中小学生航空模型入门教材.docx

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中小学生航空模型入门教材

前言

我国航空模型运动起步于四十年代，1947年举行首届全国比赛。

新中国成立后，在党和政府的关怀下,于五十年代初建立了组织指导机构，培养了一批骨干，群众性的航空模型运动蓬勃发展，运动水平迅速提高。

1978年10月我国加入了国际航空联合会（FAI），1979年开始步入世界赛场。

至1998年止，我国选手已获19项世界冠军；58人59次打破31项世界纪录，为祖国赢得了荣誉。

蝉联线*纵特技航空模型世界冠军的韩新平、牛安林和曾经多次打破世界纪录的郭浩洲、江育林、陶考德、甘彦龙、何伟雄、尹承伯、赵济和、刘汉茂、李韶昆等一大批优秀航空模型运动员，已永载我国体育史册。

航模活动启迪了孩子们的智慧、锻炼了意志和培养了他们的心理素质。

航模使孩子有理想爱学习。

航空模型运动能带给孩子丰富的知识和信息，对航模感兴趣的孩子，就一定想知道飞机为什么会飞？

飞行中怎样保持平衡和稳定？

螺旋桨为什么会产生拉力？

活塞式发动机怎样工作？

遥控技术是怎么回事？

相信孩子们会用自己的双手和智慧找到答案。

第一章基础知识

第一节什么是航空模型--------------------------------------------3

第二节伯努利原理与机翼升力-----------------------------------5

第二章遥控航模飞机的制作

M60遥控航模飞机的制作---------------------------------------10

第三章航模设备

一、发射机与接收机------------------------------------------------36

二、舵机---------------------------------------------------------------38

三、电子调速器------------------------------------------------------38

四、电机---------------------------------------------------------------39

五、动力电池---------------------------------------------------------40

第四章航模模拟器（简介）------------------------------------41

附录：

自制工具---------------------------------------------------------------44

第一章基础知识

第一节什么是航空模型

　航空模型是一种重于空气的，有尺寸限制的，带有或不带有发动机的，不能载人的航空器，就叫航空模型或模型飞机。

模型飞机与飞机模型

一般称能在空中飞行的模型为模型飞机。

而不能飞行的，以某种飞机的实际尺寸按一定比例制作的模型叫飞机模型。

航空模型的组成

模型飞机一般与载人的飞机一样，主要由机翼、尾翼、机身、起落架和发动机五部分组成。

1、机翼――是模型飞机在飞行时产生升力的装置，并能保持模型飞机飞行时的横侧安定。

2、尾翼――包括水平尾翼和垂直尾翼两部分。

水平尾翼可保持模型飞机飞行时的俯仰安定，垂直尾翼保持模型飞机飞行时的方向安定。

水平尾翼上的升降舵能控制模型飞机的升降，垂直尾翼上的方向舵可控制模型飞机的飞行方向。

3、机身――将模型的各部分联结成一个整体的主干部分叫机身。

同时机身内可以装载必要的控制机件，设备和燃料等。

4、起落架――供模型飞机起飞、着陆和停放的装置。

前部一个起落架，后面两面三个起落架叫前三点式,前部两面三个起落架，后面一个起落架叫后三点式。

5、发动机――它是模型飞机产生飞行动力的装置。

模型飞机常用的动力装置有：

橡筋束、活塞式发动机、喷气式发动机、电动机。

航空模型技术常用术语

1、翼展――机翼（尾翼）左右翼尖间的直线距离。

（穿过机身部分也计算在内）。

2、机身全长――模型飞机最前端到最末端的直线距离。

3、重心――模型飞机各部分重力的合力作用点称为重心。

4、尾心臂――由重心到水平尾翼前缘四分之一弦长处的距离。

5、翼型――机翼或尾翼的横剖面形状。

6、前缘――翼型的最前端。

7、后缘――翼型的最后端。

8、翼弦――前后缘之间的连线。

9、展弦比――翼展与平均翼弦长度的比值。

展弦比大说明机翼狭长。

第二节伯努利原理与机翼升力

1、伯努利原理

如果两手各拿一张薄纸，使它们之间的距离大约4~6厘米。

然后用嘴向这两张纸中间吹气，如图1所示。

你会看到，这两张纸不但没有分开，反而相互靠近了，而且吹出的气体速度越大，两张纸就越靠近。

   从这个现象可以看出，当两纸中间有空气流过时，压强变小了，纸外压强比纸内大，内外的压强差就把两纸往中间压去。

中间空气流动的速度越快，纸内外的压强差也就越大。

图1-两张纸在内外压强差作用下靠拢

2、机翼升力原理

飞机在发动机驱动下向前飞行时，流过上下翼面气流的流速不一致，上翼面流速快于下翼面，造成上翼面空气压力低于下翼面，从而使机翼产生升力，当升力大于飞机的重力时飞机就能升空飞行了。

