領航計算尺的制作研究

初赟基+楊重陽+李文凱+劉慶磊+楊一磊

【摘 要】為解決上課只能對照書本講解概念而無法直觀了解飛行員所使用的工具，我們仿制了一款領航計算尺，運用了VueScan、ICPrint和GTXRaster CAD等先進科學技術，實現了該領航尺的制作。這樣不僅可以加深學習印象，而且可以更好地掌握所學課程。

【關鍵詞】領航計算尺；教具；電子化

1 研究背景和意義

自制教具儀器是古今往來歷代科學家的優良傳統。任何一個科學預言必須用實踐來檢驗。無論是教師還是學生，使用自己自制的教具很熟練，很能夠說明問題，產生的效果很好，正像李政道教授所說的：“自己制作的教具，永遠比買來的好。”

自制教具，有利于培養學生的學習興趣，激發求知欲。在開展的課外科技活動中，結合實際問題，鼓勵學生動腦、動手做一做教具，學生成功時就會對學習產生興趣，體會學知識的好處，品嘗創造發明的樂趣，就會產生愛學習的想法，學習的主動性、求知與就會加強。通過開展這些低成本的實驗，還能培養學生熱愛科學的思想，開拓學生的眼界，擴大了知識面，學到了課堂上學不到的知識，彌補了課堂上的不足。

自制教具，有利于培養師生的創新意識和動手能力。如今提倡自制教具，不是因為教學條件困難才自制的，而是為了提高師生的動手能力、創新能力、創新意識、團隊合作等科學素養。有了好奇心，就有了創新的內在動力。自制教具從設想開始到動手設計、制作定性，要經歷思考、論證。從發現問題到設計出教具，師生的創新思維會得到培養，動手能力會得到提高。

空中領航是飛行技術專業的核心課程之一，非常強調與實際飛行的結合，服務于實際飛行。總覽國外航校，發現很多航校有一套非常實用的領航教學器材，例如領航計算尺，每次上課時，教員都運用大號的演示性領航計算尺給學生上課。而且學生也可以直接演示，比起自己拿一把尺進行計算，效果很好，根據有演示性。有些教具在價格上非常昂貴，例如學生使用的領航計算尺，紙質版的價格在20美元，金屬板的價格在30美元。這樣推算，可用于演示的領航計算尺的價格會更高。

2 研究方案

本項目以實用性為出發點，主要研制空中領航課程中領航計算尺的仿制，用于空中領航課程的教學。具體研究方案如下：

2.1 確定研制教具

（1）了解領航計算尺的工作原理；

（2）制定仿制步驟。

2.2 制作教具

（1）匯總和購買教具制作工具和材料。

（2）制作前準備。針對擬制作的教具，進行制作前準備，包括明確制作方案、實物剖析、設計樣品等環節。

（3）樣品制作。根據研制順序，制作教具。包括電腦繪圖、實物剪裁、樣品制作等步驟。

（4）成品制作。將樣品加工成成品，確保成品的質量，用于后續的反復使用。

2.3 驗收教具

（1）將制作的教具，用于案例分析，驗證教具的可行性。

（2）對于欠符合要求的教具，進行修改、完善。

2.4 研究內容

通過研究，了解領航計算尺正反面刻度的單位以及所測量的對象，其中正面包括時、分、秒、米、尺、公里、哩、公升、英加侖、美加侖、毫巴、公斤、磅、表高、表速、H修、V真、修正角、轉彎角度、前置角刻度、D/R、轉彎坡度、回轉角、真空速。反面：風角、風向、航路角、航向、偏流角。

2.5 制作步驟

（1）首先，先要先將領航計算尺進行拆分，注意不能損壞儀器，防止精確性遭到破壞。

（2）其次，將所拆分的部分掃描進電腦，制作可以等比例放大或等比例縮小的圖片，以便于根據自己的意愿控制飛行領航尺的大小。

（3）最后，將電腦中的圖片等比例放大或縮小后的圖片制作成實物，進行組裝。

3 制作主要步驟

3.1 掃描打印

制作領航計算尺需要運用到掃描儀器VueScan和打印軟件ICPrint。

VueScan擁有強大的功能和掃描選項，支持超越700掃描儀和209數碼相機原始文件，支持 200 種以上的底片類型，還具備在剪取圖像時制成關聯單、復雜的白色平衡算法、用于檢查物體表面暇疵的紅外線底片掃描、成批掃描、自動剪取圖像等等功能，大大提高了掃描的效率。

VueScan是著名的第三方底片掃描儀驅動程序，支持市場可見絕大多數型號的底片掃描儀，可以更為靈活地控制掃描過程，更深入地發掘硬件潛力，獲取色彩完美的高質量掃描結果。

ICPrint打印管理軟件從監控企事業單位員工打印行為出發點，以作業的全生命周期管理為設計理念，依托于通用打印驅動、分布式計算、數據加密、內容監控、身份鑒別等核心技術，該方案實現了打印權限、打印計費、內容監控、行政審批、強制水印、密級管理、刷卡打印等功能，從而達到規范管理，提升效率；降低打印成本；防范打印泄密的效果。

將原尺拆開，掃描到電腦上，并打印到硬紙板上。

3.2 電子化

為了方便制作不同型號的領航尺，防止簡單電腦掃描，使領航計算尺失真。我們使用了圖紙電子化的利器GTXRaster CAD系列。

美國GTX公司研制和開發的智能型光柵修改與全自動矢量化軟件系列。它使設計制造行業實現圖紙數據向電子數據的快速變換成為可能，為原有圖紙的利用提供了最有效、最經濟的手段。目前GTX軟件產品是全球最暢銷的矢量化軟件產品之一，軟件年銷售額超過四千二百萬美元，在圖紙電子化領域中，占世界領先地位。GTX采用圖標式工具箱，具有箭頭、幾何圖形、文字等智能識別功能，特別適合于工程機械、建筑設計、地圖繪測、GIS領域，在全球擁有許多高知名度的用戶。

3.3 組裝

組裝材料：鋁制紐扣、硬紙板、膠水等。將兩張硬紙板粘連在一起作為領航計算尺的主體，再用塑料將橢圓紙板面隔開，將長方形硬紙板安裝，這樣方便活動和讀熟，再用鋁制紐扣將圓形紙板固定在一起。由于制作難度過于復雜，將塑料透明板面省去（圖1）。

4 小結

這款領航計算尺制作不僅包含了對專業知識的領悟與掌握，還鍛煉了學生的動手能力。這款領航尺的制作成功不僅解決了教具難以普及的問題，還教會了參與進去的我們如何用自己的能力制作科學規范的工具。

[責任編輯：楊玉潔]