領(lǐng)航計(jì)算尺的制作研究

初赟基+楊重陽+李文凱+劉慶磊+楊一磊

【摘 要】為解決上課只能對(duì)照書本講解概念而無法直觀了解飛行員所使用的工具，我們仿制了一款領(lǐng)航計(jì)算尺，運(yùn)用了VueScan、ICPrint和GTXRaster CAD等先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了該領(lǐng)航尺的制作。這樣不僅可以加深學(xué)習(xí)印象，而且可以更好地掌握所學(xué)課程。

【關(guān)鍵詞】領(lǐng)航計(jì)算尺；教具；電子化

1 研究背景和意義

自制教具儀器是古今往來歷代科學(xué)家的優(yōu)良傳統(tǒng)。任何一個(gè)科學(xué)預(yù)言必須用實(shí)踐來檢驗(yàn)。無論是教師還是學(xué)生，使用自己自制的教具很熟練，很能夠說明問題，產(chǎn)生的效果很好，正像李政道教授所說的：“自己制作的教具，永遠(yuǎn)比買來的好?！?/p>

自制教具，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)求知欲。在開展的課外科技活動(dòng)中，結(jié)合實(shí)際問題，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)腦、動(dòng)手做一做教具，學(xué)生成功時(shí)就會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，體會(huì)學(xué)知識(shí)的好處，品嘗創(chuàng)造發(fā)明的樂趣，就會(huì)產(chǎn)生愛學(xué)習(xí)的想法，學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、求知與就會(huì)加強(qiáng)。通過開展這些低成本的實(shí)驗(yàn)，還能培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)的思想，開拓學(xué)生的眼界，擴(kuò)大了知識(shí)面，學(xué)到了課堂上學(xué)不到的知識(shí)，彌補(bǔ)了課堂上的不足。

自制教具，有利于培養(yǎng)師生的創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手能力。如今提倡自制教具，不是因?yàn)榻虒W(xué)條件困難才自制的，而是為了提高師生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作等科學(xué)素養(yǎng)。有了好奇心，就有了創(chuàng)新的內(nèi)在動(dòng)力。自制教具從設(shè)想開始到動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作定性，要經(jīng)歷思考、論證。從發(fā)現(xiàn)問題到設(shè)計(jì)出教具，師生的創(chuàng)新思維會(huì)得到培養(yǎng)，動(dòng)手能力會(huì)得到提高。

空中領(lǐng)航是飛行技術(shù)專業(yè)的核心課程之一，非常強(qiáng)調(diào)與實(shí)際飛行的結(jié)合，服務(wù)于實(shí)際飛行?？傆[國(guó)外航校，發(fā)現(xiàn)很多航校有一套非常實(shí)用的領(lǐng)航教學(xué)器材，例如領(lǐng)航計(jì)算尺，每次上課時(shí)，教員都運(yùn)用大號(hào)的演示性領(lǐng)航計(jì)算尺給學(xué)生上課。而且學(xué)生也可以直接演示，比起自己拿一把尺進(jìn)行計(jì)算，效果很好，根據(jù)有演示性。有些教具在價(jià)格上非常昂貴，例如學(xué)生使用的領(lǐng)航計(jì)算尺，紙質(zhì)版的價(jià)格在20美元，金屬板的價(jià)格在30美元。這樣推算，可用于演示的領(lǐng)航計(jì)算尺的價(jià)格會(huì)更高。

2 研究方案

本項(xiàng)目以實(shí)用性為出發(fā)點(diǎn)，主要研制空中領(lǐng)航課程中領(lǐng)航計(jì)算尺的仿制，用于空中領(lǐng)航課程的教學(xué)。具體研究方案如下：

2.1 確定研制教具

（1）了解領(lǐng)航計(jì)算尺的工作原理；

（2）制定仿制步驟。

2.2 制作教具

（1）匯總和購(gòu)買教具制作工具和材料。

（2）制作前準(zhǔn)備。針對(duì)擬制作的教具，進(jìn)行制作前準(zhǔn)備，包括明確制作方案、實(shí)物剖析、設(shè)計(jì)樣品等環(huán)節(jié)。

（3）樣品制作。根據(jù)研制順序，制作教具。包括電腦繪圖、實(shí)物剪裁、樣品制作等步驟。

（4）成品制作。將樣品加工成成品，確保成品的質(zhì)量，用于后續(xù)的反復(fù)使用。

2.3 驗(yàn)收教具

（1）將制作的教具，用于案例分析，驗(yàn)證教具的可行性。

（2）對(duì)于欠符合要求的教具，進(jìn)行修改、完善。

2.4 研究?jī)?nèi)容

通過研究，了解領(lǐng)航計(jì)算尺正反面刻度的單位以及所測(cè)量的對(duì)象，其中正面包括時(shí)、分、秒、米、尺、公里、哩、公升、英加侖、美加侖、毫巴、公斤、磅、表高、表速、H修、V真、修正角、轉(zhuǎn)彎角度、前置角刻度、D/R、轉(zhuǎn)彎坡度、回轉(zhuǎn)角、真空速。反面：風(fēng)角、風(fēng)向、航路角、航向、偏流角。

