推进器

推进器

在制作飞机组件的工作中,最重要、最困难的一个部分便是推进器了。我们不打算从理论或计算上探讨什么样的螺旋桨最适合什么样的飞机;这个问题就连现代科学也没有完全弄清楚,这里根本没有篇幅去涉及。因此,我们只描述以下问题:如何为我们的模型制作木质推进器,也就是实践中最好用的推进器(但这也不排除在运气好的时候,靠着艰苦不懈的试验,还能做出牵引力更强的推进器)。

首先我们得简单谈谈推进器的问题,才能理解接下来要说的内容。

推进器分为轮毂(中央部分)和桨叶两部分。一片桨叶的末端到与之相对的另一片桨叶的末端的距离叫作推进器的直径。螺旋桨的另一个特征是螺距:这是指在理想的环境下,螺旋桨完整旋转一圈后,桨叶上的任意一点相对于轴的移动距离[4]。螺旋桨分为两面:工作面或内面,也就是朝后旋转并聚集和驱动空气的面;朝外面或外面,是将空气切开的面。桨叶的工作面通常是平的或稍有弯曲,朝外面则是凸起的。螺旋桨桨叶的横截面和飞机的机翼一样,可以称作弧面。螺旋桨桨叶在每个横截面上都有各自的迎角——连接弧两端的弦与螺旋桨旋转面之间的交角(参见图5-10)。

螺旋桨工作时产生的力量叫作它的牵引力。这个牵引力可以用弹簧秤来测量,将做好的模型的尾部挂在弹簧秤上,令推进器全力开动。粗略来说,牵引力约等于飞机自重的四分之一。飞行所需的这个牵引力可以由直径不同、螺距各异的推进器来提供。不同的直径和螺距都对应着不同的转速。螺距大的螺旋桨(比直径长1~2倍)就是重螺旋桨;其转速相对较慢。螺距小的螺旋桨(比直径长0.5~1倍)是轻螺旋桨,且由于螺距较小,它会旋转得更快。根据飞机模型的速度、重量和形状,为每个模型挑选效率最高的螺旋桨——这便是设计师的任务。解决这个任务的最好办法则是试验。

我们用厚0.625~0.75寸的干木板给飞机做推进器,这块木板自然不能有节、疤或其他的缺陷。木料可以用赤杨木或椴木,这两种木材都很好加工。用刨子把木板磨平,在板子的一面上画一条中轴线OL,并按照图5-10的小图A所示描出推进器的轮廓。按照这个轮廓精准地把螺旋桨锯出来,或用小刀和凿子凿出来,最好是留出一点多余的部分;加工好的沿条必须垂直于水平的板子。在做出来的木头模子上,用钻孔器或烧红的缝衣针在规定的位置上准确地打出小孔,让轴O可以从中穿过,特别重要的是,小孔的方向必须完全垂直于板子。

图5-10 推进器的制作。A是桨叶的工作面,B是侧视图,C是通过推进器OL轴线的纵截面(以上图都与实物大小相同)。D是推进器的模子。

然后把模子放在桌子上,令螺旋桨在桌面上向右(顺时针)旋转时,空气会被桨叶的曲边切开;这样的螺旋桨(朝右转)的工作面向上,朝外面向下。在工作面上描出轮毂的轮廓,并准确地画五条垂直于中轴线OL的截线,到中心点O的距离分别为10毫米、30毫米、50毫米、70毫米和90毫米;然后从截线的末端出发,用木工角尺在模子的沿条上朝下描出几条垂直于木板表面的直线。按照图5-10的小图B,在这些直线上做出刻痕,再按照刻出的点在每片桨叶的沿条上画出实线,这些实线会把模子需要去掉的部分(图5-10的小图D中的aa)同朝外面给分开来。

沿着这些边界线,用小刀或凿子把两片桨叶上多余的木头都磨掉。

然后就剩下最精细的部分了。

在螺旋桨模子的工作面上,有两条平行的直边Лсс,叫作降边,当螺旋桨旋转时,空气便是沿着这两条边从螺旋桨上流出来的;直到工作结束之前,都不要去处理这两条边(在锯模子之前就在板子上标出来了;参见图5-10的小图A和小图D)。

这两条直线降边位于两片桨叶的最末端,必须用铅笔沿着边缘条画线,把降边与朝外面的曲线攻边连接起来,而攻边又应与降边形成对角线(图5-11);再加上线Лаа,两片桨叶的轮廓便完全画好了;推进器最后的加工任务则是把边边角角的多余木头从模子的两面上去掉。

图5-11 完成的推进器,工作面朝上平放:Лаа—迎边(攻边);Лсс—降边。加粗的虚线表示朝外面上切好的模子轮廓,较细的虚线表示工作面上切好的模子轮廓。

桨叶的工作面可以稍稍凹下去,接近平面,朝外面则稍稍凸起。为此必须特别小心地慢慢处理,先用小刀和凿子按着沿条的边缘修整。桨叶最凸出的地方必须是在曲线攻边的附近(全长约三分之一处)。为了让工作尽可能精确,最好先按着图5-10所示的五个横截面做出模子,再按照模子去操作(图上还标出了桨叶在各个截面上的宽度)。等桨叶的厚度接近所需的厚度时,最好改用玻璃、粗锉刀和砂纸来修整(参见图5-12)。

图5-12 制作推进器的各个阶段。

最后,螺旋桨必须调整平衡,确保两片桨叶一模一样(参见图5-13);进入旋转状态的推进器,不管是停在什么位置,都必须停得稳稳的,不能有往回转的倾向。表面清理光滑的推进器还得上一层漆,或者抛光也不错。最终成型的螺旋桨还得再调整一次平衡。

图5-13 推进器的平衡测试。插着推进器的轴必须处于水平位置。

上文描述的这种木头螺旋桨不仅很轻盈,性能也相当不错。制作螺旋桨所需的材料到处都能找到。但它们也有个缺点,那就是容易损坏。要想部分地解决这个问题,可以将木质螺旋桨做成组合式的:由分开的桨叶和单独的轮毂组成。这样一来,万一螺旋桨坏掉了,要替换坏掉的那片桨叶(两片都坏的情况很少见)也就容易得多了,用不着把轮毂拆下来。桨叶应按照上述的模板制作,并在圆柱形的轮毂上凿出两条槽用来插桨叶。这里当然也是需要调整平衡的。

为了避免损坏,使用金属螺旋桨也是很有好处的。但为此就必须搞块普通的铝片或杜拉铝片[5],这样的铝片市面上难得一见,运气好才能找到一两片(铝片的理想厚度为0.5毫米左右)。铝制推进器可以用整张铝片直接弯成,先在纸上描出图样并剪下来,再按着图样弯曲折叠便可。每个桨叶都必须按照前述的木质螺旋桨模子弯折制作。杜拉铝很难弯曲,因此用它来制作螺旋桨也就复杂得多了。

金属螺旋桨有一个毋庸置疑的优势,那就是坚固;铝制螺旋桨容易弯曲,但也很容易快速恢复原形——只需徒手掰一掰就解决了。