有关牵引模型滑翔机的装置和上升气流

有关牵引模型滑翔机的装置和上升气流

当你做完一架二级牵引模型滑翔机以后，一定还会想制作一架更复杂的模型滑翔机，下面给大家介绍一种三级牵引模型滑翔机的弹性机翼、重锤机构的制作和调整的基本技术，附带也介绍一下上升气流的有关知识。

弹性机翼的制作方法

在前面简单地讲了一下钢丝弹性机翼的制作方法，这里介绍一下铝片插销式弹性机翼的制作。因为用铝片做，能使机翼有较大的弹性，而且弹性机翼的强度也很好。用铝片做插销的弹性机翼的装置，有2种不同的套箱制作法，一种是在机翼根部做套箱，另一种是单独做套箱，哪一种方法好，要由你所用的翼型来决定。

前一种方法较后一种麻烦，制作时间也要长些，但它不受机翼翼型厚度的限制。而后一种方法虽然较前一种简单，做起来容易些，但模型飞机的翼型厚度太薄，就不易制作，所以太薄的翼型，用第二种方法是不适宜的。

两种方法做套箱，都是先做铝片插销。做插销时，准备一块硬铝片，厚度由模型的种类和翼展大小决定，一般厚度在1.5毫米左右，太薄了，很容易超过铝片弹性的限度，太厚了则失去了弹性的作用。选择好铝片以后，先画出插销形状，画的时候应先确定插销的宽度(插销宽度一般为50毫米)和插销在翼弦上的位置，一般在离前缘1/3处，如图7－42。确定了形状以后，用针尖在铝片上画出形状来。加工时，把铝片夹到台钳上，先用钢锯沿外形线锯成粗坯，再用钢锉刀锉掉棱角毛边，铝片插销就做成了。

图7－42

A——机身宽度。

B——机翼根部翼弦。

C——弹性硬铝片宽度。

X和Y的尺寸由选择的位置而定。

铝片插销做好以后，就可以开始制作套箱了。首先谈谈第一种(即机翼根部套筒)的制作方法和步骤:

(1)在安装机翼以前，将翼根厚翼肋(航空三层板或2毫米厚桐木)刻出槽口。预先在翼肋样板上，画出铝片通过翼肋槽口位置。槽口宽度与铝片厚度相同，再把插销通过每片翼肋的槽口长度定出，不同位置翼肋上槽口的长度，用不同颜色的笔，在翼肋上做好记号，然后按记号刻出槽口。为了使左右机翼一致，可以将左右机翼相同的一对翼肋同时刻出。

(2)选择较好的木片，木纹不宜太乱，厚度约1～1.5毫米，磨光后涂上透布油。

(3)做套箱的底箱面，先将选好的木片按照翼根肋间隔，切成小块，再把铝片插入翼根，并将切成的小块木片嵌入翼肋之间，木片木纹与铝片平行。木片位置在铝片之下，下翼粱之上，并使嵌入的木片与铝片密合，在木片与翼肋接触处加上胶水。套箱底面的形状，可以用梯形和椭圆形的，但必须全部盖住铝片，再将底箱的下表面和铝片外围空余部分，用木片和木条填起来，并加胶合。

(4)嵌上箱面时，把切成的木片，嵌入铝片上面、上梁的下面，把木片胶接部分加上胶水即可。上箱面嵌好后，就抽出铝片，因为铝片在套箱中放得过久，等胶干了，就抽不出来了。

(5)整理做成的套箱的边缘，再把翼梁和套箱间、上下的空隙用松木条填实，而在最外面的一个翼肋的间隙里，用比较轻的木料填起来，并要多加胶水。所以要这样做，是为了加强翼根部分的强度。最后，用砂纸板打磨外形，在箱面上糊一层薄绵纸。这样，一架模型的弹性机翼就完成了，如图7－43。

图7－43

如果用第二种方法做套箱，加工方法一般和第一种相同，只是它的套箱是单独做的，因此做起来很方便。根部翼肋刻槽口时，上下各加宽1毫米，使槽口的宽度等于铝片厚度，再加上上下箱底木片的厚度。各个翼肋槽口的长度和位置，根据套箱通过翼根各地肋的位置和长度而定，做时，先选择几块较好的木片，做上下箱底面。木纹也要和翼肋平行，若木片不够长，可以胶接起来。然后接上套箱外形，做好上下底箱面。再将铝片置于套箱的准确位置，不要放歪了，不然，则会使整个机翼不能与机身正确地接起来，要做到准确，必须采用样板。待铝片放好以后，同样用木片填满上下底箱间铝片处的空隙部分，然后将上底箱胶上，再抽出铝片。等到套箱内外胶水干了以后，用砂纸打磨边缘，将做好的套箱插入翼根，填实套箱与上下翼梁和最后一个翼肋的间隙，加上加强翼肋就成了，如图7－44。