2.5 制作步驟

（1）首先，先要先將領(lǐng)航計(jì)算尺進(jìn)行拆分，注意不能損壞儀器，防止精確性遭到破壞。

（2）其次，將所拆分的部分掃描進(jìn)電腦，制作可以等比例放大或等比例縮小的圖片，以便于根據(jù)自己的意愿控制飛行領(lǐng)航尺的大小。

（3）最后，將電腦中的圖片等比例放大或縮小后的圖片制作成實(shí)物，進(jìn)行組裝。

3 制作主要步驟

3.1 掃描打印

制作領(lǐng)航計(jì)算尺需要運(yùn)用到掃描儀器VueScan和打印軟件ICPrint。

VueScan擁有強(qiáng)大的功能和掃描選項(xiàng)，支持超越700掃描儀和209數(shù)碼相機(jī)原始文件，支持 200 種以上的底片類型，還具備在剪取圖像時(shí)制成關(guān)聯(lián)單、復(fù)雜的白色平衡算法、用于檢查物體表面暇疵的紅外線底片掃描、成批掃描、自動(dòng)剪取圖像等等功能，大大提高了掃描的效率。

VueScan是著名的第三方底片掃描儀驅(qū)動(dòng)程序，支持市場(chǎng)可見絕大多數(shù)型號(hào)的底片掃描儀，可以更為靈活地控制掃描過程，更深入地發(fā)掘硬件潛力，獲取色彩完美的高質(zhì)量掃描結(jié)果。

ICPrint打印管理軟件從監(jiān)控企事業(yè)單位員工打印行為出發(fā)點(diǎn)，以作業(yè)的全生命周期管理為設(shè)計(jì)理念，依托于通用打印驅(qū)動(dòng)、分布式計(jì)算、數(shù)據(jù)加密、內(nèi)容監(jiān)控、身份鑒別等核心技術(shù)，該方案實(shí)現(xiàn)了打印權(quán)限、打印計(jì)費(fèi)、內(nèi)容監(jiān)控、行政審批、強(qiáng)制水印、密級(jí)管理、刷卡打印等功能，從而達(dá)到規(guī)范管理，提升效率；降低打印成本；防范打印泄密的效果。

將原尺拆開，掃描到電腦上，并打印到硬紙板上。

3.2 電子化

為了方便制作不同型號(hào)的領(lǐng)航尺，防止簡(jiǎn)單電腦掃描，使領(lǐng)航計(jì)算尺失真。我們使用了圖紙電子化的利器GTXRaster CAD系列。

美國(guó)GTX公司研制和開發(fā)的智能型光柵修改與全自動(dòng)矢量化軟件系列。它使設(shè)計(jì)制造行業(yè)實(shí)現(xiàn)圖紙數(shù)據(jù)向電子數(shù)據(jù)的快速變換成為可能，為原有圖紙的利用提供了最有效、最經(jīng)濟(jì)的手段。目前GTX軟件產(chǎn)品是全球最暢銷的矢量化軟件產(chǎn)品之一，軟件年銷售額超過四千二百萬美元，在圖紙電子化領(lǐng)域中，占世界領(lǐng)先地位。GTX采用圖標(biāo)式工具箱，具有箭頭、幾何圖形、文字等智能識(shí)別功能，特別適合于工程機(jī)械、建筑設(shè)計(jì)、地圖繪測(cè)、GIS領(lǐng)域，在全球擁有許多高知名度的用戶。

3.3 組裝

組裝材料：鋁制紐扣、硬紙板、膠水等。將兩張硬紙板粘連在一起作為領(lǐng)航計(jì)算尺的主體，再用塑料將橢圓紙板面隔開，將長(zhǎng)方形硬紙板安裝，這樣方便活動(dòng)和讀熟，再用鋁制紐扣將圓形紙板固定在一起。由于制作難度過于復(fù)雜，將塑料透明板面省去（圖1）。

4 小結(jié)

這款領(lǐng)航計(jì)算尺制作不僅包含了對(duì)專業(yè)知識(shí)的領(lǐng)悟與掌握，還鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力。這款領(lǐng)航尺的制作成功不僅解決了教具難以普及的問題，還教會(huì)了參與進(jìn)去的我們?nèi)绾斡米约旱哪芰χ谱骺茖W(xué)規(guī)范的工具。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]