“相撲”3D模型飛機

陳康生

相撲是一種類似摔跤的體育活動，秦漢時期叫角抵，南北朝到南宋時期叫相撲。大約在唐朝時，這種格斗術(shù)傳入日本，并逐漸成為日本的國技。

最近美國航模愛好者設(shè)計了一款普及型模型飛機（圖1）。因其外形短粗，被模友戲稱為“相撲”3D模型飛機。這款模型全重不到200g，飛行速度慢，特別適合在學(xué)校操場、公園空地和室內(nèi)體育館遙控飛行。由于其螺旋槳位于機身中部，因此飛行安全有保障，即使墜機也不會傷著人，初學(xué)者可用其入門練習(xí)遙控飛行。

模型簡介

“相撲”3D模型飛機具有易于制作、巡航速度低、飛行安全等特點，還能做一些固定翼特技動作，深受美國、俄羅斯、日本等國航模愛好者的歡迎。

在國外視頻網(wǎng)站上，筆者搜到了多達17個專門展示“相撲”3D模型的飛行視頻（圖2）。視頻中的飛行場地五花八門，有自家小院，有公園草坪，甚至還有健身房。“相撲”3D模型除了能做筋斗、快滾等特技動作，還可進行雙機或四機編隊飛行。

在普通版“相撲”3D模型飛機的基礎(chǔ)上，國外模友還創(chuàng)意設(shè)計了不同的造型，以及微型“相撲”3D模型飛機（圖3），安裝了變矩螺旋槳的還能機頭朝下懸?；虻雇酥w行。技術(shù)數(shù)據(jù)

目前，“相撲”3D模型飛機有兩種尺寸（圖4）。它們的技術(shù)數(shù)據(jù)如下。

普通版：翼展635mm、 機長558.8mm、總重175.77g。動力系統(tǒng)包括1塊電壓7.4V、容量不少于300mAh的鋰電池，連接9A電調(diào)以及KV值1 500的無刷電機，搭配8×4.3螺旋槳。模型靠3個6g舵機實現(xiàn)遙控操縱。

微型版：翼展508mm、總重92.14g。動力系統(tǒng)同樣選用1塊電壓7.4V、容量不少于300mAh的鋰電池，連接6A電調(diào)以及KV值在1 800- 2 000的無刷電機，搭配7×3.5螺旋槳。模型靠3個6g舵機實現(xiàn)遙控操縱。

“相撲”原設(shè)計采用6mm厚的EPP板材制作，筆者改用KT板中的熱板材料。熱板的敷膜較薄，比普通KT板輕一些。

由于模型只安裝了3個舵機，因此遙控設(shè)備使用了天地飛7通道遙控器和4通道接收機。

“相撲”采用電機驅(qū)動。筆者仿制的是普通版，電動動力系統(tǒng)配置為（圖5）：電壓7.4V、容量500mAh的鋰電池；KV值1 560的銀燕GT2203盤式無刷電機，搭配8×4.3螺旋槳（在7.4V電壓下工作時最大拉力達310g）；銀燕ESC12A電調(diào)；3個ES08A舵機（8.5g），后為了減輕機尾重量，方向舵和升降舵改用4.3g舵機。

制作過程

制作“相撲”3D模型的第一步是從網(wǎng)絡(luò)下載模型圖紙。打開介紹“相撲”的網(wǎng)頁，點擊頁面上半部分的Files欄，就能找到與普通版“相撲”和微型“相撲”相關(guān)的4個pdf圖紙文件（圖6）。

打開普通版“相撲”的圖紙文件，再點擊跳轉(zhuǎn)頁面中的“打印”按鈕，就能用A4紙打印圖紙了。另外，將打印機“頁面設(shè)置方式（S）”欄設(shè)置為“無”，還能拼接得到1：1的制作專用圖紙（圖7）。

“相撲”的圖紙分兩部分：一是由1張A4紙打印的全機設(shè)計拼接排列示意圖；二是由18張A4紙分別打印的模型零部件1：1制作用拼接圖（圖8）。打印好圖紙后，首先檢查拼接圖中各零部件的比例是否正確。圖紙上標注的尺寸單位是英寸，而1英寸約合25.4mm。

確認拼接圖的尺寸正確后，就可開始零部件的制作了。對照全機設(shè)計圖，先用美工刀沿線框裁切每一張拼接圖上的多余部分，然后用透明膠帶將18張拼接圖依次粘接在一起。拼接圖分上、中、下三行，每行6張。

接著把拼接好的圖紙粘貼在紙板上，裁切出“相撲”3D模型飛機的紙樣板（圖9）。再把紙樣板放在模型機體的制作材料——熱板上，用簽字筆描畫輪廓，并用美工刀片切出機體零部件（圖10）。因為機身與機翼、尾翼以插接方式連接，所以還需在其上、下片上刻出插榫（圖11），確保機身與機翼、尾翼的粘接準確、牢固。

之后沿線在零部件上開螺旋槳槽，以便安裝動力系統(tǒng)。先沿螺旋槳槽后邊界線將機翼前后切開，然后在切縫上粘接0.5mm×5mm的碳纖片，再用泡沫快干膠粘接機翼前、后片（圖12），以增加機翼的橫向剛性。

處理模型飛機的活動舵面時，先將副翼、方向舵的前緣切出45°斜面，然后在該面上粘接0.5mm×5mm碳纖片（圖13）。左、右兩片升降舵間用5mm×12mm×80mm的輕木片（硬度較高的）或桐木片粘接。同樣在升降舵的前緣切出45°斜面并粘接0.5mm×5mm碳纖片。左、右升降舵的間隙由水平尾翼的長度決定。在副翼、升降舵和方向舵的折彎合頁處，用透明膠帶連接位于機翼下面的部分，用帶絲線的膠帶粘接位于機翼上面的部分（圖14）。