机翼剖面示意图

平飞时机翼升力示意图

3.基本飞行原理

飞行中的四个力

飞行中作用在飞机上的4个力分别是升力、重力、拉力、和阻力。

只要飞机升空，这些4个力就作用在飞机上。

升力是流过机翼上下表面的气流产生的一个向上的升力。

机翼向前运动，会使上下翼面所承受的压力产生差异。

上翼面压力小，下翼面压力大。

由于升力的存在，飞机才能脱离地面，在空中飞行。

重力的方向与升力相反，它是由于地球引力产生的一个向下的力。

拉力是促使飞机在空中向前飞行的力，它的大小主要决定于发动机功率的高低。

由于空气的存在，飞机在空中飞行时会受到大气分子的阻碍，这个阻碍就形成了和拉力相反的阻力。

飞行中的四个力

飞机的三个旋转轴

飞机的三个旋转轴并不是真实存在，而是三个假象的轴线。

所有的飞机动作都围绕这三个轴中的一个或多个产生的。

它们分别称为纵轴、横轴和立轴。

飞行的三个旋转轴

当飞机偏转副翼时飞机开始纵轴滚转

向左压杆

当拉动尾翼升降舵时飞机爬升

向后拉杆

第二章遥控航模飞机的制作

第一节M60遥控航模飞机

航模制作最大的难题是材料，由其是中小学生很难找到专业的航模材料。

为了解决这一难题教大家制作一种采用KT板或吹朔板等材料制作的M60遥控模型飞机。

M60遥控模型

一、主要規格

01.全长：

450mm

02.翼展：

600mm

03.动力：

单发

04.螺旋浆：

单浆

05.舵机：

升降及副翼

二、M60设计图（详解）

1.机身侧板（5mmKT板）×2

2.机身底板（5mmKT板）×1

3.机身上盖板及水平尾翼

4.机身垂直尾翼

5.补强板

覆板图（50CM×50CM）

6.主翼（1mm吹塑纸）

三、主机翼的制作

1.主翼各组件

（1）舵机固定座（5mmKT板）

（2）副翼连动杆套管（塑料片制作）

（3）肋片（5mmKT板）

（4）副翼（5mmKT板）

（5）主翼展开（1mm吹塑纸）

（6）舵机

（7）碳纤棒（直径2mm长600*1、400*1）

（8）木片（长、寬、高600*5*1mm）

2.在1mm吹塑纸上画出主翼主要尺寸，肋片间隔为50mm，碳纤棒补强位置为距离主翼底部80mm处

3.副翼连杆固定座

（1）.双面胶带

（2）.塑料片

（3）.1mm钢丝

（4）.1.5mm钢丝

4.制作步骤

（1）塑料片贴上双面胶。

（2）塑料片对折，中间加1.5mm钢丝。

（3）以卫生筷子压平后套上1mm钢丝的样子。

5.使用双面胶将杆固定座粘上主翼。

注：

兩個固定座之间的宽度要与舵机臂的宽度相同。

6.制作肋片

（1）600mm/50mm=12，总肋片需14片。

（2）翼根135mm，翼端105mm。

（3）切好並贴上双面胶的山肋片。

肋片可用小刀进行切割，使用热切割器效果更佳。

7.碳纤棒固定

（1）.使用胶带將2mm碳纤棒固定在主翼。

（2）.使用双面胶粘上舵机固定座并在主翼中挖好孔。

注：

中央补上5mm肋片便于主翼两面接合。

8.固定肋片

（1）依序固定好肋片，间隔50mm。

（2）在肋片上端補上400mm的碳纤棒。

（3）下端贴上1mm的木片。

9.撕开所有的双面胶帶，並在肋片上塗上苯板胶接合主翼。