图7－44

重锤装置和大拉力脱钩

我们在正式比赛和试飞的时候，经常遇到这样一种情况:就是当你的牵引模型滑翔机遇到上升气流时，模型马上抬头。由于模型飞机没有吃上升气流的“本领”，一抬头反而引起波状飞行。俯仰安定性较好的牵引模型滑翔机，波一两次就恢复过来了;俯仰安定性差的模型，甚至于一波到底，造成这轮比赛不可收拾。怎样使这种不利于“飞行”的坏现象变为有利于“飞行”的好现象呢?下面就针对这一问题，谈谈重锤装置在飞行中的作用。

重锤装置所以能起作用，是由于利用了它本身的运动惯性。模型在作上下加速运动时，重锤则对模型作反方向的相对运动，利用这一运动来操纵方向舵，如图7－45。

图7－45

模型向上抬头，重锤向下运动，舵面角度加大;模型向下低头，重锤向上运动，舵面角度减小。当模型遇到下降气流时，改为直线飞行，避开了下降气流。遇到上升气流时，改为小半径盘旋，盘入上升气流之中，由于气流对模型垂直速度的变化和影响的时间比较短，在模型上，应配合高效率的垂直尾翼。有一些模型没有重锤装置，对气流也很敏感。在实际使用中，重锤对改善模型的安定性起了良好的作用。

(1)重锤装置的制作和要求:

①重锤:由一个4毫米厚、75克重的铅块和一个1.5毫米厚的硬铝摇臂构成。先做好摇臂，把它固定在浇铸铅块的模子上，然后，把熔化的铅浇进模子做成(铝摇臂应先预热)。铅锤的重量很大，铅块的形状大小由在机身内允许的活动范围来决定。为了减小它在机身内所占的体积，得到较大的活动范围角度，最好用比重较大的纯铅做成。重锤和牵引钩的轴承部分要摩擦力小、间隙小，用直径1.5～2毫米不容易生锈的废钻头柄做轴，刚性也好，较为合适。

②弹簧:用来平衡重锤，克服重锤的重力。要求弹簧在它伸长或缩短时，弹性恢复力的变化越小越好，这样才能充分地利用重锤的惯性作用。弹簧可以用φ0.25毫米的钢丝密绕在1.8毫米直径的钢丝上做成。长度必须调整适当，当调整螺母达到上极限时，以把重锤全部拉平为宜。

③摇臂牵引钩:由一块2.5毫米厚的硬铝或2毫米厚的铜片制成。牵引钩下部很宽，以便将来调整上升的转弯时机的时候锉去，如图7－46。

为了争取高度，牵引钩只摆动3.5°就得到最大舵面，保证模型在接近头顶时，很快地把左舵拉满(该模型为左盘旋)，使模型立即进入旋转，并迅速脱钩。

图7－46

④放大摇臂:为了使牵引钩微小的摆动角度，迅速正确地带动舵面，在牵引钩后面又加了一个放大摇臂(用1毫米的硬铝做成)。重锤、牵引钩、放大摇臂是用弦线连接，放大摇臂与舵面摇臂之间则用亚麻线连接。用软线接的好处是，可以消除传动的间隙，重量轻，而且制作方便。

(2)调整试飞步骤

在飞行时，首先将弹簧拉起，重锤则随着上升到偏上的位置，这时牵引钩也稍偏前，舵面也稍向左偏一点(模型是左盘旋的，如图7－47)。

图7－47

图7－48

在牵引的初期，向前的力大，如图7－48甲，方向舵面在正中位置，随着模型上升以后，逐渐减小，到一定的角度后，形成向后的力矩(对牵引钩)，牵引钩向后摆动，拉满左舵，模型就开始旋转，如图7－48。

在调整试飞时，先调整牵引上升过程的轨迹是否正直，然后调整滑翔和盘旋，最后再调整脱钩的时机。因为在设计制作时，就有意识地在牵引钩的宽度上面留了一定的余量，使模型旋转较迟，如果在上升时模型盘旋太迟，就将牵引钩向前锉一些。一般来讲，让模型到牵引钩的连线与地面的夹角为80°左右时，旋转比较有利。旋转太早了，要损失高度;太晚了，拉力急骤下降，牵引高度也要降低。

