5iMX宗旨:分享遥控模型兴趣爱好

5iMX.com 我爱模型 玩家论坛 ——专业遥控模型和无人机玩家论坛(玩模型就上我爱模型,创始于2003年)
查看: 6429|回复: 56
打印 上一主题 下一主题

[3D机/KT机] 打造一架理想中的30级轻木3D机(超长)

  [复制链接]
跳转到指定楼层
楼主
发表于 2020-2-18 20:58 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
打造一架理想中的30级轻木3D
一、前言
自从入模,独爱3D机型,从小电动到汽油机各种折腾,随着对模型的了解,各种疑惑也是越来越多。比如:都是3D机型,各机型的操作手感却是截然不同,为什么有如此的差异呢?不解!有人说那是各有特色,也许吧。这句话放在哪里都应当是正确的,没毛病。但是我心目中的3D机型应当是把3D飞行的综合性能发挥到极致的,而不是像现在市场所常见的机型一样,各具特色。或者说市场上应当是这样的机型分布:综合性能极佳机型+各具特色的飞行性能的机型。这样才能满足广大模友的需求。
综合飞行性能优异的机型适用于大多数的模友。
各具特色飞行性能的机型适用于具有特殊需求的模友。
这样是不是更加合理呢?
本人财力有限,飞过的机型不多,从中没有找到我理想中的机型。通过逛市场,看图片,逛论坛,看介绍。很遗憾,一直没有遇到我的最爱,至少从理论上没有和我心意的机型。寻找……默默的寻找……..
近来飞场难找了,飞的也少了,有时间静下心来静静思考上面的事,忽有一天,突发奇想。自己造!!!
二、关于飞行那点儿事   
说来容易,真正做起来并不简单。首先让我们来熟悉一下飞行那些事。(纯理论,闲麻烦的直接跳过,并且这理论也只是我的理解,有不对的烦请指正)
在我看来炫酷的3D飞行就是把一些基本的飞行姿态,进行组合、变化而展现在我们眼前。只要模型能很好的完成这些基本的飞行姿态,那么我们就认为这模型是很完美的。
那么这些基本的飞行姿态,我认为应当是:
1:水平正倒飞。
2:左右正侧飞。
3:直线横滚(或者叫子弹滚)。
4:俯仰空翻。
5:垂直爬升与下降。
6:吊机。
针对于这些基本动作,怎样的机型才能更好的完成呢?我觉得应当从两方面考虑。
翼型的选择  ⑵模型气动布局的设计
首先对于翼型的要求,这个简单,共知的:1双凸翼型  2:翼弦长与翼厚比适中。关于这个我们不再废话。
    接下来对于气动布局的设计,重中之重。整机飞行性能的优劣全在这里。关于气动布局的设计见仁见智,各有各的道理。说甲的好,说乙的好,到底谁的好?谁也不知道!
本人斗胆,在这里定要分出个好坏!下面正式进入正题,我们一起来揭开气动布局的神秘面纱。
2.1水平正倒飞
2.1.1机翼布局
见下图

图一上单翼
我们让电机轴线的水平延长线通过平尾翼弦,当机翼的翼弦高于这个延长线时,我们叫它上单翼。


图二中单翼
我们让电机轴线的水平延长线通过平尾翼弦,当机翼的翼弦正好重合这个延长线时,我们叫它中单翼。
图三下单翼
我们让电机轴线的水平延长线通过平尾翼弦,当机翼的翼弦低于这个延长线时,我们叫它下单翼。
好了,概念交代清楚了,我们来看三种翼型分布的水平正飞。
2.1.2重心的影响

图四
上单翼正平飞时,模型重心低于机翼升力作用点(这点不一定,但大多数是这样,要看设计,如果不低于也不高于,效果等同于中单翼,这里我们假设它低于),此时相当于人用手提着水桶,水不容易洒,非常稳定。

