各种飞行特技

第五章　自制飞机

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。”

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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。

机翼

支承面由骨架、表面和从底下固定住机翼的弹簧组成。

机翼的骨架用金属或木料制作。

金属骨架（参见图5-2）由一个外框和五根横条（翼肋）组成，用半径0.7～0.8毫米的金属丝制作（可以用钢丝，比如钢琴弦，或者镀锌的钢性硬铁）。把外框准确地弯好，首先焊上正中那根比其他横条都长的横条。焊接处要先用玻璃纸（或毛皮）仔细清理干净，再包上稍细的捆扎用金属丝。无酸焊接可以用合剂“季诺”或“季诺林”^[2]进行；在焊接处上放一小块合剂，然后在蜡烛或炉子上加热，等出现融化的锡后，便把它从火上取下，吹风令其冷却。等中间的横条弄好后，再同样准确地把剩下的横条焊上去。

图5-2　机翼金属骨架图示。数字单位为毫米。字母n表示的短线是与机翼下方弹簧进行焊接的位置。

木质骨架（参见图5-3）用芦苇、劈开的竹子或松木板做成；用板条做也可以，关键是纵向的木层中不能有扭曲。外框可以用截面4×3毫米的板条，翼肋用4×1毫米的板条。在外框上找出需要的位置，做几道浅浅的切口，把横条粘进去；连接处可以用粗线打成十字结，这些粗线要么从头到尾都涂一层胶粘住，要么预先用烧红的钢针在连接处中心准确地戳个小孔，再把粗线穿进去。外框的两侧与前端和后端靠切口粘在一起，切口从两端算起的深度各为1毫米，而且这里要有特别坚固的捆绑物——就和翼肋上的情况一样。

图5-3　机翼木质骨架图示。格子里的数字是旁边对应的板条的横截面大小。所有尺寸的单位都是毫米。外框板条上的水平线（倒数第二个格子里）是固定机翼下方弹簧的位置。

机翼下方的两侧都要安装弹簧。为此得找点金属丝，跟机翼外框的粗细相同或稍粗一点。按照设计图（图5-4）进行弯曲后，再把两根弹簧焊到金属骨架上；如果是木质骨架的话，就按照图5-4的示意固定在外框上（在图5-2和图5-3中，这两个位置用横线标记，从机翼末端数起的第二个格子中）。

图5-4　机翼下方的弹簧，其末端在木质骨架上的固定方式。

制作机翼骨架时要非常细心，准确按照各种尺寸来做，才能避免不对称或扭曲（机翼必须完全平滑才行）。为了方便起见，不妨先在某个平面上（比如说未上色的平滑桌面或光滑的板子）做出实物尺寸的图纸，然后直接按着图纸装配骨架；可以在光滑的纸张或硬纸板上制图，然后把它粘贴或牢牢地固定在某个平面上。金属弹簧的尺寸也是极其重要的。

完工的金属骨架还要粘上一层羊皮纸，羊皮纸裁剪时应留出一些折边的空间。折边的宽度可以是2～3毫米。在外框的圆边上，折边每隔6～10毫米就要横着剪一道切口。粘羊皮纸可以用水胶或木工用胶——最好是前一种，因为水胶干得更快。粘好的机翼就可以压一压了。

在粘木质骨架时，最好是先用图钉固定住一片机翼的封面，然后再粘另一片，先粘中间再粘两边；等粘贴完成后，取下图钉并按相同的方式粘第一片机翼。这里留出的折边应该比金属骨架上的宽3～4毫米；在这两种骨架中，最好都先把折边留宽一点，等粘贴前再剪掉多余的部分。木质骨架最好是从下方粘；等封面粘好后，要把机翼固定在机身上时，再把弹簧安装上去，这样就再方便不过了。

