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1、航空模型知识讲座,李坤,航空模型的历史和发展,一.航空模型的出现1.风筝 人类历史中最早的飞行器。它的飞行原理是利用了空气流动产生升力，这是符合飞行器飞行的基本条件。2.滑翔机 1803年，英国人乔治.凯利制作了一架类似于无线风筝的滑翔机，进行了成功的飞行。1853年，他用一架大滑翔机载着他的马车夫飞行了130.75米,凯利在试验期间还制造了用于测试机翼翼型的实验装置，并发现了曲面机翼比平面的升力效果好，从而奠定了航空飞行器设计基础，后来各种飞行器的机翼形状基本是按着这个基础来设计的。这一点也正符合鸟的翅膀结构和形状。,3.埃菲尔机翼法国工程师埃菲尔是世界杰出的飞机机翼设计师，他先后为多个著名
2、的设计师设计过机翼，其中就包括制造出第一架飞机的莱特兄弟的飞机机翼。上世纪三四十年代，埃菲尔的设计被广泛运用到航模上。,3.无线电技术的应用 早在莱特兄弟发明飞机之后的1917年，就有人开始了无线电遥控飞机的试验，并取得成功。而当时由于技术装备十分有限，遥控器只有一个通道，遥控设备是电子管+电磁铁舵机，操作飞行时十分的麻烦。二战期间，德国科学家研制出了多通道遥控设备，用于导弹制导技术。二战结束后这种技术被广泛地运用到了模型靶机上。二十世纪五十年随着晶体管技术的发展，模型飞机的遥控设备也发生了改变，体积逐渐缩小，功能增加，进入了晶体管遥控器+气动舵机的时期。我国在这一时期也大量的引进过这种设备，
3、主要用于部队靶机练习打靶用。进入六十年代，世界电子工业发展加快，出现了模拟比例遥控设备，实现了航空模型飞行趋于操纵精确化的发展，到了七十年代，已经有多个电子企业开始了集成电路数字比例遥控器+比例伺服舵机 的研发。这种遥控设备,具有操作可靠、精度高、抗干扰等优点，迅速取代了以前电 子管和晶体管遥控设备，遥控的通道数目也已经达到了九通道。时间进入九十年代，微电子高科技技术逐步应用在了航空模型设备上，遥控设备的功能正在向微电脑编程、自动化控制+高精度数字舵机发展。电子工业发达的日本已经出现了十四通道的高端遥控设备。而我国的电子企业也更上了时代的潮流，研发的八通道以上的数字可编程遥控设备相继问世。,二
4、.航空模型发展的现状,航空模型运动到现在已有近百年的历史了，它的发展对一个国家的科技教育水平都起到重要的作用，尤其对青少年有深远的启蒙教育意义。1.航模运动在国外 美国是世界上航空航天科技技术最发达的国家，航模运动在美国相当普及。由于有这丰厚的经济实力和科技基础，美国的航空模型已经进入到高难度飞行和像真喷气阶段。2.航模运动在中国 我国开展的航空模型运动已有60余年，模型技术相对落后，普及程度有限，但随着国家经济不断的发展和政府部门大力的支持，我国各地区的航空模型水平已经接近国外水平。,图片欣赏：世界喷气模型飞机大师赛上的像真模型飞机,世界竞标赛的精彩视屏片断,三.在青少年中开展航空模型活动的
5、意义 开展航空模型活动对我国的科技教育水平都起到重要的作用，尤其对青少年有深远的启蒙教育意义。1.为我国培养航空航天优秀人才，对其进行早期基础教育非常重要。航空模型活动是这种早期基础教育的一个很好的形势和内容。国内外许多杰出的科学家都曾有过少儿时期受过早期科技启蒙教育的经历，即是有力的例证。2.培养航空航天优秀人才的早期教育工作是一项庞大的系统工程，要从上之下的推行。德国在二战前推行的“航空强国”战略，使航空早教进入到中小学校；前苏联实施的“从航模到飞机”的发展战略，从幼儿园就开始抓起；作为航空大国，美国更是将航空早教工作一贯的落实到青少年中，并在上世纪八十年代实施了“幼鹰计划”，使更多的青少