图五
中单翼正平飞时,模型重心重叠于机翼升力作用点(这点不一定,要看设计,如果不重叠,效果等同于上单翼或下单翼,这里我们要求它重叠),此时相当于人用手捧着水桶,水不很容易洒,但也不是很稳定。

图六
下单翼正平飞时,模型重心高于机翼升力作用点(这点不一定,但大多数是这样,要看设计,如果不高于也不低于,效果等同于中单翼,这里我们假设它高于),此时相当于人用手举着水桶,水很容易洒,很不稳定。
这样对于重心的影响我们就得出了这样的结论:
水平正飞时,当机体重心低于升力点时,飞机处于最稳定的状态。这种情况大多数发生在上单翼机型。且随着差值的减小,这种稳定程度也减小。
水平正飞时,当机体重心高于升力点时,飞机处于最不稳定的状态。这种情况大多数发生在下单翼机型。且随着差值的减小,这种不稳定程度也减小。
水平正飞时,当机体重心重叠于升力点时,飞机处于上述两种状态的中间值。这种情况大多数发生在中单翼机型。
   对于水平倒飞,道理是一样的,只是上单翼倒飞时,效果等同于下单翼正飞。下单翼倒飞时等同于上单翼正飞。中单翼倒飞时与正飞相同。
上单翼正倒飞稳定性能偏差很大,正飞最稳,倒飞最不稳。
中单翼正倒飞稳定性能没有偏差,正倒飞性能一致。
下单翼正倒飞稳定性能偏差很大,正飞最不稳,倒飞最稳。
2.1.3风阻中心的影响
  先来说说机体的风阻中心。机体在迎风面所受到的各种阻力的中心。我们叫它风阻中心。这个中心点业余条件下基本没法找准,除非上风洞软件模拟,那样太复杂了。为了简化,这里我们把机体正投影的形心等同于风阻中心来看待,虽说有差异,但是已经非常接近了。
我们以电机拉力线所在的水平面作为参考面。
图七  上单翼
因为机翼正投影的面积在整个机体投影面积中占据相当大的比例。所以基本上机翼的高低决定了风阻中心的位置。
上单翼:风阻中心明显高于拉力线平面。
图八   中单翼
中单翼的风阻中心近似在拉力线平面上(为了对比方便,这里我们假设它在一个平面上)。对于图八我大概测量了一下。
图九
这个正面投影
图十
两种颜色线型所组成的图形面积,上部分299.47平方厘米,下部分279.06平方厘米。大概值,图形没勾的那么准。如果再勾上起落架及机轮,上下应当差不多。总体感觉还是下部风阻会大些,应当把电机拉力线再往下设计一点,遗憾的是这机子的头罩是成品头罩,没法变了,这是一个小小的遗憾之处吧。