机身

整个机身用木料制作——自然是跟机翼一样的干燥木料了。机身由发动机板、两块脊片和上脊板组成（参见图5-5）。

图5-5　木质机身：上图为侧视图，下图为俯视图。数字表示大小，单位为毫米（垂直的比例尺比水平的大）。机头在右，机尾在左。

发动机板用松木或云杉木制成，长57厘米；其截面呈长方形，面积7×6毫米。其上方的倒棱中央开一条小槽，宽1.5毫米，深3毫米（槽开在离机尾17厘米的位置）。

前后两块脊片的作用是增加发动机板的强度，相当于大飞机上用来固定两片机翼的翼间支架。脊片用厚1.5～2毫米的胶合板制成，最好是三层的胶合板，然后嵌入两片发动机板上的小槽，用胶固定住。为了获得更高的结构强度，两块脊片的两侧均应有垂直的细板从下方支撑，细板粘在脊片上，且同样用胶合板制成（图5-5）。

上脊板的作用是把机翼直接固定在上面，长18厘米，截面大小与发动机板相同（7×6毫米）。上脊板的下倒棱有一条小槽，借此与两块脊片粘在一起。脊板前端应比后端高4毫米（相对于发动机板的轴线）。这可以让机翼获得一定的迎角。

机尾

尾翼由水平安定面和垂直安定面组成；尾翼下方是拐钉。

水平安定面呈心形或半圆形，垂直安定面则是弓形或半心形。这里用的木料可以是芦苇、竹片或柳条（从篮子上取用）。但这些部分还是用金属丝制作最方便，如制作机翼时所示。焊接处用字母c表示。比较简单的形状就无须焊接，直接用涂了胶的细线包裹和捆扎好金属丝的末端就行了。

封面用纸制作，如制作机翼时所示，必须确保两部分都光滑平整（不能有折痕）。

拐钉用金属丝弯成圆齿形，材料用钢丝或钢质金属丝，直径约1.5毫米，长度80～90毫米（参见图5-6）。拐钉可以把尾翼支撑在地上，同时也有连接橡皮筋发动机的作用（详见组装说明）。

图5-6　水平安定面、拐钉和垂直安定面。数字表示大小，单位为毫米。数字cc表示焊接或其他连接方式的位置。

托架

托架由两个脚架（前脚架和后脚架）、轮轴和轮子组成。

脚架用粗1毫米的金属丝按照图示弯曲而成（图5-7，小图1）。只不过在弯曲脚架的两端时，每个脚架都只能先弯一边，另一边等组装时再弯。

轮轴用同样的金属丝做成，要预先准备好；全长150毫米。

木头轮子可以是打磨成的，也可以是用胶合板仔细锯好再粘成的（参见图5-7，小图2、小图3）。为了同轮轴连接，最好是在轮子里插两根细管子。

图5-7　飞机的托架（起落架）。小图1：两条金属丝脚架（右下为末端的钩子，与轮轴连接）。小图2：打磨好的木头轮子（也可用形状大小合适的纽扣），直径30～40毫米。小图3：用胶合板做成的轮子。

发动机

为了将发动机与机身连接，应在机头处固定一块金属包边，这块包边同时也对推进器轴起到轴承的作用。

橡皮筋发动机是一束橡皮筋或细橡皮带，截面大小约为：1×1毫米，1×1.5毫米，1.5×1.5毫米，1×2毫米。根据其粗细取6～15条橡皮筋，使整束橡皮筋的总截面面积为24～30平方毫米（来回缠绕一圈算作同一条橡皮筋）。两根支柱相距40～44厘米，橡皮筋松松地缠绕在二者之间^[3]。这样做成的橡皮筋会形成一个环，还需在某个位置上打一个垂直于橡皮筋延伸方向的结，把它们牢牢系好。

这种橡皮筋发动机重8～11克，安装在发动机板的下方：其一端支撑为尾翼的拐钉，另一端支撑为推进器轴末端的钩子。推进器轴本身则在发动机板机头部分安装的包边里旋转。

机头的包边用厚0.5～0.8毫米的铁皮或马口铁制成；其展开图及各部分尺寸如图5-8所示。用锥子或钻孔机在包边侧壁的底下打两个小孔，让金属丝做成的轴能从中穿过。小孔必须光滑没有毛边，大小必须严格按照轴心的粗细来确定（留出的空隙尽可能小）。特别重要的是，两个小孔都必须位于包边笔直的、水平的倒棱上。为了增加强度，按要求做成的包边得做一下焊补；也可以在里面塞一块弯曲程度刚好的木垫板。

