初級(jí)橡筋動(dòng)力模型調(diào)試經(jīng)驗(yàn)談

董洪峰

2019年1月，昆山俊龍青少年科技社團(tuán)組織了10多位科技教師，赴江西吉安開(kāi)展了為期一周的科技教師實(shí)踐能力（航空模型）專項(xiàng)培訓(xùn)班。除了航空模型理論學(xué)習(xí)外，還組織老師們進(jìn)行了彈射和橡筋動(dòng)力兩款模型飛機(jī)的制作和調(diào)試。在這一實(shí)踐過(guò)程中，筆者發(fā)現(xiàn)，在廣大基層學(xué)校開(kāi)展航空模型普及教育時(shí)，因?yàn)殚L(zhǎng)期使用套材，老師們對(duì)一些基礎(chǔ)知識(shí)并沒(méi)有了解和掌握，所以在模型的調(diào)整試飛中經(jīng)常出現(xiàn)一些具有普遍性的問(wèn)題。

作為一項(xiàng)在學(xué)校開(kāi)展得比較普及的航空模型項(xiàng)目，橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)在“飛北”等全國(guó)青少年航空航天模型教育競(jìng)賽中設(shè)有多個(gè)相關(guān)項(xiàng)目，深受廣大基層老師和學(xué)生的喜愛(ài)。這些項(xiàng)目往往采用套材化的器材，在普及推廣、降低制作難度方面起到了積極作用。但過(guò)于成品化的器材，使老師和學(xué)生養(yǎng)成了“快餐式”的組裝飛行習(xí)慣，減弱了學(xué)生對(duì)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)飛行原理的學(xué)習(xí)效果，也讓他們失去了探索調(diào)試模型的樂(lè)趣。

為此，筆者結(jié)合自己多年來(lái)從事航空模型輔導(dǎo)工作的經(jīng)歷以及在基層指導(dǎo)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)項(xiàng)目的體會(huì)，以“飛北”比賽中使用的幾款模型為重點(diǎn)，分享初級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)調(diào)試中的一些經(jīng)驗(yàn)，希望對(duì)從事這項(xiàng)工作的老師有所幫助和借鑒。

一、模型的分類和規(guī)定

橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)是指由橡筋材料提供動(dòng)力，通過(guò)空氣動(dòng)力作用為翼面（保持不變，不包括撲翼機(jī)）提供升力的一種航空模型。即模型通過(guò)釋放預(yù)先繞制的橡筋帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)力向前運(yùn)動(dòng)，利用機(jī)翼在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的升力在空中飛行，然后轉(zhuǎn)入滑翔。以模型留空時(shí)間的長(zhǎng)短評(píng)判成績(jī)。

按照中國(guó)航空運(yùn)動(dòng)協(xié)會(huì)制定的比賽規(guī)則，橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)分為F1B（國(guó)際級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)）、P1B-2（二級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)）、P1B-1（一級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)）、P1B-0（零級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)）等幾個(gè)級(jí)別。

F1B國(guó)際級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)規(guī)定：升力面積17-19平方分米、不合橡筋的模型重量不小于200克、橡筋加潤(rùn)滑劑后的最大重量為30克，可以使用無(wú)線電操縱，但僅限于在迫降階段使用。全國(guó)航空航天模型錦標(biāo)賽設(shè)有此項(xiàng)目。

F1B國(guó)際級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)出手瞬間

全國(guó)青少年比賽中的P1B-2橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)

P1B-2二級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)規(guī)定：最小飛行重量80克、動(dòng)力橡筋最大重量8克。全國(guó)青少年航空航天模型錦標(biāo)賽設(shè)有這個(gè)項(xiàng)目。另外，國(guó)際比賽中還有FlG項(xiàng)目，規(guī)定動(dòng)力橡筋最大重量為10克。

P1B-1一級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)規(guī)定：最小飛行重量40克、動(dòng)力橡筋最大重量4克;P1B-0零級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)規(guī)定：最小飛行重量16克、動(dòng)力橡筋最大重量2克。這兩個(gè)項(xiàng)目一般在省、市級(jí)比賽或地方普及活動(dòng)中設(shè)項(xiàng)，統(tǒng)稱為初級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)。