图十一  下单翼
下单翼:风阻中心明显低于拉力线平面。
好了,对正面我们有了一个基本的概念了,下面我们来看侧面。
图十二
对于上单翼来说,风阻中心高于拉力线(这个不绝对,但大多数情况下是这样的,随着偏差值的增大,几率越高,当目视基本不能看出是上单翼布局时,风阻中心不高于拉力线的可能才存在),在电机拉力与风阻的共同作用下,飞机向前飞行时存在一个图示角度上,顺时针方向的扭矩。这是不能避免的,只要风阻中心不重叠于拉力线。这个扭矩就必定存在,只是大小的不同罢了。这个扭矩导致飞机有抬头的趋势,为了抵抗这个趋势。有以下三种解决方法:
1:让电机有一个下拉角度。
2:平尾设置负的安装角。
3:不予处理(一些CD的厂家甚至不知道需要处理),通过试飞时改变平尾活动面的0位,而达到想要的效果(实际就是0位时,使平尾活动面有一个负迎角)
这里多说几句,对于以上三种处理方式,不管哪一种,都只能减小上单翼这种抬头趋势,尽量做到低速飞行与高速飞行时,俯仰趋势达到我们能接受的程度,而不能随速度的增减同比例修正。
这是缺点,没办法。
图十三
对于中单翼,因为拉力线与风阻中心重叠,拉力大于风阻就往前飞,不上也不下。由于对称翼型在翼弦成水平状态时是不产生升力的,所以图示的角度是飞行速度无限大时才能发生的情况。正常飞行时机尾低,机头高,这样就存在了机翼迎角,这个迎角下产生的升力(这个升力是机翼、机身、平尾产生的升力和)等于机重就是平飞,当迎角过大时,升力大于机重,机体有升高的趋势时。平尾产生向上的升力加大。使平尾升高,减小了迎角,升力减小,升力趋向于机重。也就是说拉力线与风阻中心重叠的机型,有一个平飞时自动找平的特性,这个特性使得飞机能一直保持平飞,不管速度大小,只要不低于失速速度,他就是平飞。
图十四
下单翼翼型,对于这种翼型,把上单翼倒过来就是它。爷俩比JB,一个屌样。
风阻中心对上中下三种机翼布局的影响我们理清了。结论是:
水平正飞时,当机体风阻中心高于电机拉力线时,风阻对机体产生偏转力矩,这个力矩使飞机有抬头的趋势,风阻中心与电机拉力线偏差值越大抬头趋势越明显。为了修正这个抬头趋势,不论采取何种方法,都不能随速同步修正,只能在我们正常飞行速度范围内,达到我们可接受的程度,敏感玩家还是会感觉出低速与高速飞行时俯仰的差异。这种情况大多数发生在上单翼机型。
水平正飞时,当机体风阻中心重合于电机拉力线时,风阻不对机体产生任何偏转力矩。机体向电机的拉力方向前进,随着速度的增加,机翼迎角变小,但飞机始终处于正常的平飞状态。这种情况大多数发生在中单翼机型。
水平正飞时,当机体风阻中心低于电机拉力线时,风阻对机体产生偏转力矩,这个力矩使飞机有低头的趋势,风阻中心与电机拉力线偏差值越大低头趋势越明显。为了修正这个低头趋势,不论采取何种方法,都不能随速同步修正,只能在我们正常飞行速度范围内,达到我们可接受的程度,敏感玩家还是会感觉出低速与高速飞行时俯仰的差异。这种情况大多数发生在下单翼机型。
  风阻中心对倒飞的影响与正飞基本一致,
只是上单翼倒飞时就相当于下单翼正飞。
中单翼倒飞时与正飞相同。
下单翼倒飞时相当于上单翼正飞。
嗯,又理清了一个。下面我们接着来。
2.1.4右拉角的影响
我们都知道飞机螺旋桨在转动时,会对机体产生一个反扭力矩。
图十五
绿色箭头是螺旋桨的转向,红色箭头是机身转向。这样是平飞不了的,机身会旋转。为了抵消这个力矩有几种方法,比如:改变副翼0位,使副翼产生一个反向力矩。或者增大垂尾上部面积,利用桨气流在垂尾上的作用产生反力矩。设计时使得左机翼比右机翼大。共轴双桨。等等,很多种方法。目前大家普遍认为最好的方法就是改变电机的拉力线,使它有一个右拉角度。见下图
图十六
由于右拉角度的存在,使得桨气流扫过左右机翼的面积不同。这机的右拉是3度,所以看起来不是很明显。但是看左右机翼浅绿色线条所选中的,没有被桨气流扫过的面积,我们还是可以看出差别的。
写到这里我犹豫了一下,本来我们要说的是电机右拉对上中下三种机翼布局飞行姿态的影响,现在提到右拉,忍不住多说几句。
我查了查相关资料,我能找到的资料里,没有能把电机右拉如何抵消反扭这个问题,用通俗易懂的语言表述清楚的,在这里我就把我的理解尽量用简单易懂的语言表述一下。作为题外话吧。
题外话开始
借用一下网络图片,见下图:
图十七
即便没有电机右拉角,由于桨气流从机头到机尾是逆时针旋转的,这个旋转气流作用到机身上(机翼、垂尾、机身上的任何零部件)都会产生一个与螺旋桨转向相反的力矩。这个力矩虽说不大,但它是存在的,并且没到可以忽视的程度。这是抵抗反扭的一部分。电机安装了右拉角,这个力矩也是存在的。
图十八
