菜鳥看模型

小M本刊編輯，模型“菜鳥”

大F豐模世界技術(shù)員，模型“老鳥”

一、穩(wěn)定爬升的條件

模型飛機(jī)爬升時(shí)有多種姿態(tài)。其中穩(wěn)定爬升是最簡(jiǎn)單、最基本的一種。穩(wěn)定爬升時(shí)，模型可看做勻速直線運(yùn)動(dòng)，其形成的條件與直線滑翔狀態(tài)類似，除了要求模型所受的力矩平衡外，還要求所受的力也達(dá)到平衡。

由下圖可知，只有當(dāng)Y=Gcosθ時(shí)，才能保證模型的爬升角不發(fā)生變化。如果Y>Gcosθ，爬升角會(huì)越來越大;反之，爬升角會(huì)越來越小。只有當(dāng)P=Gsinθ+X時(shí)，才能保證爬升速度不變。如果拉力P過大，模型的飛行速度會(huì)越來越大;反之如果拉力P過小，速度就會(huì)越來越小。

模型爬升階段受力示意圖

二、爬升所需速度

要保證模型處于穩(wěn)定的爬升姿態(tài)，應(yīng)先確定爬升時(shí)的速度。通常情況下，模型爬升時(shí)所需飛行速度小于平飛時(shí)所需速度，且爬升角越大、所需速度越小、相應(yīng)的所需的拉力越大。

注意，對(duì)于穩(wěn)定爬升的模型來說，并非爬升速度越大越好。以常見的小彈射模型為例，若機(jī)翼面積為1dm2，其平飛所需速度約為5m/s。當(dāng)它以60°爬升角爬升時(shí)，所需速度約為1.3m/s。

但實(shí)際上，這種彈射模型的初速一般都在30m/s以上。模型以如此大的初始速度爬升時(shí)，機(jī)翼產(chǎn)生的升力將大大超過重力的分力，會(huì)破壞穩(wěn)定爬升的條件，使模型作小半徑的圓周運(yùn)動(dòng)，即發(fā)生拉翻。一般情況下，模型發(fā)生拉翻并不是機(jī)翼安裝角不合適、頭輕或彈射角過大所造成的，而是出手速度過大導(dǎo)致的。不過，彈射模型爬升的高度完全依賴初始動(dòng)能，速度過小，爬升高度會(huì)降低，將影響模型的留空時(shí)間。

牽引模型滑翔機(jī)適合大速度大迎角的爬升方式

那么怎樣才能使模型既擁有較大的爬升速度又不會(huì)破壞平衡呢？方法之一是減小模型的迎角。對(duì)于有可動(dòng)舵面的模型，爬升時(shí)適當(dāng)推桿，可減小迎角，此時(shí)動(dòng)力的負(fù)擔(dān)會(huì)相應(yīng)減小，速度得到提升。待模型轉(zhuǎn)為滑翔姿態(tài)后，應(yīng)及時(shí)回桿，以保證其滑翔性能不受影響。而對(duì)于結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的入門級(jí)橡筋動(dòng)力模型或彈射模型來說，則應(yīng)通過減小機(jī)翼安裝角的方法實(shí)現(xiàn)這種效果。

出手速度過大會(huì)導(dǎo)致模型發(fā)生拉翻

需要注意的是，上述方法并不適合牽引類模型。這類模型，應(yīng)采用大速度大迎角的爬升方式。這樣，模型會(huì)產(chǎn)生過剩升力，既能保證牽引線緊拉，又能使模型加速上升而不拉翻。

校園活動(dòng)中常用的小彈射模型

三、爬升率

爬升率是指單位時(shí)間內(nèi)模型的爬升高度，也叫垂直爬升速度。對(duì)于限制動(dòng)力時(shí)間的模型來說，爬升率是保證留空時(shí)長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。

