火箭助推滑翔機

劉譽然 江潔

摘 要：設計火箭助推滑翔機中的主要問題是確保所設計的滑翔機既能像火箭一樣爬升，又能像滑翔機一樣下滑。為實現這點，筆者采用了一些方法，設計制作了滑翔機模型，通過試飛后對原有模型做了一些調整與改善，使飛行時間加長。

關鍵詞：滑翔機；火箭助推；制作

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.216

0 引言

火箭助推模型滑翔機是一種用火箭發動機作為動力的模型飛機，體積較小、制作簡單，很容易普及。設計并制作火箭助推的滑翔機，利用飛行試驗檢驗滑翔機在火箭助推和空氣動力等載荷作用下的飛行性能和載重能力。

1 機翼的制作

1.1 選材與拼接

材料選用 3毫米厚輕木片，重量要輕、紋路要直。機翼由2塊完全相同的輕木拼接而成，中部長度為55毫米，一側機翼長度為230毫米。選橫紋輕木，越輕越好。這樣拼接的機翼重量小、強度大、不易變形。

1.2 翼形的選擇

翼形共分為以下幾種：（1）矩形翼（2）和緩的錐形翼（3）尖銳的錐形翼（4）制作難度高，最有效率的翼面應力分布，翼端至翼根同時失速，這也是天上最優美的翼面形式。

本設計采用和緩的錐形翼作為機翼的形狀。

1.3 尺寸計算

根據翼弦比計算展弦比，根據雷諾數的觀點，機翼越寬、速度越快越好，但還要考慮阻力的影響，短而寬的機翼誘導阻力會吃掉大部分的馬力，因此飛機要有適合的展弦比，展弦比 A 就是翼展 L 除以平均翼弦 b（A=L/b），L 與 b 單位都是公分，如果不是矩形翼，則把右邊上下乘以 L，得 A=L2/ S，S 是主翼面積，單位是平方公分，一般適合的展弦比在 5～7 左右。滑翔機沒有動力，采取高展弦比以降低阻力是唯一的方法。故設計出機翼如圖1。

對機翼的斷面形狀的打磨用銼或粗砂紙板將陰影部全部磨掉，然后用砂紙板把機翼的全部棱角磨圓滑，使之成為平凸翼型。注意后緣不宜過薄，后緣過薄會造成高速彈射時后緣抖動造成模型不能正常飛行。把手工鋸平放在中線上，來回拉鋸子將其鋸斷。

2 尾翼的制作

水平尾翼和垂直尾翼的材料均選用重量較輕的1.2-1.5毫米厚輕木片。機翼的平面形狀大體可以分成三種：矩形、梯形、橢圓形。論其氣動性能，橢圓形的最好、矩形最差。橢圓形機翼的翼尖誘導阻力比前兩都都小，有利于高速上升和滑翔，但制做比較費事，尤其是初學者不容易把它的形狀做得很準確，所以，一般多采用梯形機翼。因為它在制作和性能方面都具有優點。如果在梯形機翼的基礎上，將翼尖做成圓弧形的效果會更好。故本次制作采用采用梯形加圓角的圖形結構。確定垂直尾翼的面積。垂直尾翼是用來保證飛機的縱向穩定性的。垂直尾翼面積越大，縱向穩定性越好。

3 機身的制作

選用430mm×15mm×5mm木條一根，翼展和機身的比例一般是70--80%。先在中間切一刀，要直，然后從兩側的中間剖切，切完后的斷面形狀，深度大約為1mm左右。為防止制作者制作凹槽失誤，可先切凹槽，再切機身外形，這樣一個木條可提供兩次切凹槽的機會。

4 模型的裝配

用兩塊高度略小于1.5厘米的長木塊將機身夾住，使機身垂直于桌面保持不動。然后用砂紙將機翼與機身接觸的部位輕輕打磨出一個平面，以便于機身和機翼的粘接。將機翼放在機身上，同時用兩塊合適的木塊將機翼的兩側支起，調整機翼的位置使機翼的后緣與機身垂直，并且兩邊的長度相等。同時保持兩側機翼的角度也相等。用膠水先滴加在機翼的前緣與后緣處稍加固定，繼續進行角度等的測量，直到準確無誤后對機翼與機身的接觸部位進行加膠固定。膠水干后打磨掉多余的膠水，便于安裝加強片。 將加強片進行打磨，使加強片與機身和機翼緊密結合，外側無毛刺，用膠水粘接到相應的部位 尾翼的安裝先由水平尾翼后緣畫出與其垂直的中線，再由中線向其兩側畫出距中線1.5毫米的兩根平行線。將水平尾翼放在機身的后部使后緣與距機身末端為1厘米，同時機身正好壓住前面畫的三根線。用膠水粘接。將垂直尾翼放在機身的右側，后緣與機身的末端對齊，并與桌面和水平尾翼垂直，用膠水粘接。飛機的安裝完成。

5 試飛后的調整

（1）上升的高度并不是很明顯，問題在于有很大的阻力。在小于臨界迎角范圍內增大迎角，升力增大：超過臨界臨界迎角后，再增大迎角，升力反而減小。迎角增大，阻力也越大，迎角越大，阻力增加越多：超過臨界迎角，阻力急劇增大。根據以上理論依據調整迎角的大小。

（2）對機翼形狀的調整，這次選用緩和錐形和橢圓形機翼結合形狀。為了避免機翼與氣流夾角過大時，一邊機翼翼尖過早失速。因此在其中一只機翼的翼尖設計了一個調整片。也就是內機翼外端后緣，微微向下，也就增加了迎角，是升力增加，盤旋使得傾斜就減小，從而改善滑翔性能，還可提高模型的“吃”氣流性能，即遇到上升氣流時會減小盤旋半徑，抓住上升氣流不放。

（3）機翼具有0.5度正安裝角，改善了滑翔性能。

參考文獻：

[1]張煒.模型飛機的翼型與機翼[M].航空工業出版社，2007（10）.

[2]陳洪升，閆廣瑩，梁愷.介紹兩架火箭助推模型滑翔機[J].航空模型，2006（06）：58-59.

[2]李軍.火箭助推模型滑翔機[J].航空模型，2000（04）：19.