初級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)是在基層活動(dòng)中開(kāi)展最普遍的項(xiàng)目，許多模型廠家根據(jù)相關(guān)比賽規(guī)則開(kāi)發(fā)了眾多商品套材。“飛北”比賽中，就設(shè)有4個(gè)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)項(xiàng)目，除撲翼機(jī)外，橡筋動(dòng)力模型滑翔機(jī)競(jìng)時(shí)賽和P1B-1橡筋動(dòng)力模型滑翔機(jī)競(jìng)時(shí)賽都屬于初級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)項(xiàng)目。

初級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)項(xiàng)目在各地普及類比賽和活動(dòng)中開(kāi)展非常普遍

P1B-1橡筋動(dòng)力模型滑翔機(jī)競(jìng)時(shí)賽現(xiàn)場(chǎng)

在“飛北”比賽中，橡筋動(dòng)力模型滑翔機(jī)競(jìng)時(shí)賽采用的模型全長(zhǎng)400毫米、翼展500毫米、重量28克、動(dòng)力橡筋4克;P1B-1橡筋動(dòng)力模型滑翔機(jī)競(jìng)時(shí)賽規(guī)定的模型翼展不大于650毫米、飛行重量不小于40克。動(dòng)力橡筋限用國(guó)產(chǎn)橡筋，在比賽時(shí)統(tǒng)一發(fā)放，每根重量小于3克，且需裝在機(jī)身內(nèi)部。往年比賽中的模型重量為30克、配重塊6克、橡筋重量4克，2019年比賽規(guī)則將有所調(diào)整。

橡筋動(dòng)力模型螺旋槳的右拉

對(duì)于“飛北”比賽中使用的空心塑料管機(jī)身，可用砂紙板把端口向下、向右打磨出斜口。

二、拉力線在模型飛行中的作用

橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)的拉力線是指螺旋槳軸線與模型機(jī)身軸線之間的夾角，向右前方延伸的角度是右拉角，向前下方延伸的角度是下拉角，分別簡(jiǎn)稱為右拉和下拉。

在橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)的設(shè)計(jì)和調(diào)整中必須考慮模型機(jī)頭的下拉和右拉問(wèn)題。許多輔導(dǎo)老師不注意或不了解模型下拉和右拉的作用，導(dǎo)致模型在飛行和調(diào)整中問(wèn)題頻發(fā)。

機(jī)頭的下拉是為了解決模型飛機(jī)初始階段動(dòng)力強(qiáng)勁，螺旋槳產(chǎn)生的拉力比較大，使其容易拉翻的現(xiàn)象（《航空模型》2019年第三期76頁(yè)在論述爬升時(shí)對(duì)此有詳細(xì)介紹）。對(duì)于橡筋動(dòng)力模型來(lái)說(shuō)下拉角度一般在1°-1.5°。

P1B-1項(xiàng)目中的套材已做好下拉和右拉，若試飛時(shí)發(fā)現(xiàn)拉力線不夠，可在底座和槳座間墊上薄片。

放飛模型時(shí)，一般采取向右傾斜模型的手法以抵消螺旋槳的反扭矩。

機(jī)頭的右拉則是為了解決螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶來(lái)的反扭矩。放飛模型時(shí)，一般采取向右傾斜模型以抵消螺旋槳順時(shí)針向右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)機(jī)身產(chǎn)生的向左的反作用力矩，防止模型繞縱軸向左側(cè)傾斜。對(duì)于使用右手放飛，且模型已調(diào)整為右上升右盤旋的姿態(tài)，如果右拉不夠，容易造成模型出手后向左偏轉(zhuǎn)失速，導(dǎo)致飛行失敗，即使模型后續(xù)能夠改出繼續(xù)爬升，也會(huì)損失很大的高度，影響留空時(shí)間。機(jī)頭右拉角度約在1°-3°之間，一般根據(jù)模型的氣動(dòng)布局和機(jī)頭到機(jī)翼前緣之間的尺寸來(lái)確定。

對(duì)于桿身模型飛機(jī)，可以將機(jī)身木桿的上部和左側(cè)削去約1毫米再將機(jī)頭套件插入待試飛調(diào)整合適后用膠水固定。在“飛北”比賽中，橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)的機(jī)身?xiàng)U為空心塑料管可用砂紙板把端口向下、向右打磨出斜口，再套入機(jī)頭套用膠固定。P1B-1項(xiàng)目使用的套材，在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)做好了下拉和右拉，試飛時(shí)如果覺(jué)得拉力線不夠，可以用薄片墊在底座和槳座之間。