这张图有意增大了右拉角。这样看着更方便。红色线条之间的部分,清楚的反应出了桨气流扫过机翼、机体、甚至平尾的面积。比我的真实图视觉效果好多了。
好了,我们接着说抵抗反扭的主角,气流。网络图片已经不适用了。还是用我自己的吧。
首先交代几个名词,别人可能不是这样定义。但这里就按我这个定义引用。
桨气流:螺旋桨产生的气流。
空气流:飞机飞行时,空气相对于飞机的运动气流。
  流:飞机飞行时,空气流在螺旋桨的作用下改变运动轨迹而形成的气流。
桨气流速度大于空气流时飞机才会有反扭。
桨气流速度大于空气流,且空气流速度大于0时,才会产生滑流。
下面看图:
图十九
滑流的正面视角,示意图,角度方向别较真儿。
图二十
滑流的左侧面视角。
图二十一
滑流与左机翼的夹角关系。滑流与左机翼翼弦的夹角大于空气流与左机翼翼弦的夹角(平尾、垂尾也是这样)。
想象一下,滑流与右机翼翼弦的夹角小于空气流与右机翼翼弦的夹角(平尾、垂尾也是这样)。
图二十二
见图二十一还是看图比较直观。
简单来说就相当于:对滑流而言左侧迎角大,右侧迎角小。
再结合图十七,左侧滑流扫过机翼的面积大,右侧滑流扫过机翼的面积小。
那么左机翼大的翼面积加大的迎角所产生的升力,就大于右机翼小的翼面积加小的迎角所产生的升力,这样形成了一个逆时针的转矩。这个转矩是抵抗反扭的主力。(同理平尾左右,垂尾上下也会形成抵抗反扭力矩,只是它相对于机翼来说小很多,大多数情况下人们不说它罢了)
桨气流的作用机理与滑流基本一样,它也会产生抵抗反扭力矩,也是因为相对较小,一般不提。
好了,我们小小的总结一下;
1:螺旋桨气流作用于机身各部位的静压力,产生抵抗反扭力矩。
2:滑流作用于机翼,产生抵抗反扭力矩。
3:滑流作用于垂尾、平尾,产生抵抗反扭力矩。
4:桨气流作用于机翼,产生抵抗反扭力矩。
5:桨气流作用于垂尾、平尾,产生抵抗反扭力矩。
以上我觉得2是重点。
题外话结束
图二十三
为了便于对比,我们把上中下机翼都装上,左侧视角看左机翼。
滑流对上单翼翼弦的迎角最大,滑流对中单翼翼弦的迎角次之,滑流对下单翼翼弦的迎角最小。
图二十四
再看看右机翼,注意与左侧相比迎角变负了哦。
滑流对上单翼翼弦的迎角最小,滑流对中单翼翼弦的迎角次之,滑流对下单翼翼弦的迎角最大。
图二十五
从这个角度看滑流扫过上中下三种翼型的分界线,能看出差异吗?
因为差异很小,可能看不出差异。没关系,我要表达的意思是
。因为中单翼翼弦水平面处于滑流的直径上,所以滑流扫过中单翼的翼面积最大。如果上单翼翼弦水平面与下单翼翼弦水平面距滑流直径的距离相等,那么滑流扫过上单翼与下单翼的面积相等,且小于中单翼。
细细品味,应当能够理解。
那么左机翼的升力就是
  上单翼小面积与大迎角,中单翼大面积与中迎角,下单翼小面积与小迎角。
右机翼的负向升力是:
  上单翼小面积与小迎角,中单翼大面积与中迎角,下单翼小面积与大迎角。
看出来了吧,上单翼与下单翼是相同的。
现在要看的是中单翼产生的反扭力矩大,还是下单翼(或上单翼)产生的反扭力矩大。也就是说:小面积小迎角与小面积大迎角产生的力矩大,还是大面积中迎角与大面积中迎角产生的力矩大?这个我也不知道,我也没有办法测量计算。
但是我们可以猜测。
正好手里有这样两架飞机,机型相同、级数相同、翼展、机长几乎相同,材料相同,只是一架翼弦与拉力线距离较大,另一架几乎重叠。见下图:
图二十六
图中上面的是偏差较大的那架飞机的电机架下板,下面的是另一架偏差很小的那架飞机的电机架上板。很凑巧,偏差大的飞机右拉角明显大于偏差小的飞机右拉。关于这事我琢磨了好长时间,为什么几乎所有的飞机参数都相同,却一个右拉大一个右拉小呢?所以就怀疑到这里了,一个翼弦偏差大,一个翼弦偏差小。但这只是疑问,不做定论,我们拿它当作一个变数吧,希望有人能解开。
还有一点,由于上单翼或者下单翼左右机翼的升力中心不在拉力线上,使得这个反扭力矩会造成飞机偏航,虽说很小,但毕竟存在。
那么我们就得出了下面的结论:
就电机右拉对水平正倒飞的影响这个问题来说,中单翼布局是最让人放心的,上单翼或者下单翼除了会产生很小偏航外,还存在抵抗反扭力矩大小的变数。
2.1.5小结
终于把正倒飞解释的差不多了,我们来个小结。
重心的影响:中单翼最佳。
风阻中心的影响:中单翼最佳。
右拉角的影响:中单翼最佳。
结论:水平正倒飞性能最佳的机型,一定出自重心、风阻中心、电机拉力线重叠的中单翼布局。(下文再提到中单翼就指这样三重合的机型)
2.2左右正侧飞
就我飞过的机型而言,侧飞脾性基本都有,或大或小,而且都不相同,或向远离操作者方向偏航,或向接近操作者方向偏航,或有机身正摆平的趋势,或有机身倒飞的趋势。这到底是怎么回事呢?