①如何掌握脱钩时机的问题，对于以后的上冲和改出影响很大，一般让模型沿前进方向转过一定角度脱钩(约30°)。脱钩时有如下几种情况:

a．脱钩太早时，形成很大的抬头力矩，使模型直立起来，达到严重的失速，只要几个波状，会损失许多高度。脱钩太早，模型速度大，有时甚至会翻筋斗。

b．脱钩太迟时，因为形成的坡度太大，脱钩后，模型有一段转到顺风时，产生内侧滑，又下冲一段，也损失很多高度。

在适当的时机脱钩，模型以小半径上冲一段，到顺风时改平，这时能争取最大高度。

在没有采用摇臂式牵引钩以前，脱钩和第一种情况很相似，这时重锤起的作用，正好是不利于上冲改出的，模型在机翼下扑时，产生一个向上的加速度，但这段时间很短，约0.1～0.2秒，紧接着的上冲阶段内，向上的减速运动，在机翼下扑时，重锤向下，形成左满舵，因时间非常短，不能立即形成向左的盘旋。所以，在脱钩前，一定要使模型进入盘旋状态，模型在脱钩时，只盘半个小圈就进入正常盘旋，这正好是重锤的帮助。

②重锤的惯性作用:在牵引上升时，模型飞机的轨迹近似作圆周运动，如图7－49。

图7－49

由于离心力对重锤的作用，开始时，重锤向上运动，舵面转向正中，如图7－49位置1。到了位置2时，重锤保持在最上面，舵面处在正中位置。到了位置3以后，模型转入直线匀速下滑，重锤下降至正常位置，舵面也回到调整好的滑翔位置。

模型抬头飞行时，飞行的路线是朝上的，如图7－50。

当模型抬头飞行时，从1升到2再升到3时，重锤在惯性的作用下，逐渐靠近机身的下部，舵面也逐渐加大，模型盘旋的趋势也开始增加。模型飞行到4的位置时，舵面达到最大，模型飞行的盘旋半径减小，并形成较大的坡度，减小了模型的抬头力矩，不使模型失速，而平稳地进入盘旋飞行。特别是受到上升气流的冲击，模型抬头时，在重锤的作用下，能立刻作盘旋飞行，进入上升气流之中，提高了模型吃“气流”的性能。

图7－50

图7－51

③牵引过程中，牵引力的变化:采用大拉力脱钩的牵引力，比平常牵引的力超出好几倍，在牵引到30～60°这段时，最大牵引力可达到3.5千克以上，如图7－49。在超过60°以后，牵引力就很难增加，反而开始下降，因为这时模型飞行的水平速度加大，而垂直速度减小很快，缩短了飞机和人的距离，使牵引线的张力迅速下降。到脱钩时，一般只能保持2千克左右的拉力。

牵引钩和重心的距离越小，牵引力下降的速度就会减低;牵引钩和重心的距离越大，牵引力下降越大。因为距离越大时，给予模型的低头力矩越大，使模型的飞行角减小。牵引钩和重心的距离越小时则相反。

④如何发挥大拉力脱钩的作用:

a．为了适应大拉力牵引脱钩的需要，机翼的强度要求很高，一般在机翼的前梁部分加强效果较好。弹性机翼的弹性材料也需要考虑，通常采用2.5～3毫米的弹性钢丝，以增加弹性效果。牵引线盘也要求在大拉力脱钩时，能使牵引线从线盘中弹出去才行。

b．为了提高重锤装置的效率，应配合效率较高的方向舵。舵面的效应与舵的偏转角度、面积、形状和位置有关。它们之间很好的配合，是解决模型弹高和良好改出的重要关键。舵面形式:以舵面是上垂直尾翼的较好，全下垂直尾翼的尚可，上下垂直尾翼的舵面，在下面的效果太差，其形式如图7－51。

c．大拉力牵引时，模型上升快，一般约10～12秒就可以完成牵引脱钩动作，有利于抢气流的时机。运动员一定要掌握好模型脱钩时的瞬间速度。一般在脱钩前加速度跑至一定速度才脱钩，才能充分发挥大拉力脱钩的作用，争取高度。

摆动钩和惯性重锤装置示意图，如图7－52。

图7－52

图中:1—桐木。2—铅重锤，4毫米厚，重75克。3—在硬铝摇臂上钻2个孔。4—硬铝摇臂，厚1.5毫米。5—弹簧，用φ0.25钢丝绕成φ1.8的弹簧。6—弹簧升降调整螺杆。7—定位板。8—螺帽。9—轴用2毫米废钻头做。轴套用铜管做成。10—牵引钩，用2.5毫米厚硬铝做成。11—放大摇臂，用1毫米厚硬铝做成。12—弦线。13—亚麻线。14—层板。15—机翼插销孔。

d．对竞时模型来说，在解决模型本身性能和过硬的牵引技术外，最重要的仍然是临场飞行的过硬本领。运动员掌握上升气流规律的技术，应该说是训练比赛中的主要矛盾。要集中主要精力和花费很大气力去解决。

