某型固定翼航模的设计、制作及其飞行研究

韩伟 宗剑

摘 要：航空模型是遵循航空器的飞行原理并以航空器的外形通过比例缩小后制作的一种不载人的飞行器。在飞机研制中，航空模型是一种不可缺少的研制手段，它在航空产业的各个环节起着重要作用。而如今的航模已经不再是航空航天专家们的专属领域了，它已经成为了飞行爱好者的一种学习和运动手段。本文以某型固定翼电动航模飞机为例，从航模飞机的总体设计到具体的制作过程做了阐述，最后介绍了航模在飞行中基本的操控方法和技巧。

关键词：航模;设计;制作;飞行

中图分类号：G642  文献标识码：A

航空模型作为飞机设计制造过程中的一种重要方法，如今已成为航空航天专业学生及飞行爱好者的一种学习和运动手段。航模活动是一项融合了多学科、综合性的航空航天科技创新实践和试验活动，涉及机械制造、空气动力学、材料力学、控制技术等诸多学科领域。通过航模运动，能够进一步拓展和提升学生及爱好者的学科知识综合运用以及创新实践能力。本文以某型固定翼电动航模飞机为例，着重介绍了其设计制作过程以及基本飞行操控方法和技巧。

1 航模总体设计

飞机总体设计包括：概念性设计、初步设计和详细设计。

概念设计的目的是对飞机的气动布局、性能、重量水平、电子原件和费用等方面进行初步和方向性的探讨;初步设计则是在概念设计的基础上，进行多种气动布局方案的对比和研究，以及机翼、机身、尾翼的形状、设计参数的确定;详细设计是对航模材料、气动外形以及发动机推力等具体性能数据进行计算和确定。最后利用CAD软件进行绘图。初始设计尺寸为翼展80cm，全长95cm，空机重量为250g，最大起飞重量为900g。图1为固定翼电动航模飞机设计效果图。

2 航模制作过程

（1）首先要选定要做的机型，并计算好飞机的各个重要尺寸参数，最终根据算好的飞机尺寸按照一定的比例关系画到图纸上。

（2）根据飞机图纸上的部件尺寸，按照实际大小画在KT板上。

（3）将在KT板上画好的部件用美工刀切割出来，注意切割的精度，如图2所示。

（4）粘贴固定部件用KT板专用的泡沫胶或者热熔胶粘贴已经切割好的部件。

（5）制作机翼，机翼的制作是难点，为了能更好的把机翼折叠成弧形，提前在機翼的模板上做好沟槽。最终机翼呈平凸型。

（6）将舵机安装到主翼上，并把飞机整个动力系统连接起来（螺旋浆+无刷电机+遥控接收机+锂电池+无刷电调），如图3所示。最后把动力系统固定到机舱内，完成固定翼航模飞机的制作。

3 航模飞行操控

3.1 直线飞行

直线飞行是所有飞行动作的基础，而航模飞机由于气流的影响并不能保持长时间的直线飞行，因此必须在飞机出现偏航时及时地进行修正，才能控制飞机在空中保持直线飞行。在直线飞行中出现的偏航状态主要有两种，即方向的改变和俯仰姿态的改变。（1）方向偏航的修正。方向偏航有两种情况。一种是指模型飞机偏离了航线。例如当模型飞机出现右偏航时，先向左压副翼，压完副翼要回中，直到飞机飞回到原航线，此时机翼还处于向左倾斜状态，因此要压右副翼摆平，模型飞机继续沿着航线飞行。另一种偏航是飞机仍处于航线中，只是机翼出现微小倾斜，但只要飞机没有偏离航线，那么只需要迅速摆平机翼即可。（2）俯仰偏航的修正。当模型飞机受到气流的影响出现抬头爬升时，先推杆使飞机飞回到原航线，推杆完毕要回中，直到飞机飞回原来的航线位置，然后稍拉杆使模型飞机恢复平飞，继续按原航线飞行。

3.2 水平转弯

水平转弯则是航模飞行中的难点，以左转弯为例，当模型飞机飞到转弯半径的切线处时，先压左副翼，使机翼向左倾斜，然后副翼操纵杆回中，同时适当拉杆，并一直保持拉杆的状态使模型飞机向左盘旋转弯，转弯过程中不能让模型飞机掉高度，要在同一水平面（即同一高度）上完成转弯过程。当转弯将要完成、机头将要对正航线时，向反方向压副翼摆平机翼，摆平后副翼操纵杆迅速回中，当机头对正航线时升降舵回中，转弯动作结束，飞机再次进入直线飞行。

参考文献：

[1]顾诵芬.飞机总体设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2]王凯，王道平，王秋妍，宁超.浅析科研类航空航天模型竞赛对大学生综合能力的培养[J].教育教学论坛，2019（50）：229-230.

[3]王秉良.飞机空气动力学[M].清华大学出版社，2013.

[4]贾忠湖.飞行原理基础[M].国防工业出版社，2015.

[5]薛丙.青少年航空模型制作[M].厦门：福建科技技术出版社，2012.

基金项目：江苏航空职业技术学院院级课题资助项目（JATC19010111）

作者简介：韩伟，硕士，助教，主要从事飞行原理教学与研究工作。