6、年驾机飞上了蓝天。因此，当今我国如何建立完善可行的航空航天科技人才早期教育机制以及培训方案，需要国家多个部门共同努力才能从根本上解决。3.如果航空早教工作能在中小学开始，使有志投身祖国航空航天事业的青少年较早的接触这一领域的科技基础理论及实践活动，培养和锻炼其独立思考的创新意识、动手能力，那么这些品学兼优的少年进入大学后，在更深入、系统的学习航空航天理论知识后，会使他们今后在这一领域向更高的目标发展奠定坚实的基础。,四.航空模型运动简介 航空模型运动比赛科目有：留空时间、飞行速度、飞行距离、特技、“空战”等。目前世界锦标赛设有30个项目，隔年举行一次。航空模型还设有专门记录各项绝对成绩的纪录项
7、目。目前国际航联共设90项航空模型世界纪录(可在网络中寻查)。我国航空模型运动起步于四十年代，1947年举行首届全国比赛。新中国成立后，在党和政府的关怀下,于五十年代初建立了组织指导机构，培养了一批骨干，群众性的航空模型运动蓬勃发展，运动水平迅速提高。1978年10月我国加入了国际航空联合会(FAI)，1979年开始步入世界赛场。至1998年止，我国选手已获19项世界冠军；58人59次打破31项世界纪录，为祖国赢得了荣誉。蝉联线操纵特技航空模型世界冠军的韩新平、牛安林和曾经多次打破世界纪录的郭浩洲、江育林、陶考德、甘彦龙、何伟雄、尹承伯、赵济和、刘汉茂、李韶昆等一大批优秀航空,模型运动员，已永
8、载我国体育史册。航空模型运动的生命力在于它的趣味性和知识性。亲手制作的矫健雄鹰翱翔蓝天，往往会使青少年产生美好的遐想，激励它们不停的追求，使他们从兴趣爱好走进献身祖国航空事业的理想。参加这项活动还可以学到许多科技知识，培养既善于动脑又善于动手和克服困难勇于进取的优秀品质，促进德智体全面发展。随着人民物质文化水平的不断提高，航空模型运动也将作为一项陶冶情操的高雅休闲活动而吸引更多的成年人的参与。,模型飞机的构造和飞行原理,一.模型飞机的基本构造 模型飞机与真飞机的构造基本相同，也是由主机翼、垂直尾翼、水平尾翼、机身、发动机、螺旋桨等组成。不同的是体积比较小，使用的各种操纵设备不同，不可载人。模型
9、飞机的动力装置有甲醇、汽油发动机和电动机两种形式，油动发动机的转速由化油器油门大小来控制，而电动机则是有电子调速器来控制转速。模型飞机的舵面动作是由比例伺服舵机来控制转动的，可以根据要求完成精确的动作幅度和速度。模型飞机的控制机构有无线电遥控控制、拉线线操纵控制、固定控制、微电脑自动控制四种控制方式。,模型飞机的舵面动作原理模型飞机在水平飞行过程中，由机翼产生升力，G点为重心，若飞机各舵面都处在安定面平行的位置，则飞机处于平衡状态直线飞行；若水平多面向上翻转，飞机头会以Z轴仰起，反之则向下俯冲；若飞机的垂直舵面向左转动，机头则会以Y轴向左偏航，反之则向右偏航；副翼是差动机构，左副翼向上转动则右
10、副翼向下，机身就会以X轴向右则滚转，反之就会向左则滚转。,机翼升力的产生伯努利定理流体流过物体的速度越大，产生的静压力就越小；流体流过物体的速度越小，产生的静压力就越大。气流通过普通机翼的上翼面的距离比下翼面要长，所以通过上翼面的空气流速要比下翼面的流速大，而下翼面的静压力比上翼面的静压力大，所以机翼就产生了向上的升力。,机翼的种类及其特性1 克拉克Y形翼 又叫平凸翼，升力较好，机动特性一般。用于上单翼飞机。2 半对称翼 上下弧线均凸但不对称，有一定升力，机动特性较好，多用于中下单翼飞机。3 全对称翼 上下弧线均凸而且对称，无升力，机动特性最好，多用于大功率特技飞行的飞机。4 内凹形翼 机翼下
