轻了很容易坏,做结实了有比较重,飞行时间受影响。
       再回头看看以前的室内橡筋飞机技术指标,普及一级P1D-1飞机翼展不大于300mm,重量不小于4克,也就是说,我们现在的锦标赛F1D-P就是当年的青少赛的P1D-1。在物资匮乏的年代,青少赛的飞机都做到了4克,现在各种新型材料非常丰富,当年难求的轻木也已经很容易买到,为什么我们反而做不出4克的飞机呢?青少赛的P1D-P为什么要定为最小重量6克,橡筋重量1.2克呢?这里或许有一个很合理的逻辑,6克飞机都做不出来了,做4克飞机那就更困难。成人参加的锦标赛飞机都没有几个人做得好,青少年怎么能做到4克?做6克的飞机还经常损坏,如果是4克的飞机那不是没有比赛就坏完了吗?所以,为了更好的普及这个项目,飞机的重量大一些,大家都就容易把飞机做好。
       上面的逻辑好像很合理,但是,为什么在2020年之前,大家都还没有把8克的青少赛飞机和4克的锦标赛飞机做好玩好的时候,又把飞机的重量减小为了6克和3克呢?这里出现了矛盾,怎么解释我也不知道,大家去思考这个问题吧。下面我们来看实例,做一个飞3分钟,而且相对比较结实的飞机,这是不是很难做到。为了突出说明问题,这里用来最常见最方便得到的材料,制作的工艺也尽量是简单常用的,不希望把飞机的制作搞成复杂难办的事情,同时又能达到我们期望的目标。
       材料选择在淘宝上能买到的轻木片或轻木条,轻木片厚度为1mm和3mm,长度300mm以上都可以使用,不用去分A、B、C等级,直接买到的绝大多是为C级板,密度在0.15~2克/立方厘米;1mm轻木片用于切割1×1mm的轻木条,制作机翼框架,3mm的轻木片用来做飞机的机身。飞机翼的蒙皮选用最便宜的垃圾袋,把它裁成需要的大小尺寸的塑料布。还需要一张薄卡纸,用于制作螺旋桨的桨叶,可以从废旧的包装盒上获取。飞机采用实心木条做机身,避免复杂的卷管式机身工艺。机翼全部采用直木条搭建框架,设计为矩形机翼,避免做木料的弯曲定型工艺。翼肋采用传统做法,用翼肋模板直接从1mm轻木片上刻出来。以下是飞机各个部分的实物图片。
无标题.jpg
    飞机基本参数:重量2.3克,机翼和水平尾翼翼展都是300mm,机翼翼弦100mm,水平尾翼翼弦80mm,机身长度400mm,螺旋桨直径180mm,橡筋重量0.4克。一架简单的室内飞机用这么一点橡筋能飞多长时间呢?这里有实录视频。
[media=x,500,375]【2.3克飞机飞行】 [/media]

     用普通的材料和简单的工艺可以做出一架很轻的飞机,而且用很少的橡筋就能飞3分多钟,场地再高一些,不碰障碍物,飞4分钟也没有问题。现在还剩下一个疑问,这个飞机的强度如何,会不会很容易坏?视频里,飞机多次碰撞都没有损坏,正常飞行的强度是够了。如果不是在正常飞行中,而且比视频里的更剧烈的动作,这个飞机会不会坏呢?这个不用担心,也有视频记录。把飞机上下抖动,左右扭转,飞机也没有损坏,也就是说,不是故意去破坏,比正常行动幅度大一些的动作晃动飞机都没有问题。
      现在出现了一个矛盾的地方了,6克的青少赛飞机都做不结实,这个飞机才2.3克,怎么就这么结实?还有一个矛盾就是,用1.2克的橡筋都很难飞过3分钟,怎么这个飞机只用。0.4克就轻松飞了3分多钟呢?不是说重量越大飞机越结实,橡筋越多飞得越久吗?这些年来,我们一直被别人带着节奏走,把一个简单的事情搞复杂了,把容易事情变成了困难,这也是锦标赛和青少赛门庭冷落的原因,没钱买飞机的人都没法参加,更不用说普及和发展这个项目了。从2015年到今年为止,在比赛中都是哪些地方的人取得好成绩?这是不是能说明一些潜在的问题呢?原来体育局就出版过《航空模型竞赛(普及级)》,里边对各级模型都有明确的技术指标,但是,从2015年开始却要另立门户搞出P1D-P和F1D-P出来,模型重量的指标定得那么高是何用意,要为难爱好者吗?也许还有另外的目的,不然为什么2020年说改就改了,而且是往减小重量方向改?

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发表于 2022-11-23 22:07 | 显示全部楼层
好手艺  这么轻
 楼主| 发表于 2022-11-24 09:58 | 显示全部楼层
[media=x,500,375]【2.3克室内飞机强度测试】 [/media]

像这样一个飞机,它的强度还不够吗?正常的想走飞机肯定不会损坏。
 楼主| 发表于 2022-11-24 10:38 | 显示全部楼层

这个飞机不需要很高的手工艺要求,只要用心做就可以了。飞机轻跟手艺没多大关系,主要是轻木材料制作,没有太多的废重,所以,P1D-P飞机同样翼展,最小重量6克,最多橡筋重量1.2克,这么制订技术指标实在是为难那些想自己做飞机的爱好者。
6克飞机,升力面积有限,翼载荷大了飞行速度快,发生碰撞时产生的冲力就很大,飞机容易损坏,所以,对机翼的强度要求就更高。选择了高强度的材料制作,飞机的重量就更大,再加上1.2克橡筋产生的强大扭力,对机身的抗弯抗扭强度要求也更高,机身也要选择更重的高强度材料,使飞机的翼载荷更大,飞行速度更快。这样,就进入了一个恶性循环圈里,结果普通爱好者很难做好P1D-P这个飞机。
假设两架飞机的机翼面积都相同,P1D-P的飞行重量为7.2克,上面这个飞机的飞行重量为2.7克,则P1D-P飞机的飞行速度是这个飞机的1.63倍,P1D-P飞机的质量是这个飞机的2.67倍,如果飞机与障碍无发生碰撞,P1D-P受到的冲力是这个飞机的4.31倍。机翼翼根受到的弯矩也因为飞机的重量增大而增大,因为假设两个飞机翼展和升力面积相同,弯矩大小的倍数就是重量的倍数,即2.67倍。橡筋束的扭矩倍数关系,假设橡筋束长度相同,1.2克橡筋束扭矩是0.4橡筋束扭矩的5.2倍,即P1D-P的机身抗扭强度要求非常高。
由此可见,把技术指标中的飞机重量和橡筋重量提高后,做飞机的难度不是减小了,反而让人更加头疼。本来一根实心2×4mm的轻木能解决的问题,现在为了达到轻度要求又尽量减小重量,机身就不得不采用轻木卷管增大机身的横截面系数,或者碳纤维管机身提高强度,不仅仅是费用增加了,还对制作的工艺提出了更高的要求,这就不是所有爱好者能做好的了。为什么这些年来买飞机参加比赛的情况普遍存在?做不出飞机就只能靠买,原本几十块钱的材料就能做的飞机,现在既要几千块钱买别人做好的飞机去比赛了。真想不通这么制订的指标有什么意义,飞行的时间既不能大幅度增加,还阻挡了很多人参与这个项目。
发表于 2022-11-24 17:23 | 显示全部楼层
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发表于 2022-11-24 21:18 | 显示全部楼层
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