有关上升气流的问题

在航空模型全日竞赛的飞行中，可以采用观察、感觉、牵着模型跑等3种方法来寻找上升气流。这里分别将这3种方法简单地介绍一下。

(1)所谓观察，就是牵引者在起飞前，详细观察附近物体在空中运动的情况，然后根据这种情况进行分析和综合，就可以初步得出上升气流的动向。如在起飞前可以观察燕子、鸟和鹰的飞行，也可以观察正在空中翱翔的模型飞机。当老鹰等在空中不挥动翅膀就可以翱翔时，或者其他模型在空中越飞越高时，或模型在迫降过程中下降速度很小，就可以判断出，附近存在着上升气流，于是赶紧把自己的模型飞机牵入这一范围内，飞行成绩将大大提高。

在天空中出现积云时，可以在这些云的变化中寻找上升气流。一般说来，有云时的上升气流要好找一些。

图7－53

当天空中出现小片秋云时，其地面被云块遮住部分的气温迅速下降，如图7－53，而周围部分的温度则不变，此时由于温差而产生了上升气流。如果你赶在云块的前面，把模型放出去，此时就能“吃”到上升气流。

采用这个方法，动作必须迅速，如脱钩过晚，往往也会把模型送入云边端的下降气流中。大拉力脱钩模型，一般只需12秒的牵引时间，这给及时抓住上升气流创造了一个好条件。

(2)所谓感觉，就是牵引者根据上升气流产生的过程特点和物理现象，来判断上升气流的情况。上升气流产生的原因，主要是由于地面的散热作用，当太阳曝晒地面时，由于各处地表面的情况、形状不同，它们的吸热、散热的时间和范围也不一样，这是千变万化的。但它们都有一个共同的特点，就是在产生上升气流的范围内，其空气温度要比周围空气温度高些，由于空气的水平运动和上升气流的周期特性，因此站在原地不动时，就会感觉到在自己身边“滑”过的风有冷、热的变化——当你感觉到风是热的时候，就可以把模型牵上去。

牵引者不但可以根据空气的冷和热来判断气流，而且还可以根据地面风速的大小变化来判断气流，确定起飞时间，如图7－54。

图7－54

当某一区域(B～C)的周期上升气流形成时，此区域的热空气是向上运动的，空气密度随之减小，这时旁边的空气就会填充到这一区域来，在一般情况下，空气总是要做水平运动的。在这个区域(B～C)的上风区域(A～B)的空气运动速度较大，而下风区域(C～D)则较小。原因是从上风区域填充过来的空气流的方向与风向相同，而下风区域则相反，并且在一般情况下，往往大于这个区域(B～C)填充空气的流速，因此下风区域(C～D)的风速要比原来的减小。

总的说来，当周期上升气流形成时，地面风速有3个不同的过程，即按图7－54的方法，可以分为沉寂区、微风区和大风区。可以根据皮肤感觉和风袋飘动的情况，以及插在地面上的小旗的飘动，来判断这几个不同区域的气流情况。当风速逐渐减小时，牵引者就可以准备起飞，在大风没有来临以前，就应当把模型牵上去脱钩，这样就有可能“吃”到上升气流。

利用空气冷热、风速大小来判断上升气流，一般适用于风速在2～3米/秒范围内，风速过大，就不容易判断正确。当感到有上升气流时，也可以赶紧向下风区跑去，然后再起飞，这样找到上升气流的把握更大些。

在感觉周期气流时，还可以利用3面小旗的飘动情况来决定起飞时间，其布局如图7－55。

图7－55

在牵引者的上风区100米的地方，插2面小旗，在牵引者和助手之间插1面小旗，当3面小旗开始下垂或偏转时，则可以进行起飞，如牵引者右前方的小旗下垂较多时，那么上升气流很可能由右面而来，这样就把模型牵向右方脱钩。

(3)由于周期上升气流形成的时间、范围、强弱等差别很大，因此确定起飞时间是比较困难的，如果牵引者在起飞后，发现判断过早或过晚，就不宜脱钩，此时就可以采用第三个方法，就是可以暂时不要脱钩，牵着自己的模型去寻找上升气流。这个方法也可以当无法看到老鹰和其他模型飞机飞行状态时采用。