航模器材的总体介绍和基本飞行原理
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Re:航模器材的总体介绍和基本飞行原理
第四节 电动自由飞的制作
课前准备： 1. 制作“海鸥”电动自由飞至少两架，并试飞取得成功
2. 能解释使用中遇到的各种问题.
3. 上课前准备器材: 橡筋飞机和自由飞成品各一套. 要求每位学生准备两节新的碱性电池.(不可用5毛一节这类差电池, 老师自己可使用我公司配套生产的2500MAH的镍氢电池)
同学们, 前两节课我们分别和大家学习了手掷飞机和橡筋动力飞机的组装和飞行原理, 今天我们一起接触一下用 “电能”作为动力的电动自由飞.
大家可以先看一下我手上的这只 “海鸥”电动自由飞, 我先请几位同学来回答一下我的问题.
老师在此刻通过指点飞机的各部位叫学生说出名字以外(例如垂直尾翼, 副翼, 起落架等), 分别要求说出各部分的作用. 巩固前几课的知识点. 同时可引进 “螺距”这一新名词.
介绍 螺旋桨的直径和 “螺距”,
螺距: 螺旋桨按桨叶角旋转一周所前进的距离.( 具体可通过画图表示, 每个螺母的罗纹部分长度/罗纹数=该螺母的螺距) , 大部分螺旋桨为非等螺距桨, 即在桨叶每一个点的螺距各不相同)
大直径 小直径
大螺距 适合负载大发动机，效率高 平飞时拉力大，适合遥控特技飞机
小螺距 转速低，爬升时效率高，速度均匀 小动力，转速高
然后老师可以比较一下橡筋飞机和电动自由飞的螺旋桨, 问问同学们为什么两个螺旋桨的直径会有大小?
最后老师给出答案: 关键是动力来源的特性---橡筋飞机的螺旋桨是橡筋带动的,转速低,势必要求螺旋桨有较大的桨叶面积提供大的拉升力. 而带130马达的电动自由飞由于马达产生很高的转速(10000RPM: 每分钟10000转), 所以螺旋桨要求重量轻才能保证其高转速的运行.自由飞的螺距比橡筋的要小, 也是考虑到自由飞机舱重, 所以爬升时要保证9000RPM的转速,使其爬升到一定高度.
介绍到这里,老师可以问问同学为什么轮船的螺旋桨( 如果有订购 “极速号”遥控快艇或者其他带螺旋桨的海模, 可以事先准备几套成品让同学们思考为什么船类的推进螺旋桨是大面积的桨叶,而且有些是三叶桨甚至四叶桨,而飞机的螺旋桨往往是二叶桨.
答案: 首先是介质的不同, 水的密度是空气的600多倍, 螺旋桨在旋转时所受的阻力也是有600倍以上的差距, 在水中,要尽量的使螺旋桨转一圈所产生的推力尽可能的大,因为要求桨叶为大面积,桨数也可以为三叶桨. 而在空气中因为阻力小所以要使得螺旋桨的转速尽可能的高以提高飞行效率,因此采用较轻的二叶桨,很少出现多叶桨.
介绍完螺旋桨的知识以后开始制作 “海鸥”电动自由飞
顺序和前几节课相同, 自由飞的安装较为简单,要注意的几点有:
1. 机翼的左右翼片切勿搞错,装饰画可以先粘贴以保证美观,对称. 在把机翼粘到机头上时一定要仔细, 争取一次到位,左右对称中间无缝隙.
2. 垂直尾翼要粘贴到宽度宽的一端,水平尾翼一定要粘的左右对称.
3. 起落架要插紧.
安装完成后,老师先逐个做检查.
放飞: 还是按照 无动力投抛放飞观察飞行姿态 → 充电1分钟做小动力飞行(有问题立即修正) → 充电1分半做正式飞行
注意事项: 电动自由飞由于一旦成功放飞,飞行高度较高, 飞行时间也较长. 因此老师要事先选择好空旷的地方，比如足球场等作为放飞场地. 尽量选择草地以免降落时砸坏螺旋桨.
