一款航模的制作、操纵及在教学上的应用

马宇兴 李永平

摘 要：中国自神舟飞船成功发射以来，在青少年中掀起一股航模热，而航空模型成为高校学生设计、研究的热门题材。对航模的制作研究势必对中国航空航天事业的发展起着很重要的作用。本文着重介绍了一款以KT板作为材料的航空模型，从设计、电子元件的选配、整机的制作做了介绍，以及研究了航模飞行原理和飞行控制，同时介绍航模在教学上的应用。

关键词：航模 KT板 无线电 遥控

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0141-01

航模活动是一项多学科、综合性的科普活动，也是一项针对航空航天的科技创新实践和试验活动，涉及空气动力学、机械学、结构力学、动力机械技术、材料学等领域。通过航模运动，进一步挖掘、拓展和提高了学生及爱好者的设计制作能力和科技创新能力。本文着重介绍一款简易航模的制作以及模型飞机的飞行原理和飞机操纵的讲解。开展航空模型制作活动对于传播和普及飞机的飞行原理，培养和启发青少年运用所学知识勇于实践，培养动手能力和创造能力，激发青少年从小立志献身祖国航空事业以及对我国航空科普工作有很大的推动作用。

1 航模的总体设计

1.1 整体设计和图纸的绘制

飞机总体设计包括：概念性设计、初步设计和详细设计。[1]

概念设计的目的是对飞机的气动布局、性能、重量水平、电子原件和费用等方面进行初步和方向性的探讨；初步设计，是设计要求在概念设计的基础上，进行多种气动布局方案的对比和研究，以及机翼、机身、尾翼的形状、设计参数的确定；详细设计：包括所有部分材料，形状和对飞机推力、升力等飞机性能计算。最后利用计算机辅助设计软件进行绘图。初始设计尺寸为翼展75 cm，全长90 cm，空机重量为200 g，最大起飞重量为850 g。图1为设计制作图纸。[2]

1.2 材料的选择

下列为航模常用材料。

EPO发泡塑料：特殊聚合工艺生产的一种“共聚物”，组成和结构独特，由30%的聚乙烯和70%的聚苯乙烯组成。

EPS板：可发性聚苯乙烯板的简称。由可发性聚苯乙烯原料（经过预发、熟化、成型、烘干和切割等工艺制成。

KT板：一种由PS颗粒经过发泡生成板芯，经过表面覆膜压合而成的一种新型材料，板体挺括、轻盈、不易变质、易于加工。[3]

综上所述，对此次航模的制作最终的选材为KT板，原料易得，价格便宜且易加工。

1.3 电子元件的选配

电源：2200 mAh 25C 11.1 V锂电池[4]，电调：40 A无刷电子调速器。

舵机：9 g舵机。

电机：X2212 kv2450无刷电机（配6×4桨）[4]。

2 航模的制作过程

下面是制作的步骤。

（1）进行裁剪，分类摆放；（2）将机舱两侧的夹板先安放，暂时不需固定；（3）先在一块机头固定块上加点热熔胶，再将另外它和另外一块粘合；（4）将粘合好的机头固定在机身上；（5）将机身中间的固定块粘合，固定在机身；（6）安放机舱的夹板，用热熔胶固定机舱两侧和机舱夹板；（7）将航模翻转，将两块驾驶舱板粘合；（8）将粘合的驾驶舱板固定于机身；（9）安装尾翼，将两尾翼对称固定，呈75°左右将电机安装在电机座上；（10）将电机安装在机身上将舵角安装在水平尾翼上，然后把夹头套上；（11）连接设备，安放在机舱内并安装螺旋桨。

3 航模的飞行试验

飞行时，航模的各个操纵面必须相互配合，才能让其在空中自由翱翔。由螺旋桨高速旋转产生推力，推动飞机向前运动；机翼产生升力，使飞机升起空中；机翼两侧的副翼使飞机产生滚转运动；尾翼保持了飞机在空中的稳定性和航向的平衡和稳定；俯仰状态由升降舵控制；方向舵用以修正飞机的航向。

航模飞行操纵中，转弯和俯仰是最基础的。操纵飞机转弯时，利用副翼将机飞行的高度、俯冲的角度和接地时的速度要精确操控，而且副翼向要转的方向滚转，然后将副翼操纵杆归中，使机翼不再倾斜。此时马上拉升降舵，直到飞机转向到合适位置，再将升降舵操纵杆回中，来停止转弯。然后向相反方向打副翼，使机翼恢复水平状态。最后，在机翼恢复水平状态的那一刹，将副翼归中。

航模操纵中，安全降落是最困难的。降落包括3个阶段：首先降低飞行高度，低空通场并向相反方向打副翼，使机翼保持水平状态。在机翼恢复水平左右时，操作一点升降舵，使航模轻微仰头，让起落架平稳地接触地面，安全着陆。[5]

4 航模在教学上的应用

（1）培养树立献身祖国航空事业的理想。兴趣和理想是激发人们努力学习、刻苦钻研、克服困难、搞好工作的巨大动力，也是航空工作者的必要条件。

（2）进行有关航空知识的教育。通过航模活动学生们可以学到飞行原理、空气动力学、材料与结构、航空发动机、无线电遥控、气象等有关航空知识。

（3）培养动手操作的能力。我国基础教育有重理论轻实践的倾向。学生的推理、演算能力较强，动手实验、操作能力较差。航空模型活动在一定程度上弥补了这种不足。

5 结语

本文介绍的这款航模，制作和用材简单，可操作性很高，空中飞行机动性较好。我国的航模制造技术与国外仍有较大差距，航模活动较少普及。通过航模设计和制作的过程，能够提高动手实践能力、培养创新思维，对飞机的飞行原理以及飞行操纵有深入的学习与认识。

参考文献

[1] 顾诵芬.飞机总体设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2006.

[2] 唐嫕璇，赵中建.景观设计中航空模型的应用研究[J].科技传播，2013（1）：119-121.

[3] Youngdream.逛逛模型展之航模菜鸟器材选购指南[J].航空世界，2013（5）：26-27.

[4] 杨晓玲.航空模型螺旋桨的气动性能分析[D].山东：山东大学，2006.

[5] 马承刚.航模升空[J].科學世界，2013（11）：78-81.