一般情況下，只需增大模型的爬升角和爬升速度，就可以提高其爬升垂直速度。具體措施通常為增大驅(qū)動(dòng)動(dòng)力、減小翼載荷或采用適當(dāng)?shù)挠堑取５?，一架模型調(diào)整好后，其迎角就確定了，升力系數(shù)也相應(yīng)被確定。對(duì)于特定的升力系數(shù)來說，模型的爬升角和爬升速度是互相制約的：增大爬升角就必須減小爬升速度，增大爬升速度就必須減小爬升角。為了簡(jiǎn)化調(diào)整方法，日常操作時(shí)，建議通過僅改變爬升角的方式調(diào)整模型的爬升率。

動(dòng)力競(jìng)時(shí)項(xiàng)目要求模型在限定時(shí)司內(nèi)盡可能爬高

另外，調(diào)整時(shí)還需注意以下3點(diǎn)。

第一，要想獲得最佳的爬升率，必須保證模型穩(wěn)定爬升。否則其爬升角不斷變化，再考慮哪一個(gè)爬升角的爬升率最大就沒有意義了。

第二，為了使模型達(dá)到最佳的爬升角，需要使動(dòng)力和迎角配合得當(dāng)。

第三，不同模型的最佳爬升角不同，并無固定數(shù)值，需要根據(jù)具體情況確定。如競(jìng)時(shí)類自由飛模型，由于比賽限制了動(dòng)力時(shí)間，因此需要在最短時(shí)間內(nèi)盡可能爬高，故更適合采用小迎角直線爬升的方式。而對(duì)于橡筋動(dòng)力模型來說，因?yàn)槠湎鸾畹乃删o變化通常為前緊后松，所以重點(diǎn)不是爬升率，而是有效分配動(dòng)力的消耗。

大動(dòng)力模型爬升時(shí)應(yīng)適當(dāng)推桿，防止模型拉翻。

四、常見爬升姿態(tài)

1.小角度爬升

爬升角小于45°被稱為小角度爬升，這種爬升姿態(tài)的最大優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定性較好。模型小角度爬升時(shí)，爬升角越小、穩(wěn)定性越強(qiáng)。如橡筋動(dòng)力模型在爬升階段后期就屬于這種姿態(tài);自由飛模型的小動(dòng)力試飛也屬于這種姿態(tài)，適應(yīng)性很強(qiáng)。

采用大動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的模型也可通過調(diào)整，實(shí)現(xiàn)小角度直線爬升。調(diào)整方法是：模型爬升時(shí)加上較大的推桿，以減小迎角。需要注意，大動(dòng)力模型采用這種方式爬升時(shí)，其爬升角比小動(dòng)力模型更小，如果操縱不當(dāng)，很容易矯枉過正，使模型進(jìn)入爬升不穩(wěn)定姿態(tài)。

2.大角度直線爬升

爬升角大于60°被稱為大角度爬升。其優(yōu)點(diǎn)是能夠較充分地利用動(dòng)力裝置產(chǎn)生的能量，減小無效損耗，以盡可能提升爬升高度。通常大動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模型會(huì)采用這種爬升方式，飛行時(shí)應(yīng)適當(dāng)推桿，以減小升力系數(shù)。

不過，這種爬升方式的最大問題是，模型處于不穩(wěn)定的爬升姿態(tài)。具體的表現(xiàn)是軌跡多變。有時(shí)，由于設(shè)備原因動(dòng)力稍有下降或出手角度偏小，模型爬升時(shí)的角度就會(huì)明顯變小，甚至可能變?yōu)樾〗嵌扰郎?。有時(shí)，因動(dòng)力稍大或出手角度偏大，模型的爬升角又會(huì)迅速增大而出現(xiàn)拉翻或半拉翻情況。對(duì)于大角度爬升來說，因?yàn)椴倏v上的細(xì)微差別很容易導(dǎo)致模型產(chǎn)生不同的飛行姿態(tài)，所以掌握起來比較困難，需要多加練習(xí)。