翼面压上适当重量使胶水与翼面紧密接合，约一小时即可。

10.使用1mm的钢丝制作副翼连动杆，並量好连动杆与副翼接合的位置。

11.副翼连杆孔制作

（1）.利用1mm钢丝挖孔。

（2）.利用1.5mm钢丝扩孔。

（3）.在1mm钢丝上反向卷上白色胶帶。

（4）.在白色胶帶上涂上苯板胶並推入副翼连杆孔中。

（5）.抽出1mm的钢丝並剪掉多余的胶帶，完成副翼连轴孔的制作。

注：

副翼下方要切斜角。

12.主翼与副翼接合

（1）.使用透明胶帶粘接主翼与副翼。

（2）.副翼与连杆固定的情形。

13.主翼与副翼接合完成。

四、机身制作

1.KT板切割

（1）.5mm机身侧板两片。

（2）.5mm机身第一隔板。

（3）.5mm机身第二隔板。

（4）.5mm机身上盖板。

（5）.5mm斜切主翼座补强板。

（6）.5mm机身上盖板及水平尾翼。

（7）.5mm机身垂直尾翼。

（8）.5mm机身底板。

在机身侧板上挖「主翼固定杆插孔」，並利用利用塑料片加双面胶补强。

3.利用彩色胶帶上色並补强。

4.蓝色胶带斜切。

5.水平、垂直安定翼造型。

6.马达固定座。

7.马达固定座及第一、第二隔板。

注：

1.利用苯板胶粘合。

2.木条与珍珠板之间再加塑料片补强。

马达座与机身侧板接合。

9.再粘上另一边的机身侧板。

10.使用双面胶接合机身侧板与机身底板，並利用卫生筷倒角。

11.倒角完成，並在侧板与底板接合的前端与后端贴上透明胶帶。

注：

1.经历多次飞行之后，双面胶帶接合的头尾处有时会绽开。

补上透明胶帶后强度会加強。

2.在有倒角的情況下胶帶的接合会更紧密。

12.利用束带将马达固定在马达座上，並于事先挖好的主翼固定孔中裝上2mm的碳纤棒。

13.制作机头罩

（1）.豆浆杯，底部直径45mm。

（2）.底部剪开，高度减为60mm。

（3）.利用吹风机加热整型。

（4）.整型后的样子。

（5）.加上彩色胶帶。

14.机头罩与机身组合。

15.升降舵裝上舵角片

注：

升降舵与水平翼之间要开槽斜切，背面利用透明胶帶补强。

16.电子零件配置。

（1）.升降舵拉杆。

（2）.9G舵机。

（3）.舵机延长线。

（4）.塑料片加魔鬼贴，固定电池用。

（5）.接收器。

（6）.亚拓前拉直驱马达。

（7）.电调塞在里面。

注：

接收及舵机利用泡棉式双面胶帶与机身侧板粘接。

17.准备接合上盖板及水平翼。

18.裝上垂直翼完成机身制作。

裝上舵机及连杆。

15.正面补强及涂装，完成主翼。

五、机身主翼組合

1.贴上主翼固定座。

2.全配重量（含7.4_800mah锂电），<270g。

3.完成M60

4.从正面看

第三章航模设备

一、发射机与接收机

1、发射机就是遥控器，它的作用就是发出操作指令通过天线传出去。

发射机根据他的功能和通道数分为很多种，一般航模发射机至少是四通道的，（油门、副翼、升降舵、方向舵）。

标准四通道发射机

2、接收机是装在飞机上的，它的作用是接收发射机发出的指令然后分配给对应设备，接收机和发射机里面都有匹配频率的晶体，接收机根据发射机通道的不同上面的插口也是不同的。

