火箭助推滑翔機(jī)

劉譽(yù)然 江潔

摘 要：設(shè)計(jì)火箭助推滑翔機(jī)中的主要問題是確保所設(shè)計(jì)的滑翔機(jī)既能像火箭一樣爬升，又能像滑翔機(jī)一樣下滑。為實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，筆者采用了一些方法，設(shè)計(jì)制作了滑翔機(jī)模型，通過試飛后對(duì)原有模型做了一些調(diào)整與改善，使飛行時(shí)間加長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：滑翔機(jī)；火箭助推；制作

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.216

0 引言

火箭助推模型滑翔機(jī)是一種用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的模型飛機(jī)，體積較小、制作簡(jiǎn)單，很容易普及。設(shè)計(jì)并制作火箭助推的滑翔機(jī)，利用飛行試驗(yàn)檢驗(yàn)滑翔機(jī)在火箭助推和空氣動(dòng)力等載荷作用下的飛行性能和載重能力。

1 機(jī)翼的制作

1.1 選材與拼接

材料選用 3毫米厚輕木片，重量要輕、紋路要直。機(jī)翼由2塊完全相同的輕木拼接而成，中部長(zhǎng)度為55毫米，一側(cè)機(jī)翼長(zhǎng)度為230毫米。選橫紋輕木，越輕越好。這樣拼接的機(jī)翼重量小、強(qiáng)度大、不易變形。

1.2 翼形的選擇

翼形共分為以下幾種：（1）矩形翼（2）和緩的錐形翼（3）尖銳的錐形翼（4）制作難度高，最有效率的翼面應(yīng)力分布，翼端至翼根同時(shí)失速，這也是天上最優(yōu)美的翼面形式。

本設(shè)計(jì)采用和緩的錐形翼作為機(jī)翼的形狀。

1.3 尺寸計(jì)算

根據(jù)翼弦比計(jì)算展弦比，根據(jù)雷諾數(shù)的觀點(diǎn)，機(jī)翼越寬、速度越快越好，但還要考慮阻力的影響，短而寬的機(jī)翼誘導(dǎo)阻力會(huì)吃掉大部分的馬力，因此飛機(jī)要有適合的展弦比，展弦比 A 就是翼展 L 除以平均翼弦 b（A=L/b），L 與 b 單位都是公分，如果不是矩形翼，則把右邊上下乘以 L，得 A=L2/ S，S 是主翼面積，單位是平方公分，一般適合的展弦比在 5～7 左右?；铏C(jī)沒有動(dòng)力，采取高展弦比以降低阻力是唯一的方法。故設(shè)計(jì)出機(jī)翼如圖1。

對(duì)機(jī)翼的斷面形狀的打磨用銼或粗砂紙板將陰影部全部磨掉，然后用砂紙板把機(jī)翼的全部棱角磨圓滑，使之成為平凸翼型。注意后緣不宜過薄，后緣過薄會(huì)造成高速?gòu)椛鋾r(shí)后緣抖動(dòng)造成模型不能正常飛行。把手工鋸平放在中線上，來回拉鋸子將其鋸斷。

2 尾翼的制作

水平尾翼和垂直尾翼的材料均選用重量較輕的1.2-1.5毫米厚輕木片。機(jī)翼的平面形狀大體可以分成三種：矩形、梯形、橢圓形。論其氣動(dòng)性能，橢圓形的最好、矩形最差。橢圓形機(jī)翼的翼尖誘導(dǎo)阻力比前兩都都小，有利于高速上升和滑翔，但制做比較費(fèi)事，尤其是初學(xué)者不容易把它的形狀做得很準(zhǔn)確，所以，一般多采用梯形機(jī)翼。因?yàn)樗谥谱骱托阅芊矫娑季哂袃?yōu)點(diǎn)。如果在梯形機(jī)翼的基礎(chǔ)上，將翼尖做成圓弧形的效果會(huì)更好。故本次制作采用采用梯形加圓角的圖形結(jié)構(gòu)。確定垂直尾翼的面積。垂直尾翼是用來保證飛機(jī)的縱向穩(wěn)定性的。垂直尾翼面積越大，縱向穩(wěn)定性越好。

3 機(jī)身的制作

選用430mm×15mm×5mm木條一根，翼展和機(jī)身的比例一般是70--80%。先在中間切一刀，要直，然后從兩側(cè)的中間剖切，切完后的斷面形狀，深度大約為1mm左右。為防止制作者制作凹槽失誤，可先切凹槽，再切機(jī)身外形，這樣一個(gè)木條可提供兩次切凹槽的機(jī)會(huì)。

4 模型的裝配

用兩塊高度略小于1.5厘米的長(zhǎng)木塊將機(jī)身夾住，使機(jī)身垂直于桌面保持不動(dòng)。然后用砂紙將機(jī)翼與機(jī)身接觸的部位輕輕打磨出一個(gè)平面，以便于機(jī)身和機(jī)翼的粘接。將機(jī)翼放在機(jī)身上，同時(shí)用兩塊合適的木塊將機(jī)翼的兩側(cè)支起，調(diào)整機(jī)翼的位置使機(jī)翼的后緣與機(jī)身垂直，并且兩邊的長(zhǎng)度相等。同時(shí)保持兩側(cè)機(jī)翼的角度也相等。用膠水先滴加在機(jī)翼的前緣與后緣處稍加固定，繼續(xù)進(jìn)行角度等的測(cè)量，直到準(zhǔn)確無誤后對(duì)機(jī)翼與機(jī)身的接觸部位進(jìn)行加膠固定。膠水干后打磨掉多余的膠水，便于安裝加強(qiáng)片。 將加強(qiáng)片進(jìn)行打磨，使加強(qiáng)片與機(jī)身和機(jī)翼緊密結(jié)合，外側(cè)無毛刺，用膠水粘接到相應(yīng)的部位 尾翼的安裝先由水平尾翼后緣畫出與其垂直的中線，再由中線向其兩側(cè)畫出距中線1.5毫米的兩根平行線。將水平尾翼放在機(jī)身的后部使后緣與距機(jī)身末端為1厘米，同時(shí)機(jī)身正好壓住前面畫的三根線。用膠水粘接。將垂直尾翼放在機(jī)身的右側(cè)，后緣與機(jī)身的末端對(duì)齊，并與桌面和水平尾翼垂直，用膠水粘接。飛機(jī)的安裝完成。

5 試飛后的調(diào)整

（1）上升的高度并不是很明顯，問題在于有很大的阻力。在小于臨界迎角范圍內(nèi)增大迎角，升力增大：超過臨界臨界迎角后，再增大迎角，升力反而減小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超過臨界迎角，阻力急劇增大。根據(jù)以上理論依據(jù)調(diào)整迎角的大小。

（2）對(duì)機(jī)翼形狀的調(diào)整，這次選用緩和錐形和橢圓形機(jī)翼結(jié)合形狀。為了避免機(jī)翼與氣流夾角過大時(shí)，一邊機(jī)翼翼尖過早失速。因此在其中一只機(jī)翼的翼尖設(shè)計(jì)了一個(gè)調(diào)整片。也就是內(nèi)機(jī)翼外端后緣，微微向下，也就增加了迎角，是升力增加，盤旋使得傾斜就減小，從而改善滑翔性能，還可提高模型的“吃”氣流性能，即遇到上升氣流時(shí)會(huì)減小盤旋半徑，抓住上升氣流不放。

（3）機(jī)翼具有0.5度正安裝角，改善了滑翔性能。

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