手工飞机和飞机模型

手工飞机和飞机模型

“能不能靠自己的本事制作飞机,并让它跟真的飞机一样飞行呢?”

“可以,而且还不是特别难。”

“不过,为此就必须熟悉飞机在空中飞行和保持稳定的基本原理,在给模型做飞行试验时也得有足够的耐心,如果你还会使用刨子、凿子、圆口钳和锉刀之类的简单工具自然就更好了。在分离和组装各个部件时保持精准也是极其重要的。你要记住,哪怕只是稍稍偏离了制定好的标准,即使每个偏差本身都不怎么要紧,但合起来就会造成严重的误差,导致飞机无法飞行。要是能遵守所有的规则,成功就是板上钉钉的了。这样做出来的飞机不仅能直线飞行,经过一定调节还能转圈飞行,甚至做些花式飞行也未尝不可。”

“这些手工飞机的大小和形状如何呢?”

“这和你使用的发动机的类型有着密切关系。多年的实践表明,最适合用在飞机模型上的是‘橡皮筋发动机’,最早是1872年由法国研究者佩诺提出的。所谓橡皮筋是具有矩形截面的橡皮线。一束这样的橡皮筋一端固定在机身上,另一端装在‘发动机’的轴上,便成了一台方便又足够轻巧的发动机,不管是钢铁弹簧还是更复杂的机械(空气压缩机、蒸汽机或汽油机),放到飞机模型上都无法与之匹敌。但橡皮筋发动机具有一些独特的性质,与用在大飞机上的机械发动机截然不同,正是这些性质决定了手工飞机的大小,也部分地影响了形状。

“装有橡皮筋发动机的飞机的大小从25~30厘米到150~170厘米(这里的‘大小’指的是翼展,也就是机翼一端到另一端的距离)。对于更大的飞机,橡皮筋发动机就不合适了。最方便的是中等大小的模型,也就是50~100厘米。

“至于形状的问题,这里有个特殊情况的影响:橡皮筋发动机是长条形的,而不是像机械发动机一样只安装在一个位置。由于橡皮筋越长,其弹力就越大,因此手工飞机上有专门的发动机板来满足这个要求,比机身上通常采用的板条长度要长得多。举例来说,在正常的飞机上,其长度(纵轴)通常是翼展的1/2~2/3,而在采用橡皮筋发动机的飞机上,机身的长度绝不能小于翼展,有时竟能达到翼展的2~3倍。因此从整体上看,手工飞机与‘成年’飞机有所区别。‘成年’飞机的发动机通常位于机首,因此往往就安装在机翼附近(发动机是最重的部分,对机翼的压力最大)。而橡皮筋发动机沿飞机的整个纵轴延伸,如果飞机上没有其他重物,比如说乘员或货物,机翼就应在安装在橡皮筋中央附近的位置。因此,螺旋桨的位置也要往前许多,这又导致起落架也往前移,才能防止螺旋桨在降落时被撞坏。”

* * *

“难道就做不出跟真飞机一模一样的飞行模型吗?”

“如果说精确地复制,也就是完全的几何相似,这自然是做不到的。原因在于,我们不可能按着大发动机的形状和尺寸去制造小发动机,也就提供不了飞行所需的功率。但要按着比例去仿照飞机的主要机构——机翼、机身、机尾,这当然是完全可行的。这样的小飞机已经造出很多很多了。它们不仅能用于体育运动和游戏,有时还能用来……拍电影,特别是电影里要表现空难的场景时[1]。”

“与第一种手工飞机相比,按着大飞机造出来的微型飞机的飞行性能总会差一点。这是因为这种飞机上供橡皮筋发动机工作的条件要糟糕得多。尽管如此,由于外形更加好看,这种飞机的制作和试验也挺有意思的。不过在各种体育竞赛中,这些飞机的成绩必须和第一种飞机的成绩分开算。在有组织的比赛中,两种飞机通常被分到两个独立的类别中。”

* * *

下面描述了一种相当简单的模型,这自然不是创下纪录的模型,但每个人都能自己制作,且费不了多大功夫。但必须清楚地掌握飞机飞行和保持稳定的条件(参见图5-1)。此外,对待工作要特别严谨,仔细揣摩我们提供的所有图示和设计图。如果能用上一章描述过的纸模型预先做些试验,这也能帮上很大的忙。

图5-1 飞机(模型)飞行时的受力示意图。机翼所受的空气阻力R作用于点D并与机翼表面垂直;这个力可以分解为两个合力:垂直合力DL和水平合力DW。若要保持平衡,就必须让模型所受的重力也作用于点D,并让重力GD被支承力DL抵消。迎面阻力DW由推进器的牵引力抵消。角a是机翼相对于运动方向的倾角,称为“迎角”或“相遇角”。

单翼机和其他飞机一样,都由以下四个主要部分组成:

①机翼(支承面);

②机身(机舱);

③机尾(尾翼);

④托架(起落架)。

此外还要指明发动机(引擎)、螺旋桨(推进器)和各种紧固组件的构造。

以下我们对各部分进行分别研究,并描述其组装和调节方式,以及做好的飞机进行飞行试验的方法。