附:比赛规则
电动模型飞机（P1E） （国家体育总局审定）
定义：指以电动机提供动力，由空气作用在保持不变的翼面上而产生升力的航空模型。
分级：一级电动模型飞机（P1E-1）
二级电动模型飞机（P1E-2）
技术要求：
P1E-1-----动力电源最大标称电压为3伏充电电池。充电电池90秒（充电电压不大于6伏）
P1E-2-----动力电源最大标称电压为4.5伏充电电池。充电电池120秒（充电电压不大于9伏）
比赛时间: 每轮5分钟.
正式飞行:
P1E-1----满10秒的飞行
P1E-2----满15秒的飞行
留空时间:
P1E-1----每轮最大测定时间60秒; 每轮加时赛最长测定时间递增30秒.
P1E-2----每轮最大测定时间120秒; 每轮加时赛最长测定时间递增60秒.
允许手上起飞.自模型离手开始计时,模型着陆停止前进终止计时.
助手: 不设助手.
推荐器材: 中天模型出品 “海鸥”电动自由飞.
中天模型出品 “风之子”电动伞翼机. （制作过程可参考附图）
“风之子”制作要领：（“中天”伞翼也可参考）
1．三口的塑料件（机翼最前缘的塑料件）先用手用力掰开并反复几次，使这个塑料件的反弹力降低保证边梁制作完成后的笔挺。
2．毛竹在插入塑料件时应先试插，如果太紧就打磨（可用细砂纸），保证毛竹插到塑料件的凹槽底端。
3．骨架装好后要前后左右仔细检查是否有梁歪掉，如有通过适当调整竹竿（可拗几下）。
4．粘薄膜的时候可以先把双面胶的一头贴在桌面上，用重物把薄膜压平整，利用两点成一线原则把双面胶牢牢的贴到薄膜上。顺序是先贴中间再贴两边。模型制作完以后一定要做无动力飞行测试，如果滑翔姿态稳定有柔和说明制作已经基本成功。可在无风或微风的情况下做动力飞行。
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第五节 F1空气桨电动赛车的组装和竞赛(小学组)
课前准备： 1 、 组装F1车至少2套，熟悉组装过程。
2、 秒表一只，联系好篮球场地（或者其他平整地面的宽阔场地）
3、 课前通知学生每人需备五号电池两节(或者由学校统一购买电池)，十字螺丝刀一把。
同学们，前三节课我们主要是学习了空模类航模，今天我们要从空中降落到地面上，来一次小小的“F1车竞速赛”， 今天的课我讲解的将会比较少，关键是想培养大家的独立组装能力。(组装图见附表)
发完教材以后，老师开始记时，规定在15分钟内完成拼装（如不能完成者取消参赛资格）。
······（组装过程中，老师可巡视但尽量不要指点正误）
15分钟到，停止记时。
制作要领： 虽然是个比较简单的模型，但是也有以下几点需引起重视
1．学生很容易看都不看把前轮和轮毂装好，仔细对照图片看看是不是轮毂上下反了？ （塑料件的配合方面）
2．前轮的螺丝有没有拧紧？ （不能轻轻一掰就变方向）
3．后轮的轮轴是否插到孔的底端？（在运行中，不能出现后轮移动现象）
学生拿好F1车，随老师到达比赛场地。（场地为长方形,需预先划出起点线和终点线，长度为13M，宽度为1.5M）
5分钟的自由调整时间(微调前轮可控制精准度)
预赛开始:
规则: 按照学号每位学生在老师哨声吹响后发车(选择中心位置发), 中途如越出边框则视为被淘汰. 顺利到达终点者记录成绩.
取预赛前8名选手进入决赛.
决赛:
决赛场地为并排的两个长方形(尺寸与预赛相同), 选手在各自的场地发车. 采取一对一淘汰制, 预赛成绩第一名和第八名PK, 第二名和第七名PK,以此类推.
产生最后前4名后, 场地仍改为预赛的一个场地, 两辆车均在此长方形起点线发车, 发车后若出现 “追尾”事故, “肇事者”被淘汰出局. (若无法判断则重新发车)
最后决赛改为记时. (规则与预赛同), 三四名也进行最终计时.
决出F1车的 “舒马赫” , 给予奖励. 亚军,季军也分别给予物质奖励.
