缩比像真机设计技巧（中）

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1、缩比像真机设计技巧（中）　　上期介绍了真实飞机与模型飞机在气动方面的不同，本期着重介绍二者在结构、操纵方面的不同，并附上相关设计技巧总结。　　真机和航模操纵特性的差异　　真实飞机的飞行范围很大，除战斗机、特技运动机外，大多数对机动性要求不高，尤其是长途运输机，只需满足起降、航线机动等基本动作即可，因此真机设计更多地偏重稳定性。而模型飞机多数只在视距范围内飞行，需要及时地调整姿态，不能像真实飞机那样做缓慢爬升和半径达数千米的盘旋机动，因此模型飞机设计更多地偏重操纵性和机动性（图1）。　　技巧三调整静稳定裕度　　通过对飞行力学中关于纵向静稳定知识的学习，可知飞行器重心位置与气动焦点之间的关系会影

2、响其纵向稳定性，进而对俯仰稳定和操纵产生重大影响。　　如图2所示，飞机的重心（CG）一般设置在气动焦点（CL）前。这样当其俯仰状态发生轻微变化时，飞机能自行调节。如当机头稍微抬起时，作用在机翼上的升力会增加，而该升力相对于重心的力矩使飞机有“低头”的趋势，促使其回复到原来的姿态。这种能使飞机具有俯仰稳定性的特性，通常称之为纵向静稳定。为了量化这一特性，飞机的重心到气动焦点间的距离，与机翼平均气动弦长的比值被称为纵向静稳定裕度。具体到常规布局的模型飞机，这个值通常可设计为5%-15%。4　　许多现代战斗机，尤其是第三代战斗机，为了追求高机动性能，有意在设计时减小了其纵向静稳定（如Su-27、F

3、-15、“阵风”等，图3），甚至设计成静不稳定（如F-16、F-117、B-2等）。因此，此类飞机在飞行中需通过电传系统，配合陀螺仪、角速度传感器等设备组成自动增稳系统，来维持俯仰稳定性。而模型飞机通常不具备电传系统，所以在设计现代战斗机的缩比像真机时，须向前（机头方向）调整重心位置以增加静稳定裕度。　　大型运输机，因其水平尾翼一般可调整迎角并配平全机力矩，故能适应较大范围的运输载荷重心变化。但由于模型飞机通常没有类似设计，因此在制作大型运输机的缩比像真机时，注意不要让其重心过于靠前（机头方向），以防俯仰稳定性过大、拉起困难。　　技巧四适当调整操纵面　　飞机，尤其是大型飞机对机动性能要求不高

4、，且由于飞行速度大、动压高，因此仅需较小面积的舵面就能产生足够大的操纵力矩。与之相比，模型飞机要求在目视距离内飞行，对机动性能要求高且飞行速度小、动压低。所以相比原型机，在设计缩比像真机时应适当增加各舵面的有效操纵面积，以保证操纵效率（图4）。除此之外，在设计大型飞机的缩比像真模型时，要注意将其转动惯量、操纵面等控制在一定范围内，直至机动性能达到模型练习机的水平。这样能保证缩比像真机在视距范围内灵活飞行。　　技巧五改善动力特性4　　大多数民航飞机只能以较小的迎角起飞、爬升，并做小坡度转弯机动（图5、图6），是因为它们的推重比都很小。一般来说，大型民航客机的起飞推重比大约为0.4；小型商务机、

5、特技运动机及其他通航飞行器按飞行要求不同，推重比约为0.3-0.8。即便是军用飞机，也只有少数战斗机的推重比能达到1.0，多数不到0.8（图7）。　　相比真机，模型飞机的飞行范围非常小，因此若推重比小于0.6，就很难有好的飞行性能。根据经验，在设计时保证模型飞机的推重比大于0.8，才能具有良好的起降性能和机动能力。　　要想让模型飞机达到0.8以上的推重比，就必须有强大的动力输出（图8）。具体到缩比像真机，往往需要使用比原型机比例尺寸更大的螺旋桨。考虑到这样的螺旋桨必然会影响静态下模型飞机的外观像真度，可换用三叶桨或四叶桨来避免这种失真。而在空中飞行时，高速旋转的螺旋桨是看不见的，因此若在桨尖

6、位置涂上警戒色，会使缩比像真机的螺旋桨看起来更接近原型机。　　结构和工艺的差异　　因为模型飞机翼载荷小、机动性高，所以在结构上与真实飞机截然不同。　　现代飞机多用金属材料制作承力结构，用轻质合金或复合材料制作蒙皮。但如果用这些材料做模型的话，肯定会因过重无法飞行。因此模型飞机多用木质材料制作结构，用塑料薄膜制作蒙皮，以尽可能地减轻结构重量。4　　在结构形式上，现代飞机一般使用多梁式、加强桁条式或整体壁板式。这些结构可提高蒙皮的承载能力，让飞机得以承受更大的气动载荷、增加内部空间。而模型飞机对内部空间的利用要求较低、气动载荷也很小，因此多采用“单梁-翼肋-蒙皮”的结构形式。综上所述，即使要做最

7、先进飞机的像真缩比模型，其内部结构也可能要参考一战或二战时期的飞机。　　技巧六简化结构　　飞机结构是非常复杂的（图9）。如果按照真机的实际结构来制作缩比像真机，不仅工作量很大，而且极有可能超重。因此制作缩比像真机前，重新设计并简化原型机结构十分必要，而这些改动的前提是不会影响其外观像真度。　　在简化结构时，先进飞机的像真缩比模型可采用老式飞机的结构形式。这是因为模型飞机的飞行速度有限，对结构的要求更接近一战时