若發(fā)現(xiàn)模型頭重，可前移翼臺(tái)，使重心向前移動(dòng)。

若發(fā)現(xiàn)模型頭輕，可前移翼臺(tái)，使重心向后移動(dòng)。

三、重心位置的調(diào)整方法

在初級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)套材中，往往會(huì)標(biāo)注模型的重心位置（或是機(jī)翼翼臺(tái)與機(jī)頭的距離）。但在實(shí)際試飛時(shí)，仍要觀察模型的滑翔姿態(tài)。如出現(xiàn)重心靠前或靠后的情況，可以通過(guò)移動(dòng)翼臺(tái)位置的方法解決。

如果重心偏前，模型滑翔時(shí)下滑角度過(guò)大，可以將翼臺(tái)向前（機(jī)頭）移動(dòng)，以增加尾力臂長(zhǎng)度，使模型重心后移;如果重心偏后，模型滑翔時(shí)出現(xiàn)波狀飛行，可以將翼臺(tái)向后移動(dòng)，以減小尾力臂長(zhǎng)度，使模型重心前移。

調(diào)整好重心位置后，用膠水將翼臺(tái)固定。如果考慮到拆裝不用膠水粘接，則要用記號(hào)筆做好標(biāo)識(shí)，每次飛行前再進(jìn)行檢查。

模型試飛時(shí)的幾種情況

根據(jù)模型的飛行姿態(tài)對(duì)拉力線、方向舵和翼尖迎角進(jìn)行調(diào)整。

四、爬升軌跡和滑翔姿態(tài)

橡筋動(dòng)力模型初期是以較大的速度爬升的，隨著橡筋扭力的緩緩釋放，爬升動(dòng)力逐漸減小，最后轉(zhuǎn)入滑翔姿態(tài)。在這個(gè)過(guò)程中，需要統(tǒng)籌考慮模型的拉力線和方向舵、機(jī)翼翼尖迎角的調(diào)整。

在調(diào)整拉力線的同時(shí)，小動(dòng)力試飛可通過(guò)方向舵調(diào)整模型的盤旋半徑。隨著動(dòng)力逐漸加大，模型有可能出現(xiàn)因起飛初期動(dòng)力較大爬升半徑變小的情況，甚至直接右旋墜地。此時(shí)，可采取以下方式進(jìn)行調(diào)整：

1.減小右拉角度;

2.減小方向舵;

3.增大機(jī)翼翼尖迎角。

按上述方法反復(fù)試飛，直到找出拉力線、方向舵和冀尖迎角的最佳配合。

橡筋的打結(jié)方法

小選手們“發(fā)明”的各種繞制橡筋的方法

五、橡筋的處理和繞法

橡筋動(dòng)力模型的動(dòng)力橡筋在使用前進(jìn)行處理，既有利于延長(zhǎng)使用壽命，又能更好、更大地釋放能量，得到強(qiáng)勁的動(dòng)力，使模型爬升更高、留空時(shí)間更長(zhǎng)

無(wú)論使用進(jìn)口橡筋，還是用模型套材里配備的橡筋，首先必須用中性肥皂進(jìn)行洗滌，把像筋表面的滑石粉清洗干凈，然后晾干;接下來(lái)，把晾干的橡筋打結(jié)后涂上潤(rùn)滑油?？梢杂霉枘z油或護(hù)發(fā)素做潤(rùn)滑油，后者易于購(gòu)買和清洗，在各種普及活動(dòng)中使用廣泛。但必須注意，上完潤(rùn)滑油的橡筋切不可超過(guò)比賽規(guī)則中對(duì)橡筋最大重量的限制。

橡筋的打結(jié)方法可參照上圖

比賽中，用手搖鉆將橡筋拉長(zhǎng)繞制，能夠增加圈數(shù)，延長(zhǎng)動(dòng)力時(shí)間，提高飛行成績(jī)這種方法需要在助手的配合下完成，或使用專門設(shè)計(jì)制作的繞制橡筋裝置。因?yàn)椤帮w北”比賽規(guī)定不設(shè)立助手，繞橡筋和放飛都必須由選手自己獨(dú)立完成，所以小選手們“發(fā)明”了各種繞制橡筋的方法，不僅具有創(chuàng)造性，而且切實(shí)有效。

總之，在開(kāi)展航空模型普及活動(dòng)時(shí)，要遵循模型飛行的基本原理。即使是簡(jiǎn)單的初級(jí)橡筋動(dòng)力模型飛機(jī)套材，也要認(rèn)真鉆研、仔細(xì)研究，才能取得更好的飛行成績(jī)。