图5-8　小图1：发动机板的头部包边的展开图（单位为毫米）。小图2：另一种类型的头部包边：顶上—展开图，底下—组合完的样子（K—木垫板，外面缠上涂了胶的细绳）。

另一种形状的轴承如图5-8的小图2和图5-16所示。

推进器轴用长80～100毫米、直径1.5毫米的钢丝制成；其一端磨尖，另一端弯成钩形（参见图5-9的ɞ—ɞ）。令钩子弯曲的末端的圆心落在轴心的延长线上；这是为了让推进器轴与橡皮筋发动机轴对接，否则在橡皮筋旋转时，推进器便会乱动。为了减少推进器与包边之间的摩擦，推进器轴上必须套一枚坚硬的珠子（б）——可以是金属的、玻璃的、石头的或珍珠母的。珠子与推进器之间再隔一个垫圈、方形铁片或中间开孔的铜块。

图5-9　发动机板的头部包边（展开图参见图5-8小图1）：ɞ—ɞ—发动机轴，б—珠子，е—插入前脚架的开孔。

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。

紧固件

前面已经描述过机头的包边（图5-9）；除此之外，这类部件中还包括机翼和水平安定面的紧固件。飞机的其他部分不用专门的连接部件也能组装起来。

为了把机翼固定在需要的位置上，要用上一个薄铁皮做成的挤压件；挤压件套在脊板上，包边从两侧和底下扣住板条。这个部件的展开图和立体视图可参见图5-14。机翼的前端插入挤压件里；还可以用金属丝的小箍（x）和小钉子（г）把挤压件更牢固地固定在原位。要固定机翼的后端，可以把订书钉或铜头的小图钉（c）装在中央翼肋的尾轮叉里，尖头插进机身的上板条。

机翼下方的弹簧固定起来很简单，只要找个小螺丝钉或铜头图钉就行了，固定在发动机板底下的倒棱上，大约是机翼中央的位置。

水平稳定面的固定靠的是两个金属丝做成的U形钉，从前后两端扣住金属丝的骨架，尖头钉进发动机板条中（图5-14中的钩环∂∂）。

图5-14　将机翼固定在机身上的挤压件和细小的紧固件：г—钉子，х—小箍，∂∂—钩环，с—图钉。

组装飞机

组装按照以下顺序进行。

1.固定发动机的轴承。

在发动机板的前端套上机头包边，长边朝下，短边朝上。包边必须稳稳地固定在板条上，绝不能有半点摇晃。因此必须仔细调整包边的盒形部分，令其与板条的大小相合。这里有一点特别重要，那就是要消除错位和偏斜，令包边侧面小孔的中心连成的直线与发动机板的中轴平行。等包边最终安装好后，在距离前端面10毫米的位置，用钻孔器透过包边和板条打穿一个水平位置的洞（这个洞当然也要穿过侧棱，参见图5-9）。

2.把机尾固定在机身上。

首先把机尾固定在拐钉的位置。把用来安装橡皮筋发动机的扣环弯好，底座也准备好（参见图5-6），在发动机板的中轴上、距离后端面80毫米的地方开一个垂直的小孔，再把机尾插进去^[6]。在距离扣环拐角处15毫米的位置，将拐钉的圆端向后弯曲90度，然后在距离上一个弯曲处约15毫米的地方，再往下弯曲90度，在发动机板的上棱预先打个小孔，把拐钉的尖端插进去。用小锤子敲打拐钉的顶端，将其牢牢固定在发动机板上，能钉到跟侧棱平齐就更好了；为了防止脱落，最好再拿个U形钉从顶上把这部分钉一下（参见图5-15右）。

然后在水平稳定面上画一条直虚线，将轮廓前端与后端的中点连起来，再把水平稳定面粘在发动机板的顶棱尾部。此时，画出的虚线必须与发动机板的中轴处于同一直线。还是沿着这条中轴，将水平稳定面的金属丝骨架用两处金属环固定在发动机板上（参见图5-15的钩环）。

