转载 休闲型滑翔机的设计，制作与飞行

无机翼的飞机8

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苯鸟


一．休闲型滑翔机的设计的主导思想.
       各位模友，最近我仔细观察了美国创留空时间世界纪录的无人机“西风”号和现在已装备部队的无人机“大乌鸦”号。两架飞机在设计上很有特色。“西风”创造了留空时间54小时的世界纪录。从它的设计上看，它完全采用了老式三级牵引的气动布局。大展弦比，大上反角，大尾力臂，小翼载荷，方机翼。没有采用V型尾翼和T型尾翼。从外形上看，是一架最普通不过的老式滑翔机，只不过加了两个电动浆而已。再看一下“大乌鸦”，简直就是照搬老式的自由飞。高翼台,大上反角，最普通的尾翼结构。难道是美国人不懂创新吗？不是，是他们没钱？也不是。是他们讲就实效。根据任务的需要来设计飞机。经过多少专家和风洞试验最后得出，老式的牵引式留空时间的最佳方案。而自由飞的气动布局，即可稳定又有一定的机动性。专家们最后敲定这两种机型。 各位，从这两架无人机的设计我们能否想到一些思路并把它用到我们的模型上呢 ？休闲型滑翔机的设计思路应以好飞，可靠，简易，低廉，特别要考虑起飞，不要把起飞搞得太复杂，地面准备要简单， 所需的设备要简单， 制作和维修要简单。

二．休闲形滑翔机的精髓是轻,巧,静,闲。
       作为一个老业余航模爱好者, 经过多年的飞行,观察和琢磨, 对不参加比赛的业余爱好者来说,我悟出了休闲型滑翔机的精髓是轻,巧,静,闲。
       轻---就是在有足够强度的情况下重量要轻, 一些过于花梢的东西不要, 尽量简单实用。 可要可不要的坚决不要。
       巧---气动布局和结构要巧, 布局合理, 结构聪明。 从空气动力学和材料力学的角度考虑周到。结构简单,用材合理，制作简单，把复杂的事情简单化。
       静---是一种境界, 从整体设计和蒙皮的选择及装饰线条都能给人一种静态美和线条美。 拿在手里, 百看不厌,像一件艺术品。飞在空中,甜静听话,像一只驯服的雁。
       闲---飞行中悠闲自得, 犹如不管风吹浪打,胜似闲庭信步。 更如飘飘乎,如遗世独立,羽化而登仙! 这四个字体会到了,休闲型滑翔机的精髓就找到了。我们在设计,制作和飞行上就能上个大台阶! 有可能完成从必然王国向自由王国的飞跃!
        
       在我自己设计和制作中考虑了以下几点:
       1.现在出售的成品滑翔机结构不太合理,整机太重.
       2.飞行性能一般,过分追求像真,失掉了模型飞机很好的气动性能.把简单的事搞复杂了.把飞机模型和模型飞机的概念搞混了。模型飞机以飞为主。飞机模型以看为主。作为休闲型滑翔要以好飞为第一需要。
       3.不合理的用材,过多的使用轻木和玻璃钢材料。有些地方强度不够,有些地方强度过剩.

