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        “相撲”3D模型飛機

        2017-05-22 22:37:24陳康生
        航空模型 2017年2期
        關鍵詞:方向舵升降舵模型飛機

        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,這種格斗術傳入日本,并逐漸成為日本的國技。

        最近美國航模愛好者設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,特別適合在學校操場、公園空地和室內體育館遙控飛行。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,初學者可用其入門練習遙控飛行。

        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?!跋鄵洹?D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模型飛機的基礎上,國外模友還創(chuàng)意設計了不同的造型,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;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絡下載模型圖紙。打開介紹“相撲”的網頁,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“頁面設置方式(S)”欄設置為“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,裝好后用手轉動螺旋槳,觀察它是否能自由轉動。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,防止調節(jié)器脫落。

        在“相撲”的設計中,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塑料或層板加工(圖22、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,電池插頭穿過機身與電調連接。

        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的鋰電池才達到設計要求。為了保證全機重心符合設計要求,也可在機頭處配重。

        在原始設計圖中,“相撲”3D模型飛機的重心在螺旋槳后25.4mm處。筆者經多次試飛,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。

        試飛和調整

        關于“相撲”3D模型飛機的試飛和調整,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換開關,以加大副翼舵量。

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

        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。

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