图5-15　把尾翼固定在机身上：左为水平稳定面（хɞ.n.），右为垂直稳定面（к.n.）和拐钉（к），∂∂—钩环，ш—垂直稳定面骨架的销子。

最后，在发动机板的顶棱，用细锥子穿过水平稳定面打两个小孔，用来安装垂直稳定面：两个小孔分别距离板条末端10毫米和50毫米。透过小孔用两个销子调整好垂直稳定面的位置，令其与水平稳定面保持严格的正交。

3.安装起落架。

在发动机板头部的小孔e，插入起落架的前脚架，然后按图5-7所示把板条旁边的脚架弯曲。这条金属丝的最末端要弯成环形。在距离发动机板前端面130毫米处，透过侧棱打一个水平的小孔，把后脚架插进去，然后对后脚架进行相同的操作。两个脚架的环形端连在一起，再把末端套好轮子的起落架轴穿进去（图5-16）。然后套第二个轮子，轴的另一端同样要弯成环形。

图5-16　组装好的起落架和发动机板的头部。

组装好的起落架，其轴心应与发动机板垂直，轴心的中点所在的垂直面应穿过飞机的纵轴。此外，轮子应能自由旋转，不能被脚架塞住；调整发动机板附近的脚架的弯曲度便能实现这一点。

为了让后面的组装更加方便，最好把起落架轴和轮子的安装工作放到最后；而脚架可以用成对的细绳把它们系在发动机板上方，朝着机身逐渐向后弯曲，免得它们碍事。同样还得把垂直安定面从原位上取下来。

4.安装螺旋桨-发动机组。

推进器轴的一头是弯钩，用来挂橡皮筋发动机，另一头是尖的，从后面插进机头包边侧壁的小孔中（图5-16、图5-17）。这条轴的前面套着一个珠子（б）和一个垫圈（ш），然后把推进器从前往后穿到轴上，直到不能再穿为止。在距离轴末端约10毫米的位置，把轴的尖头弯出180°的圆齿形短钩，再把做出来的钩子压紧，才能把推进器固定在轮毂上；轮毂上要预先开一个不深的暗孔，距离螺旋桨的中心约5毫米（参见图5-17）。

图5-17　推进器与发动机轴的连接（包着皮子或橡胶的钩子）；б—珠子；ш—垫圈。图中单独画出了轴心尖头的弯曲部分，压紧在发动机的轴承上。

这整套操作都得非常小心，免得损坏推进器或弄皱包边的侧壁。只要组件制作正确、装配精准，推进器轴便会与发动机板的水平中轴平行，螺旋桨的旋转面则与这条轴正交。套在钩子和拐钉上的橡皮筋发动机也应与发动机板平行；只要把拐钉的环部往上或往下弯，就很容易实现这一点。橡皮筋束的长度不能超过拐钉的环部与发动机轴的钩子之间的距离。为了防止橡皮筋发动机与后面脱离，最好不要把它直接穿在拐钉的钩子上，而是用阀门橡胶（自行车轮的材料）做一个专门的套环，把套环套在拐钉的钩子上，再把发动机穿上去。

不错，在这个过程中，橡皮筋发动机的长度是会稍微缩短一点。所以最好在推进器轴的钩子上套一段橡皮管，用来代替橡皮环（参见图5-17）。

上面介绍的固定推进器的方法既简单又可靠，因此也非常方便。但万一螺旋桨坏了，这种办法就有其不便之处了：要换上新的螺旋桨，就得经常更换轴心，而在把钩子（可以是后面的，但前面的更方便）弄直和重新弄弯的过程中，轴心往往会被弄断。因此，要是能有条末端有螺纹的金属丝轴心，便能获得更大的优势：这种轴心可以靠螺帽把发动机直接安装在末端，再用点别的办法把螺旋桨固定在轴上（例如用黄铜或白铁的箍子扣住轴承，再与轴心焊接起来，或者用紧扣轴承的方形垫圈——同样是从螺旋桨的内侧焊在轴心上）。图5-18是其中的一种方法。用自行车的辐条来制作轴心非常方便，把螺纹部分与推进器的朝外面组合起来就行了。

