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遥控飞机的制作

遥控飞机的制作原理 第一章基础物理 本章介绍一些基本物理观念,在此只能点到为止,如果你在学校已上过了或没兴趣学,请跳过这一章直 第一节速度与加速度 速度即物体移动的快慢及方向,我们常用的单位是每秒多少公尺﹝公尺/秒﹞ 加速度即速度的改变率,我们常用的单位是﹝公尺/秒/秒﹞,如果加速度是负数,则代表减速。 第二节牛顿三大运动定律 第一定律:除非受到外来的作用力,否则物体的速度v会保持不变。 没

有受力即所有外力合力为零,当飞机在天上保持等速直线飞行时,这时飞机所受的合力为零,与一般 当飞机降落保持相同下沉率下降,这时升力与重力的合力仍是零,升力并未减少,否则飞机会越掉越快。 第二定律:某质量为 m 的物体的动量p mv变化率是正比于外加力 F 并且发生在力的方向上。 此即著名的 Fma 公式,当物体受一个外力后,即在外力的方向产生一个加速度,飞机起飞滑行时引擎 是产生向前的加速度,速度越来越快阻力也越来越大,迟早引擎推力会等于阻力,于是加速度为零,速度不 此时早已飞在天空了。 第三定律:作用力与反作用力是数值相等且方向相反。 你踢门一脚,你的脚也会痛,因为门也对你施了一个相同大小的力 第三节力的平衡 作用于飞机的力要刚好平衡,如果不平衡就是合力不为零,依牛顿第二定律就会产生加速度,为了分析方 Y、Z 三个轴力的平衡及绕 X、Y、Z 三个轴弯矩的平衡。 轴力不平衡则会在合力的方向产生加速度,飞行中的飞机受的力可分为升力、重力、阻力、推力﹝如图 提供,推力由引擎提供,重力由地心引力产生,阻力由空气产生,我们可以把力分解为两个方向的力,称 还有一个 z 方向,但对飞机不是很重要,除非是在转弯中﹞,飞机等速直线飞行时 x 方向阻力与推力大小相 方向合力为零,飞机速度不变,y 方向升力与重力大小相同方向相反,故 y 方向合力亦为零,飞机不升降, 飞行。 弯矩不平衡则会产生旋转加速度,在飞机来说,X 轴弯矩不平衡飞机会滚转,Y 轴弯矩不平衡飞机会偏 飞机会俯仰﹝如图 1-2﹞。 第四节伯努利定律 伯努利定律是空气动力最重要的公式,简单的说流体的速度越大,静压力越小,速度越小,静压力越大般是指空气或水,在这里当然是指空气,设法使机翼上部空气流速较快,静压力则较小,机翼下部空气流速两边互相较力﹝如图 1-3﹞,于是机翼就被往上推去,然后飞机就飞起来,以前的理论认为两个相邻的空气端往后走,一个流经机翼的上缘,另一个流经机翼的下缘,两个质点应在机翼的后端相会合﹝如图 1-4﹞,觉如依上述理论,上缘的流速不够大,机翼应该无法产生那么大的升力,现在经风洞实验已证实,两个相邻翼上缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘﹝如图 1-5﹞。 我曾经在杂志上看过某位作者说飞机产生升力是因为机翼有攻角,当气流通过时机翼的上缘产生”真空空吸上去﹝如图 1-6﹞,他的真空还真听话,只把飞机往上吸,为什么不会把机翼往后吸,把你吸的动都不听到的错误理论有时叫做理论,这理论认为空气的质点如同一般打在机翼下缘,将动量传给机翼,这的分量于是产生升力,另一个分量往后于是产生阻力﹝如图 1-7﹞,可是克拉克 Y 翼及内凹翼在攻角零度时也理论该二种翼型没有攻角时只有上面”挨”,应该产生向下的力才对啊,所以机翼不是风筝当然上缘也 伯努利定律在日常生活上也常常应用,最常见的可能是喷雾杀虫剂了﹝如图 1-8﹞,当压缩空气朝 A 点 B气速度增大静压力减小, 点的大气压力就把液体压到出口, 刚好被压缩空气喷出成雾状,读者可以在家里用压缩空气就靠你的肺了,表演时吸管不要成 90 度,倾斜一点点,以免空气直接吹进管内造成皮托管效应, 第一节翼型介绍 飞机最重要的部分当然是机翼了,飞机能飞在空中全靠机翼的浮力,机翼的剖面称之为翼型,为了适应航空前辈们发展了各种不同的翼型,从适用超音速飞机到手掷滑翔机的翼型都有,翼型的各部名称如﹝图 3当多的单位及个人做有系统的研究,与模型有关的方面比较重要的发展机构及个人有: 1NACA:国家航空咨询委员会即美国太空总署﹝NASA﹞的前身,有一系列之翼型研究,比较有名的翼型及”六位数”翼型,其中”六位数” 翼型是层流翼。 2易卜拉:易卜拉原先发展滑翔机翼型,后期改研发模型飞机翼型。 3渥特曼:渥特曼教授对现今真滑翔机翼型有重大贡献。 4哥庭根:德国一次大战后被禁止发展飞机,但滑翔机没在禁止之列,所以哥庭根大学对低速﹝低雷诺系列的研究,对遥控滑翔机及自由飞﹝无遥控﹞模型非常适用。 5班奈狄克:匈牙利的班奈狄克翼型是专门针对自由飞模型,有很多翼型可供选择。 有些翼型有特殊的编号方式让你看了编号就大概知道其特性,如 NACA2412,第一个数字 2 代表中弧线最个数字 4 代表最大弧高在前缘算起 40的位置,第三、四数字
12 代表最大厚度是弦长的 12,所以 NACA00字都是 0,代表对称翼,最大厚度是弦长的 10,但要注意每家命名方式都不同,有些只是单纯的编号。 因为翼型实在太多种类了,一般人如只知编号没有坐标也搞不清楚到底长什么样,所以在模型飞机界称以下几类﹝如图 3-2﹞: 1全对称翼:上下弧线均凸

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