六通道接收机

注：

什么是通道

通道也称Ch，简单地说就是指控制模型的一路相关功能。

例如前进和后退是一路；左右转向是一路；空模中的升降也是一路。

还可以是一组控制其他动作的（如炮塔的左右；上下俯仰；鸣笛、亮灯等），但是各个通道应该可以同时独立工作，不能互相干扰。

固定翼飞机还要控制水平尾翼（升降）的通道和控制付翼（作横滚等特技动作）的通道；直升机更要增加陀螺仪用的通道。

在电子混控（ElectronicalMixing）模式下，6个通道的功能分别是：

第一通道：

连接控制副翼（侧倾）的舵机

第二通道：

连接控制升降（俯仰）的舵机

第三通道：

连接控制油门的舵机（对电动直升机而言，就是电子调速器）

第四通道：

连接陀螺仪或控制尾桨的舵机

第五通道：

闲置或连接陀螺仪（具有双重感度切换功能的才需要）

第六通道：

连接控制副翼（侧倾）的舵机

二、舵机

舵机是用来控制舵面的设备。

舵机的摇臂和舵面中间用连杆连接，当接收机接收到指令后发送给舵机从而拉动舵面。

级别用G表示，常用有5G8G9G

5G舵机

三、电子调速器

动力的输出大小是由电动机的转速来确定的，而电动机的转速就是由电子调速器控制。

发射机油门的高低位置通过无线电信号被飞机上的接收机所接收解码后，传输到电子调速器，调速器根据信号调整电机转速。

电调根据电机种类分为有刷和无刷。

电调大小用A来表示。

40A无刷电调

四、电机

电机分为无刷电机和有刷电机，无刷电机又分为内转子和外转子。

决定电机功率除了直径外还取决于线圈匝数。

线圈多马力大但转速低，线圈少转速高但马力小。

无刷电机用KV表示。

KV值越高转速越快。

外转子无刷电机

五、动力电池

大多数航模飞机上用的都使用串联锂电池，用S表示2S为两块串联，即7.4V，3S为11.1V。

电池的容量用mAh表示，容量越大使用时间越长，但重量越重。

需要注意的是，航模用的锂电池不能过充或过放，如果电池充电时间太长和使用电池到最低电压就会对电池有影响。

航模电池上标的C值是电池瞬间最大放电量，C值越高电池的瞬间放电量就越大。

11.1V2200mAh15C

第四章航模模拟器（简介）

目前随着电脑的不断普及，电脑已进入了航模飞机的飞行领域。

现在的航模爱好者可以利用电脑上的模拟飞行软件，在电脑的屏幕上放飞自己的爱机。

模拟飞行软件已经不是游戏软件，它引入了空气动力学原理，在模拟飞行过程中要根据飞行情况通过空气动力计算来把模型飞机的姿态动态地显示在屏幕上。

在模拟飞行软件中还可以设置气象干扰条件，使飞行更加逼真、更加有趣。

而且，使用模拟器可以避免摔机从而节约新手入门的成本。

下面为大家介绍一款免费的飞行模拟器软件FMS。

FMS（FlyingModelSimulation）飞行模型模拟器，是由德国航模爱好者开发的免费软件。

目前版本是FMS2.0beta7.可以在Windows9x/ME/NT/2000上使用，也可以在WindowsXP上使用。

FMS的最大优点是在操纵方式上很灵活，可以使用键盘、游戏操纵杆、专用的仿真操纵器和模型用无线电遥控器。

不像一些其它软件那样必须使用无线电遥控器和带“加密狗”的专用接口器，FMS使我们能有更多的选择。

在FMS软件的手册中附有连接多种无线电遥控器的接口电路图，可以连接到电脑的串口，也可以连接到电脑的并口（打印机口）。

FMS模拟器画面

E_sKY0905AFMS模拟器

附录：

自制工具

1、自制热切割器

取20~~30厘米长的电阻丝一段，常温下电阻约为2欧姆，可以利用小的电炉或电烙铁上的电阻丝，拉直以后使用。

将电阻丝挂在粗铁丝或木条制成的弓形架上，拉紧，两端接出导线，如下图所示，注意电阻丝的两端不要短路。

将电阻丝两端6—12V电源上。

注：

可通过调节电阻丝长度控制温度

2、斜角切割器

3、小电钻

将钻头用油笔笔管连接在坏电动玩具上拆下的小电机上，可制成微型小电钻。