图5-18　推进器与发动机轴的连接方法：利用焊接在轴心上的四边形垫圈ш和螺帽г。

5.固定机翼。

在制作飞机时，我们很难保证所有部件都与要求的一模一样，也不能确保它们的相互位置都稳定不变，这就需要我们每次放飞前都先去寻找机翼的准确位置。这里的基本要求是：飞机的重心必须与它的受风中心（空气阻力中心）处于同一条垂线上。而根据空气动力学的研究结果，飞机的受风中心大约位于从机翼前端算起约三分之一宽度的位置（参见图5-1）。

飞机的构造可以减轻机翼位置的调整难度，具体调整方法如下。

把做好的整架飞机（机翼除外，也就是只有完全组装好的机身、起落架、机尾、橡皮筋发动机和推进器）用细绳悬挂脊板，或立在小刀的刀尖上保持平衡，令发动机板处于完全水平的状态。这个悬挂点便定下了重心的位置，在顶板上标好。在此之后，在这个点前方30～40毫米的位置（也就是机翼约三分之一宽度的位置）固定机翼的白铁压模，令压模的圆齿扣紧紧地包住顶板。随后用图钉在顶板上固定机翼中翼肋的尾轮叉，发动机板的下棱也用图钉或螺丝钉把两个弹簧固定好。

在选择后面这个固定的位置时，必须给机翼一个两端向上弯的弧度（横V形）。这条弧的弦长可以是50毫米左右。同时必须仔细观察，前后都要顾及，确保两片机翼的横向弯曲弧度相同，且不能有歪斜，也就是说两片机翼的迎角必须相等（参见图5-19）。这个迎角是中央翼肋沿着脊板在机翼中部弯曲形成的，到了机翼末端可以稍微减小一点，但必须保证两侧都完全对称才行（前后观测时也必须注意保持对称）。

图5-19　调整机翼（后视图）：上图为正确的调整，下图为错误的调整。

但固定机翼还不是最后的工作：还得把飞机投入试验呢。

地面试验

按照前述说明组装好的小飞机，重量应当为70～75克；要是重量更大，就很难指望它能飞得好。

在试验开始前，必须再检查一次各部分（机翼、机尾、起落架和螺旋桨-发动机组）组装是否正确；每次试飞前都应该进行这样的检查，这是很有好处的。

首先必须确认螺旋桨-发动机组运行正常。对于机尾朝左的飞机，应用左手抓住机翼下方的机身，右手食指朝反方向旋转推进器40～50圈。松开推进器后，橡皮筋应准确而平稳地旋转，不能撞到发动机板或脚架，螺旋桨也应平稳旋转，且应严格保持在同一个平面上旋转。如果能遵循这一点的话，发条完全旋紧的橡皮筋发动机便能旋转150～200圈，直到橡皮筋全都紧紧缠成节子为止；此外还要把模型拿在左手上，观察橡皮筋和螺旋桨的旋转状况。

图5-20　组装好的手工飞机。

万一发现了什么问题，就得及时修复。要着重检查橡皮筋拉紧时是否会影响以下情况：①机身的强度——发动机板不能弯曲，脊片也不应变形；②机头包边不走形的能力——侧壁不能塌陷；③机尾拐钉的固定状况。发现的问题必须全部修复——对质量进行相应的完善，或相应增加所用材料的强度。

等小飞机在手中接受过试验后，就可以放它自由飞行了，但也不是直接上天，而是先试着滑行。

这可以在房间里进行，只需长5～6米、宽2～3米的自由空间即可。用发条将橡皮筋旋转50～75圈，手里拿着飞机放在地板上，然后放手。如果飞机能沿着直线自由奔驰，且机尾有扬起的趋势，这就说明一切正常。如果飞机走得很慢、很不情愿，时不时还偏转方向，就得设法解决这个问题，检查起落架上的轮子旋转是否顺畅，机翼和水平安定面的紧固件有没有正确调整，垂直安定面是否正确地安装在了尾翼上（考虑到螺旋桨的作用，垂直安定面安装时可以稍稍偏向纵轴的右侧）。

