在之前的连载中,笔者介绍了国外爱好者利用KFm翼型设计制作的飞翼布局航拍机。不久前,笔者尝试将KFm-2翼型用在弹射模型飞机上,取得了不错的飞行效果,下面分两期介绍其制作和调试方法。
弹射模型飞机简介
弹射模型飞机指利用橡筋弹力升空的一类模型滑翔机。由于结构简单、易于制作、飞行有趣,又对比赛场地要求不高,因此一直是航模活动较好的普及项目。许多玩具厂还根据弹射模型飞机的特性生产了品种丰富的产品(***1)。
弹射模型滑翔机(***2)一般由机翼、水平尾翼、垂直尾翼、机身、弹射用橡筋和弹射手柄组成,制作材料可以是纸、木材、泡沫塑料、塑料发泡板等。
纸质弹射模型滑翔机的优点是结构简单、取材方便,使用卡片纸、名片纸、吹塑纸等均可;缺点是刚度差、飞行姿态不稳定。木质弹射模型滑翔机的材料以桐木为主,目前也会使用质地较硬的轻木。因为结构强度好、不易变形,所以木质弹射模型滑翔机无论弹射高度、爬升速度还是滑翔性能都优于纸质和塑料材质的弹射模型滑翔机。
许多航空航天领域的科技带头人和骨干,小时候都玩过弹射模型滑翔机。通过弹射模型滑翔机的制作、组装和放飞,既增强了动手动脑和解决问题的能力,又可以学到材料力学、空气动力学等基础知识。
弹射模型滑翔机的创新设计
本文介绍的创新弹射模型滑翔机使用了木质材料、激光机切割成形,机翼采用了KFm-2翼型。
KFm-2翼型是KFm翼型系列中的一款(***3),台阶高度是翼弦的7%-9%,位置在50%翼弦处。该翼型可提供较高的升力,具有压力中心稳定、不易失速等特点,适用于各种小到中型的模型飞机。
普通弹射模型滑翔机采用平凸翼型,制作时需要用木锉锉、用砂纸打磨桐木,不仅费时费力,往往翼型还做得不太标准。而采用KFm-2翼型的木质弹射模型滑翔机不仅可直接用激光机切割成形,而且套材组装方便、省时省力、尺寸精准。经试飞对比,这款创新弹射模型滑翔机的滑翔性能优于桐木制作的常规弹射模型滑翔机。
创新弹射模型滑翔机套材由激光机切割而成。没有激光切割机的模友,也可参照***纸用美工刀、手工锯制作。套材包括机翼上下片、水平尾翼、垂直尾翼、机身组件及粘接翼尖上反角用的模具(***4)。
1.组装的工具
这款模型套材的结构设计较为合理、易于组装,因此组装过程用到的工具很少(***5),包括美工刀(壁纸刀)、砂纸板、泡沫塑料快干胶,或用502瞬间粘接胶水和速干白***胶。其中砂纸板用15mm×50mm×150mm的木板制作,一面贴180-260目粗砂纸,另一面贴320-400目细砂纸。
2. 制作材料
弹射模型滑翔机的机翼下表面采用材质较硬的1mm厚轻木片。其中间位置的两个长方孔是用于机身组装的榫槽。机翼上表面采用2.5mm厚轻木片,垂直尾翼和水平尾翼均采用材质较硬的1mm厚轻木片。为增加强度,机身采用4mm厚桐木片制作。机身翼台处设有两个方便拼插机翼的长方形榫。机头处设有弹射橡筋用的挂钩和配重用的圆孔。
以上制作数据都经过笔者的测试。第一架试验机曾用1.5mm厚轻木片做机翼上下表面,后根据KFm-2翼型的台阶高度为7%-9%翼弦的经验数据,将机翼下表面的改为1mm厚轻木片,机翼上表面改为2.5mm厚轻木片,使得试验机翼型的台阶高度由3%翼弦变为约5%。台阶高度增加后,翼型的增升效果更加明显,试飞证明模型的滑翔性能也有所提高。
3.组装
首先进行机翼的组装。在机翼上表面的背面均匀涂上泡沫塑料快干胶,然后对准机翼下表面的前缘粘接压实(***6)。
机翼的翼尖上反角需在组装前打磨。笔者利用一个装快递物品的小纸盒,做了一个打磨翼尖上反角接口的工具(***7)。先在小纸盒的两侧折叠面分别上用铅笔画上与工作台夹角为20°的线,沿此线用美工刀切出一条深缝(不要切透),并弯折成90°。然后涂上泡沫快干胶或白***胶,将纸盒正折叠面折弯,与两个侧折叠面粘牢。接下来把翼尖放在纸盒形成的20°斜坡上,再用砂纸板紧贴着纸盒立面仔细打磨翼尖上反角接口。打磨时注意前后缘不要太过,防止翼尖上反角接口位置被打磨成弧形。
粘接翼尖时,先在机翼背面的上反角连接处。用透明胶带粘接机翼中段和翼尖,还可防止之后用502胶粘接翼尖上反角时机翼与工作板粘连(***8)。然后翻转机翼,把粘接翼尖上反角用的模具放在翼尖下面并对齐工作台,以确保翼尖上反角为20°(***9)。接着用适量502胶粘接翼尖上表面和机翼中段,待调整机翼左右翼尖至正确安装角后再用502胶固定(***10)。
这款弹射模型滑翔机采用“左滚右转”的弹射上升方式。在调整时要让右翼安装角大于左翼,以使右翼升力大于左翼,模型绕机身纵轴向左滚转。通常在调整试飞时,可把机翼右翼尖后缘向下扳1-2mm、机翼左翼尖后缘向上扳1-2mm。
为减小阻力,粘接好机翼后还要对前缘进行打磨修整。打磨前先在机翼上表面距前缘8mm处,用铅笔画上标记线(***11)。然后用美工刀在前缘处切出斜坡,并使用粗、细砂纸板将机翼上表面前缘打磨成***12所示流线形(***13)。同样,在机翼下表面距前缘4mm处,用铅笔画上标记线,并打磨成形(***14)。
制作完机翼后,接下来的工作是粘接机翼和机身。之前讲到,机翼中间有两个4mm宽的长方孔,用于机翼机身的组装。此时将这两个长方孔对准机身上的两个突起的榫,同时用90°校准模具分别紧贴机翼和机身,就可用502胶把机翼粘在机身上(***15)。
模型的方向舵可用来控制起飞姿态和改出。如果在这架模型的垂直尾翼上增加右方向舵,可使模型向右偏转上升。水平尾翼倾角的大小可用来控制模型的滑翔盘旋方向和直径。为此让该模型的水平尾翼向***斜2°,这样它所产生的空气动力会有一个向左的分力。此分力的力矩能使模型在滑翔时向右盘旋。
在粘接水平尾翼前,先将垂直尾翼粘在水平尾翼上,水平尾翼向***斜2°。然后用502胶将垂直尾翼粘在机身尾部右侧。而水平尾翼与机身尾部底边要保持在一条线上。粘接时水平尾翼与机身尾部左侧的缝隙,使用一小条三角形轻木填充和粘接(***16)。试飞时通过调整水平尾翼向***斜角度的大小,即可改变模型滑翔机向右盘旋飞行半径的大小。至此,这款采用创新KFm-2翼型的弹射模型滑翔机就做好了(***17)。(未完待续)
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