       总结基以上的经验,我自己设计了有特点的滑翔机。
       1.全机结构简单,强度合理,采用传统工艺, 桐木和碳纤维管做机身。
       2.加大上反角,提高横向安定性.省掉副翼使机翼结构简单强度好,机翼整体的升效提高.
       3.为携带方便,采用碳管加套箱的结构。电动的机翼梁用2X6的松木工字梁。副梁采用暗镶结构。前缘是5X5,后缘是3X12的桐木。 机身用5MM桐板和条拼制而成。电动的机翼在电池没电时可用在油动的机身上，达到了两机互换。最早我是两个机身(油动和电动)一副机翼。后来考虑到可加大翼展才又做了一副油动的机翼。 油动的采用双(2X6松木)工字梁。 考虑机翼效率和强度,前缘加半翼肋，在两个梁之间为了抗扭和增加刚性，加了斜肋。
       4.为提高尾翼效率和避免深失速,在采用高抬尾翼的情况下,加大了尾力臂。这样一来即可提高(纵向)伏仰安定性又可避开深失速的敏感区.
       5.因采用动力起飞，为避免国产热缩摸在凹面容易开胶和简化工艺，翼形采用平凸。为降低诱导阻力,采用翼尖部分采用梯形,制造简单,效果和圆形的比相差不大。
       6.考虑到强度, 整机没有用轻木。在套箱处一律采用桐木块和航空层板做.
       7.电动的整机重量630克,翼展165CM,翼弦15CM.载荷25克,用2208无刷电机.30A电调,两个9克舵机，用3节圆型锂电。
       8.油动的整机重量850克(加满油),翼展近2。1 M. 翼弦16CM, 载荷23克。用OS15发动机。采用FUTABA 3个S3101(20克)舵机, 8X4浆。

三。休闲型滑翔机的制作.
       50年前，我上中学时是搞竟时项目的, 有一定的做飞机底子。我用倒算的方法, 先将飞机重量和翼载荷定下来。如机重850克, 翼载25克。从这一点出发, 就能算出总升力面积。再假定一下展弦比是10，把大概的机翼和尾翼的面积比例定下来（一般为73%比27%）就可基本算出翼展和翼弦是多少。注意这只是平面面积, 考虑到上反角,就应该适当再长些。 否则机翼的投影面积就会小。然后就可算出尾翼的面积。 再算出尾翼的长和宽就行了。 尾力臂的长度我是根据碳管的长度定的。尾力臂长有好处，伏仰安定性好。上反角也是凭经验, 大点好飞，特别是在没有副翼的情况下，上反角大一点转弯时好操纵。 翼型我是我自己设计的。采用的是平凸的,有点像克拉克Y,但考虑到是滑翔机, 前缘的型状要尖一点滑翔性能才好。克拉克Y的前缘太圆了,这样的翼型安定性好但滑翔性差些。机身我是用8X8的桐木条用水泡一夜, 再用腊烛烤弯后一根和一根错开半厘米拼成的。然后将外面打磨成形即可。再将碳纤维管镶上去。 碳纤维管大头是20MM,小头是14MM，650MM长。飞机的翼展大概是近2.1M。 用OS15的发动机，飞机重心在机翼的43%附近。 机翼的安装角为0.5度，水平尾翼的安装角为0度。电动的飞机翼展1.65M, 翼弦15.5CM 翼载荷25克。全机没用一块轻木，都是桐木做的，这一来强度更好。为了能在恶劣的场地着陆，在油动机上装了一个着陆轮，在下垂直尾翼上装了护撬。在电动滑翔的机身下方装了一个用0.5MM钢丝制成的小滑橇，保护机身。

