火箭助推滑翔机

刘誉然 江洁

摘 要：设计火箭助推滑翔机中的主要问题是确保所设计的滑翔机既能像火箭一样爬升，又能像滑翔机一样下滑。为实现这点，笔者采用了一些方法，设计制作了滑翔机模型，通过试飞后对原有模型做了一些调整与改善，使飞行时间加长。

关键词：滑翔机；火箭助推；制作

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.216

0 引言

火箭助推模型滑翔机是一种用火箭发动机作为动力的模型飞机，体积较小、制作简单，很容易普及。设计并制作火箭助推的滑翔机，利用飞行试验检验滑翔机在火箭助推和空气动力等载荷作用下的飞行性能和载重能力。

1 机翼的制作

1.1 选材与拼接

材料选用 3毫米厚轻木片，重量要轻、纹路要直。机翼由2块完全相同的轻木拼接而成，中部长度为55毫米，一侧机翼长度为230毫米。选横纹轻木，越轻越好。这样拼接的机翼重量小、强度大、不易变形。

1.2 翼形的选择

翼形共分为以下几种：（1）矩形翼（2）和缓的锥形翼（3）尖锐的锥形翼（4）制作难度高，最有效率的翼面应力分布，翼端至翼根同时失速，这也是天上最优美的翼面形式。

本设计采用和缓的锥形翼作为机翼的形状。

1.3 尺寸计算

根据翼弦比计算展弦比，根据雷诺数的观点，机翼越宽、速度越快越好，但还要考虑阻力的影响，短而宽的机翼诱导阻力会吃掉大部分的马力，因此飞机要有适合的展弦比，展弦比 A 就是翼展 L 除以平均翼弦 b（A=L/b），L 与 b 单位都是公分，如果不是矩形翼，则把右边上下乘以 L，得 A=L2/ S，S 是主翼面积，单位是平方公分，一般适合的展弦比在 5～7 左右。滑翔机没有动力，采取高展弦比以降低阻力是唯一的方法。故设计出机翼如图1。

对机翼的断面形状的打磨用锉或粗砂纸板将阴影部全部磨掉，然后用砂纸板把机翼的全部棱角磨圆滑，使之成为平凸翼型。注意后缘不宜过薄，后缘过薄会造成高速弹射时后缘抖动造成模型不能正常飞行。把手工锯平放在中线上，来回拉锯子将其锯断。

2 尾翼的制作

水平尾翼和垂直尾翼的材料均选用重量较轻的1.2-1.5毫米厚轻木片。机翼的平面形状大体可以分成三种：矩形、梯形、椭圆形。论其气动性能，椭圆形的最好、矩形最差。椭圆形机翼的翼尖诱导阻力比前两都都小，有利于高速上升和滑翔，但制做比较费事，尤其是初学者不容易把它的形状做得很准确，所以，一般多采用梯形机翼。因为它在制作和性能方面都具有优点。如果在梯形机翼的基础上，将翼尖做成圆弧形的效果会更好。故本次制作采用采用梯形加圆角的图形结构。确定垂直尾翼的面积。垂直尾翼是用来保证飞机的纵向稳定性的。垂直尾翼面积越大，纵向稳定性越好。

3 机身的制作

选用430mm×15mm×5mm木条一根，翼展和机身的比例一般是70--80%。先在中间切一刀，要直，然后从两侧的中间剖切，切完后的断面形状，深度大约为1mm左右。为防止制作者制作凹槽失误，可先切凹槽，再切机身外形，这样一个木条可提供两次切凹槽的机会。

4 模型的装配

用两块高度略小于1.5厘米的长木块将机身夹住，使机身垂直于桌面保持不动。然后用砂纸将机翼与机身接触的部位轻轻打磨出一个平面，以便于机身和机翼的粘接。将机翼放在机身上，同时用两块合适的木块将机翼的两侧支起，调整机翼的位置使机翼的后缘与机身垂直，并且两边的长度相等。同时保持两侧机翼的角度也相等。用胶水先滴加在机翼的前缘与后缘处稍加固定，继续进行角度等的测量，直到准确无误后对机翼与机身的接触部位进行加胶固定。胶水干后打磨掉多余的胶水，便于安装加强片。 将加强片进行打磨，使加强片与机身和机翼紧密结合，外侧无毛刺，用胶水粘接到相应的部位 尾翼的安装先由水平尾翼后缘画出与其垂直的中线，再由中线向其两侧画出距中线1.5毫米的两根平行线。将水平尾翼放在机身的后部使后缘与距机身末端为1厘米，同时机身正好压住前面画的三根线。用胶水粘接。将垂直尾翼放在机身的右侧，后缘与机身的末端对齐，并与桌面和水平尾翼垂直，用胶水粘接。飞机的安装完成。

5 试飞后的调整

（1）上升的高度并不是很明显，问题在于有很大的阻力。在小于临界迎角范围内增大迎角，升力增大：超过临界临界迎角后，再增大迎角，升力反而减小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超过临界迎角，阻力急剧增大。根据以上理论依据调整迎角的大小。

（2）对机翼形状的调整，这次选用缓和锥形和椭圆形机翼结合形状。为了避免机翼与气流夹角过大时，一边机翼翼尖过早失速。因此在其中一只机翼的翼尖设计了一个调整片。也就是内机翼外端后缘，微微向下，也就增加了迎角，是升力增加，盘旋使得倾斜就减小，从而改善滑翔性能，还可提高模型的“吃”气流性能，即遇到上升气流时会减小盘旋半径，抓住上升气流不放。

（3）机翼具有0.5度正安装角，改善了滑翔性能。

参考文献：

[1]张炜.模型飞机的翼型与机翼[M].航空工业出版社，2007（10）.

[2]陈洪升，闫广莹，梁恺.介绍两架火箭助推模型滑翔机[J].航空模型，2006（06）：58-59.

[2]李军.火箭助推模型滑翔机[J].航空模型，2000（04）：19.