航空模型制作心得体会

王子璇

（山东省临沂市第一中学，山东 临沂 276000）

航空模型制作心得体会

王子璇

（山东省临沂市第一中学，山东 临沂 276000）

航空模型活动在培养学生观察能力、动手实践能力和创新创造能力方面发挥着积极作用，是对进行科普教育，参与科技实践活动的最直接方式，能磨练意志，促进完备的情感、态度、价值观的形成，是对进行科学态度和崇高理想教育的有效途径。通过介绍航模制作由来，心得体会，动力原理，激发更多同学参与航模制作中来。

航模;能力;发展

航空模型活动是一项具有相当长历史的科技实践活动项目，在中小学校中有着广泛和坚实的活动基础，也深受广大中小学生的喜爱。

一、航模制作由来

我国古代思想家和科学家墨子，同三百个学生一起用木头和竹片做了会飞的鸟；鲁国能工巧匠还做了会飞的木鹊；东汉科学家张衡也做过“机关-开动”就能飞起来的木鸟。汉朝王莽时代，一个猎人在长安表演扇动羽毛做的双翅，从高台跳下滑行几百步远。在国外，九百多年前，英国国王也曾试过插上翅膀飞行，结果从塔上往下飞摔死。1670年，法国锁匠用发条做动力，制作了“飞行十字架”，曾飞越小河。他们都为科学技术的发展做出了巨大的贡献。小的时候我就对小模型、小玩具很感兴趣，自己做过纸质的各种模型，小学的时候做过一个电动浮船，记得那是从单放上拆下来的马达，用捡来的泡沫削成船体，螺旋桨是用胶粘的，由于没有安装浆叶且电池太重导致最终只能在水池中慢慢悠悠的打转，现在想起来还真是有意思，这学期来终于在公选课中选下了航模设计与制作这门课，虽然课时不长，但通过这次可得学习让我了解了不少航海、航空以及其他模型制作的基本知识而且增强了我的模型制作兴趣。

二、模型制作与空气动力学关系

空气动力学是十分重要的，这一点每个人似乎都知道。特别是当我们的速度越来越快的时候。如果你不信在当今的遥控车比赛中，空气动力学扮演一个重要的角色，你可以试试不用车壳裸跑，就会发现巨大的差别。但不幸的是，空气动力学所包含的物理学和数学知识是非常复杂的。在早期的产品造型设计中，为了生产加工的简单方便，多设计成直方形，而随着科学技术的进步流线型在越来越多的产品上得到了用运。你是否留意过，现在汽车变的越来越曲线化呢，有着柔和的表面和浑圆的边角，就连我们经常触及的电子数码产品也是这样。这种进化的原因是因为所有有突出的形状或者锋利的边角的东西都会产生阻力，这种阻力会使车船飞机变慢，不利于移动。

外部形状是空气动力学的一个重要方面。一般来说，水滴形状是最好的，也就是说它产生最小的空气阻力。近代的研究指出，企鹅形状的物体阻力甚至更小。无论什么形状，其重点是：空气在形状平缓的物体的表面流动，是最有效率的。

平缓的表面，使空气在流动时不会破裂成很多小旋涡。基本上，任何尖锐、突出形状的物体都会产生旋涡。旋涡会带走能量，因为空气会自由流动，而不依附于车子的表面。本来这些在空气摩擦中损失的能量是可以用于加速车子的。所以在设计制造模型是要特别注意这一点，特别是在航空航海的模型制作中。

空气动力学的另一重要方面是下压力。下压力是一个伟大的发现，在汽车外型上它可以使车胎产生更多的抓地力，而无须增加车的重量。这样你可以用更快的速度过弯。但是其缺点是：更多的下压力通常意味着更多的阻力。扰流器、风翼、倾斜的车鼻……所有这些东西都是为了把空气“铲”向上方。空气被抬起，车子就被向下压，因为“作用力=反作用力”。所以更大的表面积，或者更倾斜的角度，可以产生更多的下压力。而在飞机机翼外形上是相反的，就成为了飞机机翼产生升力；升力或者反向升力，是由于风翼上下表面的不同压强所产生的。通过物理公式：“压力=压强x面积”就更容易理解了，面积大的一面受到的作用力就大，所以更大的压强差，或者更大的表面积，可以增加汽车下压力或飞机机翼的升力。我们看到风翼的上表面比较平直，而下表面比较弯曲。这意味着空气在上表面流动的路径，比在下表面更直，也更短。下表面空气被迫沿着曲线流动，因此走了更长的距离。根据柏努利定理，一定体积的流体总能量是守恒的（除非加热流体，或者机械的改变流体的体积）。如果假定空气的流动方向不是改变太多的话，我们可以近似的认为：如果空气（或者其他流体）速度增加，其压强就会下降。简单地说就是在风翼的下表面，空气在相同的时间内走了更长的距离，其速度就更快，导致压强下降。上下表面的压强差产生一个反向的作用力。所以，如果你要找什么适当形状的东西来产生更大的作用力的话，就找倾斜的，或者向一面弯曲的，当然是在一定的范围之内的情况下的。

另外流体分割也是个重要方面。“流体分割”，顾名思义，就是描述“流体”如何在物体表面上“分割”。在低速时，我们可以把流体看作是沿着不同的“层”流动的，每层是比较平直的流动，且没有旋涡产生，各层也不互相扰乱。从能量的角度来说，这种情况是非常有益的，因为层状流动只损耗很小的能量。当流速超过临界速度的时候或者流体的密度和粘稠度开始下降的时候，但着种情况不会在我们制作的遥控模型中发生，附面层开始产生小旋涡。当流速越来越大的时候，就会变成彻底的湍流，湍流会损耗很多的能量。在风翼的情况中，当空气速度过快，或者风翼的迎角太大，就会产生流体分割。如果风翼安装成一个很大的角度(迎角)。当速度达到一定值时，流经风翼下表面的空气会挣脱风翼表面以直线行进；而不会沿着风翼的轮廓流动，并填补在风翼后缘下方产生的低压区。流体从风翼表面分离出来，低压区的压力不再低至足以把空气向上吸。这意味着：风翼已经失去了它的空气动力效率。风翼后缘下方的区域，本来是低压区的地方，现在已经充满了小旋涡。所以每一个特定的风翼只可以提供一定的下压力，如果您安装的迎角过大，或着车的速度过高，风翼效率就会变得非常低。这时候您需要的是一个更大的风翼。

三、结语

综上所述，可知不管是在航模制作中还是在实际应用中空气动力学都起着一个重要的作用。只有充分的利用好这些原理，才能让我们设计出的产品发挥出它应有的性能效果。

王子璇(1999-)，女，山东省临沂市第一中学学生。