四．休闲型滑翔机的飞行.
       经过实验证明: 起飞简单,15级用手一拨既着.(因为我原来用过和平2.5压燃发动机飞过线操纵，对发动机机的起动很熟悉) 不用沉重的起动器和电瓶。 电动的更为方便起飞。 爬升近乎垂直,是倒L型，在动力时间很短的时间内爬200米以上。 油动的更是绝了，垂直爬升到一定高度后将飞机拉成半筋斗后一收油门，飞机就半筋斗反转,自动改成平飞进入滑翔了。 飞行效果极佳,关车滑翔,蓝天白云,红色透明膜分外妖娆,体现滑翔机的轻.巧,静,闲. 我一直考虑, 能否把传统的自由飞和现代遥控设备有机的结合起来。在飞行中只要不丢就不干预, 用微调调成盘旋就行了。趟在草上, 喝着可乐, 看着机械鸟展翅翱翔, 飞机飞得高才更美。我已在本网上发表过想必大家也已看到了。
       我考虑的理由是：
       1. 现在大家工作都很累, 飞模型是一种很好的户外活动。周末携家人一块郊游,飞行,野餐, 是一种精神放松和享受。如果过于复杂,就变成了负担。达不到休闲的目的。
       2. 现代遥控技术可以实现我们的目标。 可以把过去很难的是变得很简单。
       3. 采用过去的牵引或自由飞的气动布局可使模型达到"轻.巧.静.闲", 飞高后可与鸟儿共舞。
       4. 不要把飞行搞得太复杂，地面准备工作太多. 采用电动或小油动,(15级或更小)起动方便快捷。如电动或15级的发动机调好后,用手一拨就着。省掉了起动器和电瓶等一大堆的笨重东西。
       5. 由于操纵简单,夫人和孩子特别是7.8岁的孩子都能飞一会儿。这样一来每次去飞,夫人和孩子都乐意参与。夫人孩子接触自然对身心都好，你要买飞机花钱她会很支持。
       6. 飞过了激烈的, 回过头来一想, 还是不要太紧张为好。越简单越轻松越好。更高层次的反扑归真。 现在有很多的模友也有这方面的感悟, 甚至提出,现在怎么飞不出自由飞的感觉了。"飞机越做越复杂,设备越来越好, 就是没有以前那种自由飞的感觉"。
       我个人认为, 主要是忽略了自然本身固有的规律，把简单的事情复杂化了。 如果人能把复杂的事情简单化,这才是本事。最好的方法是自由飞阶段,看着飞机别丢了，观察模型, 飞机吃上气流到达一定高度后, 可引到它退出上升气流。盘旋一段后再寻找第二股上升气流,像老鹰一样。 我观察过, 老鹰就是这么飞的，通过观察场地的地貌和天气,时间等以及老鹰的飞行, 引导自己的模型跟着老鹰飞是最好的找气流的方法。如果飞机吃上气流后实在下不来, 就控制它进入波状飞行, 就像竟时项目的迫降一样。掉到一定高度改出后再找气流爬上去。我戏称自己的飞机叫"机械鸟"。 飞的时候,背个小书包, 机翼和尾翼是可折的, 做上公共车,到了地方将飞机插好. 掏出发射机. 手一扔就走了。就像老头溜鸟一样，像放风筝, 蓝天,白云,一锻炼身体，二接触了自然，既轻松又愉快。
       我有两种飞法：
       一种是加一点油, 起飞完全采用老式自由飞的方式. 大角度垂直爬升, 有点像3D的吊机,因为翼展大, 发动机的反扭力已被很好的克服了。此时注意稍为顶点杆以免飞机被拉翻了, 发动机工作十秒后停车。飞机可爬到200公尺以上, 因为飞机越高就越容易吃上升气流。操纵它改出不要进入波状, 然后就不管它, 不要飞丢了就行。飞行过程不过多的干预,采用"天要下雨, 娘要嫁人, 随它去吧"的心态,只是帮它进入上升气流。这种手法有时可飞二十几分钟甚至更长, 有一次,因为下不来,就人工干预进入"波状飞行"掉高度， 最后平安着陆。
       另一种是加满油,飞机完成爬升后(一般在200米以上)。然后就小油门飞一直到把油飞光为止。这样飞比较安全，因为始终有动力,可以控制它不随风飘。特别是风稍大时, 模型不容易飞丢。我就是想用现代的控制设备去模拟过去的自由飞,动力足, 爬的高。比F1C好,因为可控制，有主动权，不容易出事故。飞了很多起落都安全，从来不用修飞机。 电动滑翔机就更好飞了,可在完成爬升后,关车滑翔。空中可反复起动电机,这是油机不能比拟的。但不如油机在爬升时好看。我的模友，飞F3A的，都特别喜欢看我油动滑翔机的起飞一刹那，他们的评价是:“垂直地爬到200米以上后的半筋斗反转进入平飞时太好看了".