赛后语: 为了使F1车的速度倍增, 学生们可以通过改装130马达, 使用大电流放电电池, 甚至可以更换原有产品部分配件以减少重量. 而这些改装也正是航模
最大的乐趣所在,老师应充分调动学生的改装意识, 以自己为榜样(老师做的F1车必须是改装后的,而且速度也要超过所有学生以树立威信), 通过一辆再简单不过的小赛车开发同学们无限的想象空间. 此节航模课也可安排学生写赛后感言或者改装心得.
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航模器材的总体介绍和基本飞行原理
第六节“空中战士”电动线操纵飞机的组装和竞赛
课前准备： 1 制作1—2套“空中战士”（可参考教学光盘），并且能熟悉操作技巧（需勤练习）
2 在上课前把电瓶和充电器发给同学，并告知充电时间，上课时必须带来。
上课时把一套成品和一套散件均放于桌上，先介绍线操纵电动特技模型飞机（P2E-1）的定义：指以电动机为动力，以双线操纵并由空气动力作用在飞行中保持不变的翼面（操纵面除外）上而产生升力的航空模型。这种模型的目的是完成特技动作。技术要求：电源最大标称电压12伏特。电源可以外接，不得使用交流电源。操纵线长度不超过6米。内置电源的，可以使用附加的线控或遥控电源开关。
飞行原理（为该课重点，一定要讲解透彻！）原理的讲解分组装前和组装中两次，使同学们印象深刻。
操纵系统：是以两根线来操纵升降舵的上下，使飞机在一个半球上动作。当操纵者手向上抬，通过传动系统使升降舵朝上，气流经过后在机尾产生一向下的反作用力，对重心产生顺时针的力矩，使机头上翘，所以飞机上升；反之则下降。尽管只是这么一个控制，却可做出千变万化的特技飞行。
设计上的几个问题：由于飞机绕圆圈旋转，因此有两个问题必须解决：（1）向心力的来源：线控制最大的忌讳是向外的拉力不够，操纵线松软，一旦失去控制，飞机就会坠毁了。（2）浮力的平衡：流体力学告欣我们，浮力与速度平方成正比，而飞机以等角速率旋转，因外侧机翼相对半径大，所以速率大、浮力也大；内侧翼则浮力小，如此可能使外翼上抬，造成内倾而失去控制。为了摆脱上述现象，一般在设计上与一般飞机有很大的差异，它是不对称的
我们可以仔细观察这架“空中战士”，看看设计上有什么应该引起注意的地方
为了加大向外的拉力，大家可以看他的方向舵有向右（由机尾向机头看而定）偏10°，使在飞行时产生顺时针的力矩、机头外偏。（b）再观察马达的位置也有略微倾斜，有3度的外拉。（c）操纵线的支点放在重心之后，使飞机有向外的倾向。对于主翼左右浮力不同的平衡问题，右翼比左翼略短，使右翼面积小、浮力小。右翼翼端仔细看有一枚铁钉，主要作用也是把右翼压下去。
模型的飞行前调整
学生组装完成后，首先由老师作个初步检查，主要有以下几点：
1、通过目测检查，机翼和尾翼不应有扭曲，机翼与尾翼的安装角度应为零度，模型的重心位置应略微向前。
2、将操纵线拉直，并使操纵线保持与地面平行，操纵手柄处于平飞位置，模型的内机翼垂直对住操纵者，水平尾翼的舵面与水平面的夹角应为零度。否则要对操纵手柄内部的接线进行调节，直至舵面与水平面的夹角为零度为止。
3、可通过调整水平尾翼上的舵角调整片上的安装孔位置来调整飞行灵活度。（最下为最灵活反之则操纵迟钝）
飞行指南
飞好特技动作的关键是操纵手柄杆量的适当与及时，这主要是通过长期的实际飞行训练才能真正掌握的。在飞行过程中要保持手臂伸直、手腕放松，并且尽量使手臂与操纵线保持在一条直线。初学者在操纵特技飞行时，往往会因为手腕动作太大，而导致操纵过量。其实正常的起飞、平飞、着陆等动作要求手腕动作很小，用手臂上下移动这点杆量就足够了。
平飞（包括倒飞）时，主要也是靠手臂上下移动来修正舵面，以抵消风和气流对模型的干扰。 做好圆动作的关键是根据模型在圆周的各个位置，给出不同的杆量予以修整。在做圆动作时，要切记手心的方向千万不能改变，运动的只是手腕和手臂。初学者在做这个动作时，往往会不自觉的将手心逐渐向上翻转，从而造成筋斗翻到一半而不再作圆周运动，变成了过顶动作，或者变成倒飞姿态后，再转回来形成过顶。因此，作为初学筋斗者，宁可将手心略微向下，并且手臂要跟随模型作圆周运动。
基本练习：