大角度爬升還會(huì)帶來另一問題，即模型由爬升轉(zhuǎn)為滑翔時(shí)，飛行姿態(tài)難以預(yù)料。改出時(shí)的桿量如果配合不當(dāng)，很容易影響模型的穩(wěn)定滑翔。例如模型以垂直姿態(tài)爬升時(shí)，預(yù)定的推桿量正好使模型改平為滑翔。而若此時(shí)實(shí)際的爬升角變小，同樣的推桿量會(huì)使模型變成俯沖姿態(tài);而若爬升角變大，模型此時(shí)已經(jīng)稍有后仰，再采用同樣的推桿量反而會(huì)使模型的飛行姿態(tài)更加直立。

對(duì)于橡筋動(dòng)力模型來說，由于其爬升階段前后爬升率并不相同，因此這類模型爬升前段通常為大角度直線爬升方式，之后會(huì)逐漸過渡到小角度爬升。

3.大角度滾轉(zhuǎn)爬升

為克服大角度直線爬升的缺陷，可將模型調(diào)成大角度滾轉(zhuǎn)爬升的方式。這種調(diào)整方法通過修正模型在爬升過程中不斷抬頭的不穩(wěn)定姿態(tài)，達(dá)到穩(wěn)定爬升的目的。

為了克服模型抬頭的趨勢(shì)，應(yīng)使其在爬升的過程中有一個(gè)繞機(jī)身立軸向右的轉(zhuǎn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)可使爬升狀態(tài)中的模型低頭。例如—架模型爬升時(shí)機(jī)身縱軸同水平面成60°角，此時(shí)再繞機(jī)身立軸右轉(zhuǎn)，則縱軸會(huì)與水平面平行。如果轉(zhuǎn)180°，機(jī)頭就會(huì)變成向下俯沖狀態(tài)。具體的調(diào)整措施是增加右舵或右拉力線。

如方向轉(zhuǎn)動(dòng)和抬頭轉(zhuǎn)動(dòng)配合得當(dāng)，模型不僅不會(huì)拉翻，還能大體保持一個(gè)合適的爬升角。但若轉(zhuǎn)向角度太小，則不足以克服拉翻;轉(zhuǎn)向角度過大，又會(huì)導(dǎo)致模型平旋甚至下旋。

這種方法有一個(gè)副作用，就是會(huì)使原來向右傾斜的模型的右翼越來越低（相當(dāng)于繞縱軸向右滾轉(zhuǎn)）。為了抵消這一副作用，爬升過程中應(yīng)有一個(gè)繞機(jī)身縱軸向左的滾轉(zhuǎn)，調(diào)整方法是加大右翼的安裝角（俗稱“好扭”）。

滾轉(zhuǎn)爬升并不是十全十美的爬升方式。因?yàn)橛?種轉(zhuǎn)動(dòng)（抬頭、右轉(zhuǎn)、左滾），所以實(shí)際調(diào)整中很難做到完全同步。如果配合不當(dāng)，會(huì)影響模型的爬升高度或改出姿態(tài)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)茐呐郎壽E。

4.垂直爬升

垂直爬升是最好的爬升軌跡。其優(yōu)點(diǎn)主要有3個(gè)：第一，爬升路程最短，消耗的無效能量最少，可爭(zhēng)取最大的爬升高度。第二，垂直爬升無升力迎角，飛行速度不受穩(wěn)定爬升的限制。只要?jiǎng)恿ψ銐?，初始速度可以盡量提高。第三，阻力最小，可為提高爬升速度提供必要條件。

雖然垂直直線爬升有諸多優(yōu)點(diǎn)，但至今應(yīng)用很少，主要原因是調(diào)整上存在較大困難。首先，很難保證模型每次飛行時(shí)迎角都是無升力迎角。重心位置的變化、機(jī)翼尾翼的扭曲變形，都可能產(chǎn)生升力迎角。而只要產(chǎn)生微小的升力系數(shù)變化（無論正負(fù)），垂直爬升就不可能實(shí)現(xiàn)。其次，出手方向并不常見，需要重新適應(yīng)練習(xí)。

大角度爬升時(shí)模型可能出現(xiàn)的幾種飛行軌跡

采用垂直爬升方式的F1P模型