模型飛機各零部件做好后，將機身上、下片的插榫與機翼、尾翼、螺旋槳的插槽對齊，用直角三角尺測量是否垂直（圖15），并用泡沫快干膠粘接。為了控制模型的重心位置（位于螺旋槳后25.4mm處），在粘接機身和機翼前，將方向舵和升降舵舵機置于機身中心線邊沿，盡量靠近螺旋槳槽。標記好副翼、方向舵和升降舵的舵機位置，并在機身和機翼零件上分別切好舵機安裝槽。

無刷電機的底座用5mm厚的層板制作（圖16）。為了讓螺旋槳牢牢固定在電機軸上，用直徑4.4mm鉆頭在M4螺母上擴孔，作為螺旋槳槳軸的墊片（圖17）。螺旋槳用兩個尼龍扎帶固定。這里不用耐油橡膠密封圈固定，原因是它不耐用、容易斷裂。而一旦工作狀態(tài)的螺旋槳掉落，會將機身上的螺旋槳槽打爛。無刷電機層板底座用914膠固定在機身螺旋槳槽內(nèi)，裝好后用手轉(zhuǎn)動螺旋槳，觀察它是否能自由轉(zhuǎn)動。螺旋槳的槳尖保持在螺旋槳槽的正中間（圖18），即沒有右拉和下拉。

安裝副翼舵機前，先接通接收機，然后找到舵機搖臂的中立位置，用泡沫快干膠把舵機粘在機身螺旋槳槽之后（圖19）。舵機上安裝1個兩端加長的舵機搖臂，左右各保留1個最靠近舵機的孔。接下來取兩個金屬連桿調(diào)節(jié)器裝在舵機搖臂上，并在固定小螺母上稍點一點膠，防止調(diào)節(jié)器脫落。

在“相撲”的設(shè)計中，原本要用直徑約220mm的塑料做1個保護圓環(huán)，以整體加強螺旋槳槽（圖20）。遺憾的是這種塑料圓環(huán)材料很難找到。于是筆者選擇了一個替代方案，在機翼下方用直徑1.5mm的碳纖棒做了“十”字交插連接加強（圖21），用914膠粘接。這種方法不僅能加強機翼與下機身的連接，還能防止機翼扭曲變形。

副翼和方向舵的舵角使用1mm厚的ABS塑料或?qū)影寮庸ぃ▓D22、圖23），用泡沫快干膠粘接。組裝時注意保證連桿和舵角的軸心位于合頁線的正上方。副翼的舵機和搖臂間用直徑1mm的鋼絲連接。方向舵的舵機和搖臂間用直徑1mm的鋼絲和直徑2mm的碳纖桿連接，接頭處加熱縮套管，加熱收縮后點少許502膠（圖24）。

全機大致裝配好后，還需對機身進行加強。俯視模型，會看到螺旋槳槽后機翼和尾翼連接的部分較狹窄、易彎曲。為使“相撲”抗摔，防止其在垂直起飛時因螺旋槳扭矩導(dǎo)致機身扭曲，用泡沫快干膠將兩塊0.5mm×5mm×250mm的碳纖片粘接在左、右機身的外側(cè)邊緣（圖25）。機身下方的同一位置，也用碳纖片加強。另外，把打包塑料帶裁成5mm寬的細長條，貼上0.5mm×3mm的碳纖片后用泡沫快干膠粘在機頭容易磨損的地方（圖26）。

最后安裝天地飛4通道接收機、12A電調(diào)和舵機連接線，并用尼龍扎帶固定在模型機身右下方。鋰電池用尼龍搭扣固定在模型機頭的左側(cè)，電池插頭穿過機身與電調(diào)連接。

筆者制作的這架“相撲”3D模型飛機原本使用電壓7.4V、容量500mAh的鋰電池。后發(fā)現(xiàn)全機重心太靠后，換了容量800mAh的鋰電池才達到設(shè)計要求。為了保證全機重心符合設(shè)計要求，也可在機頭處配重。

在原始設(shè)計圖中，“相撲”3D模型飛機的重心在螺旋槳后25.4mm處。筆者經(jīng)多次試飛，發(fā)現(xiàn)要保證模型的俯仰穩(wěn)定性，全機重心應(yīng)改在螺旋槳后，距螺旋槳槽前緣約25.4mm。

組裝完畢的“相撲”3D模型飛機可采用機尾朝下的方式放置（圖27）。如果發(fā)現(xiàn)不能穩(wěn)穩(wěn)地立著，可將其舵面后緣的多余部分削去一些。

試飛和調(diào)整

關(guān)于“相撲”3D模型飛機的試飛和調(diào)整，這里給出一些注意事項和建議。

1.試飛前檢查模型的重心位置是否正確。

2.為保證初次試飛的安全，將副翼、升降舵的舵量都設(shè)置在50%。

3.因為模型采用了平板型機翼，所以起飛時需讓升降舵后緣向上翹起3mm左右，以保證有足夠大的升力，防止出手后模型向下俯沖。

4.做花式飛行時，要適當加大舵量。

5.操縱模型做快滾等特技動作時，注意使用遙控器的副翼舵量轉(zhuǎn)換開關(guān)，以加大副翼舵量。

6.“相撲”的總重在200g左右，不適合在大風(fēng)天飛行。如果遇到，可選擇清晨或傍晚風(fēng)速較小的時候。

如果想錄制飛行錄像，可將運動攝像機固定在自己的帽子上。這種方法能較為準確地跟蹤拍攝自己操縱模型飛行的影像。