１．以左脚为圆心，右脚和人体围绕左脚旋转。要求：旋转过程中左脚脚尖部位不能离地。每旋转一周，右脚完成2～3步动作。
2、 伸直右手臂，右手握拳，以左脚为圆心旋转。
要求： 右手拳心轴线垂直地面，拳与肩等高。右手臂与身体在一条直线上，即右手臂向身体的右侧方向伸直。旋转过程中，右手臂不能上下晃动，应始终保持在同一高度。旋转过程中，眼睛平视右手臂方向。飞行中发生松线的应对措施迅速曲臂、后引操纵手柄，身体同时后退，恢复绷紧操纵线的张力。万一发生失控，要尽快关闭电源开关，并尽可能设法解救模型飞机。
第一节课，练习的时候一定要注意安全，飞行区内不可有障碍物。老师应该准备一架做过保护措施的飞机（在机头机身包扎多道透明胶以加强抗摔力）让同学们依次示范。不可进行多机练习。
结业竞赛： 1 定点着落（可参考光盘内容）
2． 特级飞行：允许1名助手进场，助手不得操纵模型。.比赛时间4分钟。超过比赛时间的动作不予评分。.模型离地即为正式飞行。.特技动作应按规定顺序进行。动作之间至少平飞2圈。飞行中，每名裁判员对每个动作按10分制评分，可用0.5分。评分乘以动作难易系数为该动作的得分。不按顺序做的动作不予记分。漏做、补做的动作不予记分。不举手的动作不予计分。比赛组织者必须指定至少3名裁判员评分，比赛成绩为3名裁判员评分的和为比赛成绩。比赛进行2轮，以成绩较高的一轮得分为个人竞赛成绩，若有成绩相同者，以两轮成绩之和排列名次。 小学生P2E-1特技动作见下表：
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顺序
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名称 |
动 作 要 领 |
系数 |
最大得分 |
|
1 |
起飞 |
滑跑2~5M，以稳定的小角度爬升，至1.5M转入平飞。爬升过程不小于1/4圈。 |
2 |
20 |
|
2 |
平飞 |
平飞2圈，高度1.5M，波动范围不大于±0.3M。 |
2 |
20 |
|
3 |
爬升 |
平飞进入。爬升角45度。上升到45度线改为高平飞。 |
2 |
20 |
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4 |
俯冲 |
45度高平飞进入，俯冲角45度。到1.5M高度改为平飞。 |
2 |
20 |
|
5 |
内筋斗 |
从正常平飞高度开始，做1个圆滑而柔和的筋斗。筋斗底部在正常平飞高度，顶部在45度仰角线上。然后改为平飞。 |
2 |
20 |
|
6 |
着陆 |
平飞进入，停车后以小角度下滑，平稳接地滑行。粗暴着陆导致拿大顶或损坏模型者判零分。 |
2 |
20 |
|
合 计 |
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12 |
120 |
中学生P2E-1特技动作见下表：
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顺序 |
名称 |
动 作 要 领 |
系数 |
最大得分 |
|
1 |
起飞 |
滑跑2~5M，以稳定的小角度爬升，至1.5M转入平飞。爬升过程不小于1/4圈。 |
2 |
10 |
|
2 |
平飞 |
平飞2圈，高度1.5M，波动范围不大于±0.3M。 |
2 |
10 |
|
3 |
单过顶 |
从正常平飞高度开始，进入垂直上升和俯冲，飞越运动员头顶正上方。将底圆一分为二，然后改为正常平飞高度。 |
3 |
20 |
|
4 |
内筋斗 |
从正常平飞高度开始，做1个圆滑而柔和的筋斗。筋斗底部在正常平飞高度，顶部在45度仰角线上。然后改为平飞。 |
3 |
20 |
|
5 |
着陆 |
平飞进入，停车后以小角度下滑，平稳接地滑行。粗暴着陆导致拿大顶或损坏模型者判零分。 |
2 |
20 |
|
合 计 |
|
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12 |
120 |
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