领航计算尺的制作研究

初赟基+杨重阳+李文凯+刘庆磊+杨一磊

【摘 要】为解决上课只能对照书本讲解概念而无法直观了解飞行员所使用的工具，我们仿制了一款领航计算尺，运用了VueScan、ICPrint和GTXRaster CAD等先进科学技术，实现了该领航尺的制作。这样不仅可以加深学习印象，而且可以更好地掌握所学课程。

【关键词】领航计算尺；教具；电子化

1 研究背景和意义

自制教具仪器是古今往来历代科学家的优良传统。任何一个科学预言必须用实践来检验。无论是教师还是学生，使用自己自制的教具很熟练，很能够说明问题，产生的效果很好，正像李政道教授所说的：“自己制作的教具，永远比买来的好。”

自制教具，有利于培养学生的学习兴趣，激发求知欲。在开展的课外科技活动中，结合实际问题，鼓励学生动脑、动手做一做教具，学生成功时就会对学习产生兴趣，体会学知识的好处，品尝创造发明的乐趣，就会产生爱学习的想法，学习的主动性、求知与就会加强。通过开展这些低成本的实验，还能培养学生热爱科学的思想，开拓学生的眼界，扩大了知识面，学到了课堂上学不到的知识，弥补了课堂上的不足。

自制教具，有利于培养师生的创新意识和动手能力。如今提倡自制教具，不是因为教学条件困难才自制的，而是为了提高师生的动手能力、创新能力、创新意识、团队合作等科学素养。有了好奇心，就有了创新的内在动力。自制教具从设想开始到动手设计、制作定性，要经历思考、论证。从发现问题到设计出教具，师生的创新思维会得到培养，动手能力会得到提高。

空中领航是飞行技术专业的核心课程之一，非常强调与实际飞行的结合，服务于实际飞行。总览国外航校，发现很多航校有一套非常实用的领航教学器材，例如领航计算尺，每次上课时，教员都运用大号的演示性领航计算尺给学生上课。而且学生也可以直接演示，比起自己拿一把尺进行计算，效果很好，根据有演示性。有些教具在价格上非常昂贵，例如学生使用的领航计算尺，纸质版的价格在20美元，金属板的价格在30美元。这样推算，可用于演示的领航计算尺的价格会更高。

2 研究方案

本项目以实用性为出发点，主要研制空中领航课程中领航计算尺的仿制，用于空中领航课程的教学。具体研究方案如下：

2.1 确定研制教具

（1）了解领航计算尺的工作原理；

（2）制定仿制步骤。

2.2 制作教具

（1）汇总和购买教具制作工具和材料。

（2）制作前准备。针对拟制作的教具，进行制作前准备，包括明确制作方案、实物剖析、设计样品等环节。

（3）样品制作。根据研制顺序，制作教具。包括电脑绘图、实物剪裁、样品制作等步骤。

（4）成品制作。将样品加工成成品，确保成品的质量，用于后续的反复使用。

2.3 验收教具

（1）将制作的教具，用于案例分析，验证教具的可行性。

（2）对于欠符合要求的教具，进行修改、完善。

2.4 研究内容

通过研究，了解领航计算尺正反面刻度的单位以及所测量的对象，其中正面包括时、分、秒、米、尺、公里、哩、公升、英加仑、美加仑、毫巴、公斤、磅、表高、表速、H修、V真、修正角、转弯角度、前置角刻度、D/R、转弯坡度、回转角、真空速。反面：风角、风向、航路角、航向、偏流角。

2.5 制作步骤

（1）首先，先要先将领航计算尺进行拆分，注意不能损坏仪器，防止精确性遭到破坏。

（2）其次，将所拆分的部分扫描进电脑，制作可以等比例放大或等比例缩小的图片，以便于根据自己的意愿控制飞行领航尺的大小。

（3）最后，将电脑中的图片等比例放大或缩小后的图片制作成实物，进行组装。

3 制作主要步骤

3.1 扫描打印

制作领航计算尺需要运用到扫描仪器VueScan和打印软件ICPrint。

VueScan拥有强大的功能和扫描选项，支持超越700扫描仪和209数码相机原始文件，支持 200 种以上的底片类型，还具备在剪取图像时制成关联单、复杂的白色平衡算法、用于检查物体表面暇疵的红外线底片扫描、成批扫描、自动剪取图像等等功能，大大提高了扫描的效率。

VueScan是着名的第三方底片扫描仪驱动程序，支持市场可见绝大多数型号的底片扫描仪，可以更为灵活地控制扫描过程，更深入地发掘硬件潜力，获取色彩完美的高质量扫描结果。

ICPrint打印管理软件从监控企事业单位员工打印行为出发点，以作业的全生命周期管理为设计理念，依托于通用打印驱动、分布式计算、数据加密、内容监控、身份鉴别等核心技术，该方案实现了打印权限、打印计费、内容监控、行政审批、强制水印、密级管理、刷卡打印等功能，从而达到规范管理，提升效率；降低打印成本；防范打印泄密的效果。

将原尺拆开，扫描到电脑上，并打印到硬纸板上。

3.2 电子化

为了方便制作不同型号的领航尺，防止简单电脑扫描，使领航计算尺失真。我们使用了图纸电子化的利器GTXRaster CAD系列。

美国GTX公司研制和开发的智能型光栅修改与全自动矢量化软件系列。它使设计制造行业实现图纸数据向电子数据的快速变换成为可能，为原有图纸的利用提供了最有效、最经济的手段。目前GTX软件产品是全球最畅销的矢量化软件产品之一，软件年销售额超过四千二百万美元，在图纸电子化领域中，占世界领先地位。GTX采用图标式工具箱，具有箭头、几何图形、文字等智能识别功能，特别适合于工程机械、建筑设计、地图绘测、GIS领域，在全球拥有许多高知名度的用户。

3.3 组装

组装材料：铝制纽扣、硬纸板、胶水等。将两张硬纸板粘连在一起作为领航计算尺的主体，再用塑料将椭圆纸板面隔开，将长方形硬纸板安装，这样方便活动和读熟，再用铝制纽扣将圆形纸板固定在一起。由于制作难度过于复杂，将塑料透明板面省去（图1）。

4 小结

这款领航计算尺制作不仅包含了对专业知识的领悟与掌握，还锻炼了学生的动手能力。这款领航尺的制作成功不仅解决了教具难以普及的问题，还教会了参与进去的我们如何用自己的能力制作科学规范的工具。

[责任编辑：杨玉洁]