飞行试验

顺利滑行几次之后，就可以让飞机上天了，但首先得从地面起跑开始。

第一次试验最好在封闭房间里进行，避免风的影响；房间的长度至少为12～15米，宽度至少为6～8米。要是没有这种条件，也可以在草地、院子或广场上选一块平坦的地方，在无风的天气下进行试验。

如果试验地点没有平滑的地面供飞机起跑，最好放块垫板，或者长木板也行。第一次建议不要把发条上满，等成功起飞一次后再上满。如果调整得当，小飞机便会在7～8米的起跑后腾空而起，在5～8秒的时间内飞过20～30米的距离，直到橡皮筋完全松开为止，在那之后便平稳降落。飞行距离取决于许多因素，其中最重要的是橡皮筋的重量和质量、螺旋桨的质量、轴承中的螺旋桨轴的摩擦程度，以及各部分的制作和组装是否精确。要着重检查螺旋桨发动机的工作状况：轴必须与扭合的橡皮筋保持在同一条直线上，橡皮筋松开时必须松到最后一圈为止；轴承必须经常上油。

然而，最初几次飞行未必总能成功。最经常发生的有以下几类问题（参见图5-21）。

图5-21　手工飞机前几次试飞时最经常出现的情况。

顺利升空的飞机突然扬起机头，随后便侧着身或盘旋着掉了下去；也可能有相反的情况：起飞后的飞机突然垂下机头，然后头朝地、尾朝天地掉了下去。这两种情况都说明机翼的调整存在问题——如果组装中不存在其他缺陷的话。前一种情况下，必须把机翼稍往后挪，从而令承风中心后移。后一种情况下则相反，要把机翼往前挪或稍稍增加其迎角，从而增加支承力。要是机翼的调整都很正常，问题就可能出在发动机上：前一种情况下是动力太足，在后一种情况下是动力不够。

此外，飞机也并不总能在水平面上沿直线飞行。它在空中会有左右倾斜的倾向，这可以靠改变机翼的迎角来消除：前一种情况下，必须稍稍增加左翼的迎角或减小右翼的迎角；后一种情况下则反之（通过调整机翼下方的弹簧来改变迎角）。这一点也可以靠改变垂直稳定面的位置来实现：前一种情况下，把垂直稳定面的后端往右转，后一种情况下向左转。

调整方面的问题也可以通过飞机滑翔降落来发现，只要把发动机不运作的飞机从头部的高度放飞，保持长轴完全水平，稍稍往前一推即可。如果飞机能平稳地滑翔，形成一道平缓的抛物线，准确降落后再滑行一段距离，这就说明调整得很对。要是飞机扬起机头或头朝下坠落的话，就得按前述的方法进行调整。

等飞机调整好了，就能直接用手拿着放飞了。为此只需首先让螺旋桨旋转，然后再放飞飞机；放飞时稍稍推一下有时也不无帮助，但抛出去是绝对不允许的。与起跑后的飞行相比，从手上起飞的飞行持续时间和距离都要更大，因为不需要做功去克服轮子与地面的摩擦了。

由于机翼有V形构造，飞机在空中的横向稳定性是完全没有问题的。纵向稳定性靠尾翼也能得到很好的保障。

关于发动机还有一点要注意：与用过几次的橡皮筋相比，新的橡皮筋能旋转的圈数要更少。橡皮筋发动机必须保存在干燥的地方，最好再撒上滑石粉，并时不时涂抹甘油。

各种飞行特技

如果读者还想继续对做好的飞机进行试验，我可以提供以下建议。

要让模型在空中画圈或逐渐增加高度（而不是沿着水平的抛物线飞行）都不是什么难事。这可以通过对尾翼、机翼或橡皮筋发动机作相应的调整来实现。

画圈只需让垂直安定面与发动机板的中轴形成夹角即可；还可以把垂直安定面往后挪一点。要想让模型升高，应在已做过飞行试验的模型上调整水平安定面的角度，令迎角变成负角，也就是让水平安定面的前端往上倾斜，后端往下倾斜（相对于发动机板的中轴）。此外还有一个办法：调整机翼，稍稍增加它的迎角，或在安装橡皮筋发动机和推进器轴时，令它的前端稍稍往上倾斜。在第二种情况下，你只需用手指把机尾拐钉的钩子往下压一压，并相应调整机头包边和轴承的位置就行了。