11、翼面向上凹，升力最好，用于滑翔机。5 S形机翼 横截面成S形，这种翼形迎角面改变时，压力中心不变，多用于无尾翼飞机。,遥控飞机的操纵方法。一.四通道遥控器右手杆向上推飞机发动机转速将增大，向下则减小；向左推副翼飞机向左翻滚，反之向右翻滚。遥控器左手杆向下推则飞机向上抬头爬升，向上则飞机向下俯冲；向左推飞机向左水平转向，反之则向右转向。二.滑翔机遥控器一般只有两到三通道，两通道左手油门，右手方向。三通道左手是升降舵，油门放在遥控器的左手背面，这一点要注意。,航空模型的维护,一.发动机、电动机的保养维护 一台新的航模发动机使用前要进行磨合1-2小时，用的燃油是甲醇+蓖麻油按7/3的比例配置，低速每
12、磨合5分钟就要停一次车，发动机不烫手时再启动磨合，30分钟后可以以半油门高速磨合，3分钟就停一次车，发动机不烫手时再启动磨合。30分钟后就可以使用了。初学者使用时不可调动油针和怠速。飞行结束后应将发动机油门关闭。直流电动机无需磨合，但要及时检查电刷的磨损情况，并及时更换，定期给电机轴承注润滑油。无刷交流电机几乎不需要磨合和上润滑油。电机产品应在无灰尘无腐蚀的环境下保存和使用，使用时不得超电压、超负载使用。,燃油和电池的维护 1.甲醇燃料应在密封低温的环境下保存，存放时间超过6个月的甲醇不可再使用。2.模型飞机电池分为镍镉电池、镍氢电池、聚合物锂电池，这几种电池的使用和充电应严格区分。镍镉电池
13、可以大电流充电，大电流放电，因其有记忆效应，所以在使用完毕时将电放净。下次使用才可以充电。镍氢电池 充电电流不可大于额定标准的一半，这种电池会自己放电，不可以将它的电放净保存。聚合物锂电池 这种电池的容量较大，是镍镉镍氢电池容量的2-3倍，体积小，重量轻，但是保养和充电非常复杂，必须使用专用里电池充电器，放电时必须有电路保护装置。应注意：充电电池在高温情况下会爆炸和燃烧，所以严禁将充电电池短路，摔砸，剥开，扔入火中。废旧的充电电池不能和新电池混用，容量不同的电池也不能混用。,维修机翼机身,模型飞机在飞行中难免出现损伤，我们根据飞机材料来进行维修和处理。桐木、轻木部件可以用瞬间粘和剂和木工乳胶，
14、前者粘接迅速，后者粘接有韧性。塑料泡沫和苯板不可用瞬间粘和剂，只能用乳胶、树脂类的胶剂，如504胶。模型用热缩蒙皮也可以很好的粘接损坏的部件，如果何以上的胶剂配合使用，效果会更好。碳纤杆、竹条竹签可以对模型部件进行加固，它的重量轻，刚性强，可以用在飞机关键的部位，起到抗摔、保护的作用。宽胶带可以对损坏的部位进行固定，也可以对某些部位进行加强。如：固定机翼的部位就可以用宽胶带。,模型飞机操纵安全,航空模型本身具有危险性，不要将它当作玩具。重量大于300克，飞行速度达到3米/秒的模型就已经会对人体造成伤害，模型越大，其危险性就越大，所以每个操纵模型飞机的人员必须遵守模型飞行安全。1.飞行场地面积要大于50*100米的场地，100米内应没有高压电线、发射塔、建筑等障碍物。2.操纵设备要可靠的工作，飞行前要做好仔细的检查。严禁用有故障的设备操纵模型。3.操纵手应具备飞行资格，初学者必须要有教练员在场指导飞行，不得擅自飞行。4.围观人群应该距飞行场地15米以上，否则操纵手不能放飞。5.发生坠机事故时应立即切断油料和电源，避免起火爆炸。6.模型不慎挂在建筑物或电线上时，不得自行攀爬摘取，应请有关专业人员来处理。7.飞行时出现紧急故障时应及时疏散观众，并尽可能将模型控制在无人区与坠落。,
