輕盈的水上舞者

王自平

由于目前大城市的航模飛行空域有限，專業(yè)場地極度匱乏，因此翼展小、重量輕、能耗低、飛行速度慢的像真模型飛機(jī)尤其為模型發(fā)燒友們所青睞。這類模型可在小型戶外場地和室內(nèi)場館飛行，具有較高的安全性和可靠性。

本文特別為大家介紹幾款以單層吹塑紙為主要材料，筆者自行設(shè)計(jì)和制作的遙控像真模型飛機(jī)。通過加裝浮筒等部件，它們還能成為具有在小面積水域起降能力的水上模型飛機(jī)。其飛行姿態(tài)輕盈優(yōu)美，頗具觀賞性。下面從模型飛機(jī)的設(shè)計(jì)思路、基本結(jié)構(gòu)、材料選擇、制作工藝和動(dòng)力設(shè)置等方面先做一簡要介紹。

1.設(shè)計(jì)思路

在設(shè)計(jì)之初，筆者就確立了像真模型飛機(jī)需具備的幾個(gè)特點(diǎn)：輕盈小巧、飛行緩慢、拆裝方便。除此之外，模型應(yīng)能在較小空間里（如小型戶外場地、室內(nèi)場館等）放飛，滿足人們對像真模型的操控和觀賞需求。

為保證像真度，模型飛機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)參考真機(jī)尺寸。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)之前確定的模型飛行性能做進(jìn)一步修改。要想使模型輕盈小巧，其重量須盡可能輕。著名飛行器設(shè)計(jì)專家朱寶鎏先生曾提到，飛機(jī)零部件的重量控制是飛行器設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)方面。在設(shè)計(jì)小型電動(dòng)模型飛機(jī)時(shí)，同樣要嚴(yán)格遵循這個(gè)基本理論。筆者有多年制作航空模型的經(jīng)驗(yàn)，對此深有體會(huì)，總結(jié)成一句話就是“一輕有幾妙”。

在設(shè)計(jì)小型電動(dòng)像真模型飛機(jī)時(shí)，筆者的思路是：以真機(jī)尺寸為基礎(chǔ)、以模型減重為核心，兼顧翼面積、翼載荷、結(jié)構(gòu)受力、制作材料等影響飛行性能的因素。要達(dá)到這個(gè)目的，需充分發(fā)揮想象，不拘一格地制定模型的材料、結(jié)構(gòu)和工藝方案，為減輕每一克重量而奮斗。

2.基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)之前的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，筆者將電動(dòng)像真模型飛機(jī)的翼展定為700-800mm。模型的機(jī)翼、尾翼、機(jī)身、水機(jī)浮筒均采用簡單構(gòu)架式結(jié)構(gòu)，蒙皮為單層吹塑紙。采用這種結(jié)構(gòu)的部件比傳統(tǒng)輕木構(gòu)架加熱縮蒙皮的重量輕、成本低，但對制作工藝要求比較高。通過簡單的載荷試驗(yàn)，筆者確認(rèn)該結(jié)構(gòu)的機(jī)翼抗扭和抗彎特性完全能夠滿足室外飛行需求。此外，模型飛機(jī)小、輕、慢的特點(diǎn)，使其抗摔性較傳統(tǒng)模型更好。

考慮到外場飛行，模型還應(yīng)具備便攜性。為此，筆者專門設(shè)計(jì)了幾個(gè)小機(jī)構(gòu)，使模型易于拆卸裝箱。

3.材料選擇

為了控制模型飛機(jī)的起飛重量，筆者選擇的都是生活中易得的輕質(zhì)材料，如吹塑紙、輕質(zhì)KT板、醫(yī)用X光膠片、發(fā)泡塑料等。

市售的普通吹塑紙有厚薄之分，看似弱不禁風(fēng)，但只要采用合理的力學(xué)結(jié)構(gòu)，用其制作的模型部件完全能滿足強(qiáng)度和剛度需求。在制作時(shí)，先用輕質(zhì)KT板做翼肋和機(jī)身隔框，然后用輕木片輔以少量復(fù)合材料做機(jī)翼主梁和一些受力部件，最后在機(jī)翼和機(jī)身骨架上蒙上吹塑紙即可。

因?yàn)槟Ｐ惋w機(jī)具有一定的像真性，所以其座艙玻璃、螺旋槳整流罩、起落架輪罩可分別用輕質(zhì)膠片和發(fā)泡塑料材料加工，輔以較薄的彩色不干膠紙裝飾。其動(dòng)力電機(jī)固定件、拉桿控制部件、各個(gè)可控翼面的連接件則可用碳纖片、易拉罐皮等材料制作。

4.制作工藝

模型的制作工藝直接關(guān)系其飛行性能。用吹塑紙制作模型部件的步驟為下料、成型和粘接。在這個(gè)過程中，除了需要精準(zhǔn)控制材料尺寸，還需用吹塑紙制作一些曲面，以便直觀表現(xiàn)模型飛機(jī)的機(jī)型特征。在處理這部分工藝時(shí)，可參考泡沫塑料材料的組合加工方法，用薄吹塑紙做出富有機(jī)型特征的外觀。

由于像真模型飛機(jī)的部件較多，因此只有通過合理簡化部件，才能較好地控制其總重。各零件的制作工藝要盡可能精細(xì)，一來可減輕重量，二來能讓模型具備良好的可操控性。如模型飛機(jī)的起落架輪罩、整流罩、舵機(jī)傳動(dòng)調(diào)控件、前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、水機(jī)浮筒、浮筒連接支撐架等部件容易超重，均可通過精細(xì)加工予以控制。

通過各種重量控制措施，最終成品模型的起飛重量在100g左右。這也為模型能在小場地慢速飛行提供了可能。

5.動(dòng)力設(shè)置

筆者用吹塑紙制作了幾款遙控電動(dòng)像真模型飛機(jī)，其翼展約為750mm，翼載荷不大。在綜合考慮螺旋槳的像真度以及其與電機(jī)的匹配后，初步?jīng)Q定采用微型外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)（KV值約1 800），電池容量為200-300mAh。詳細(xì)參數(shù)視具體機(jī)型而定。

雖然較購買成品機(jī)，自制吹塑紙像真模型飛機(jī)不僅耗時(shí)，而且有一定的工藝難度，但飛行適應(yīng)性強(qiáng)，具有更好的觀賞性。對愛好者而言，制作像真模型的整個(gè)過程妙趣橫生，尤其是青少年，學(xué)習(xí)制作模型既可動(dòng)手動(dòng)腦，還能開闊視野。在接下來的幾期連載中，筆者將介紹幾款遙控電動(dòng)像真模型飛機(jī)的制作步驟，希望能為廣大愛好者提供一些參考。