但还有个更有趣的试验，那就是在飞机上试验操纵机构（舵），保持其他机构处于通常的调整状态，令飞机服从舵的控制。如果所用的金属丝质量足够好，升降舵和转向舵就可以由前面描述过的平面的后方部分——水平安定面和垂直安定面来充当；把这两个面稍稍往上/往下或往左/往右弯曲，便能改变飞行的高度或水平面上的方向。但最好是把机尾的固定面做成半圆形（水平稳定面）和弓形（垂直稳定面），并专门制作升降舵和转向舵，靠丝带牵引它们活动。可以靠丝线或用细金属丝做成的U形钉把舵固定在需要的位置。

尝试增加飞行的速度和持续时间也是很有意思的试验。为此就必须提高发动机的牵引力，增加橡皮筋的数量甚至是长度。举个例子，把拐钉固定在发动机板的末端后，再往拐钉上插一个木块，令发动机的长度增加8～10厘米，重量可达15～20克；这样一来，如果发动机里有15～20根截面1×1毫米的橡皮筋，发条便能旋转200～220圈，工作时间可达12秒。在这种情况下，最好对机翼稍做调整：①减小机翼的迎角，为此必须把上方的板条往前移1～2毫米；②减小机翼的横V形结构，为此需要减少下方弹簧的压缩长度。一定要检查机身是否坚固，必要时还得增加发动机板的强度，比如说把截面增加到8×7毫米，或稍微延长并抬高后面的脊板。

但也必须指出，要是增强了橡皮筋发动机的牵引力，就得对推进器进行相应的改变，增加它的螺距，否则它的转速就不会提升。有兴趣的读者可以根据上面提供的螺旋桨数据，自行制作螺距更大的推进器模型。

等你熟悉了飞机的各种调整方法，就可以让它在空中飞行，甚至是做花样飞行了。盘旋、急转弯、侧翻乃至环式飞行——这些都是非常好看的特技动作，只要对各个机构做了应有的调整，手工飞机也能完成。这里面有个一般性的要求：飞机必须具有多余的动力，也就是说，发动机的功率必须超过正常水平飞行所需的功率。为此必须注意飞机的强度，因为当飞机在飞行中脱离正常的状态时，它会受到许多额外的压力。

了解了飞机飞行的所有基本问题，善于思考的研究者便不难找到并实践能让手工飞机进行高级特技飞行的必要方法。只要造出一架手工飞机并做了充分的飞行试验，要制作其他类型的手工飞机也就没什么难度了——可以去参加集体体育竞赛，去争取打破纪录。

【注释】

[1]在拍摄电影时，如果没有大小熟悉的众所周知的物件作参照，观众就无法判断拍摄对象的绝对大小。这一点常常被电影业利用，特别是在拍摄各种火灾、失事之类的灾难场景时，因为背景里没有活人（人的侧影不过是用硬纸板做成的）。——原注

[2]锡焊膏，锡粉、氯化铵与甘油的混合物，可用于简单的焊接。

[3]推进器轴的长度和拐钉的位置不同，发动机的长度也随之改变。——原注

[4]推进器的螺距相当于普通螺纹的螺距，例如在铁质螺钉上，螺距是按两条相邻螺线的距离来算的。——原注

[5]一种强度较高的铝合金，含有少量铜、镁和锰。

[6]为了增加发动机的长度，也可以把拐钉直接连在发动机板的末端，但这样一来，为了提高发动机板的强度，就得增加机身后脊板的长度了（加长到机尾的位置）。——原注