欢迎继续阅读楼主其他信息

57
发表于 2020-8-27 17:15 | 只看该作者
不错,很好!
56
发表于 2020-8-27 11:31 | 只看该作者
楼主,是否可以告知你这一套板材加切割大概多少钱,我也想做一套,非常喜欢
55
发表于 2020-7-7 13:47 | 只看该作者
支持楼主
54
发表于 2020-7-2 22:39 | 只看该作者
顶楼主,写的好,把我好多不懂的知识给讲清楚了。什么时候出个视频教程呀,直接教教我们用SolidWorks 画航模,你的qq多少能加一下,发一下你的图纸吗?你没有发一下的飞行视频?
53
发表于 2020-6-21 06:35 | 只看该作者
楼主的研究精神值得吾辈学习。

俯仰:
对称翼型需要迎角产生升力;
油门决定上升或下降率;
升降舵(平尾)决定主翼迎角;
迎角决定速度;
ansys 算一下就能知道飞机俯仰方向力矩,大概看出飞机的癖性。

偏航力矩:
螺旋桨滑流冲击垂尾;
反扭;
P效应;
陀螺进动。

在任何姿态下不存在操纵癖性的完美飞机是不存在的,只能做取舍。
来自微站
52
发表于 2020-6-20 19:04 | 只看该作者
ansys 解君愁
来自微站
51
发表于 2020-5-30 16:25 | 只看该作者
不错,很好!
50
发表于 2020-4-22 16:30 | 只看该作者
以前还安装全木的套材,现在都买成品了,但想想不装机是缺少了很大一部份属于航模的快乐
49
发表于 2020-4-22 15:49 | 只看该作者
好一个工匠精神,绝对工程师级别的,收藏了慢慢看,干货满满。好贴!
来自苹果客户端来自苹果客户端
48
发表于 2020-4-17 19:56 | 只看该作者
ltyitiaoyu 发表于 2020-4-17 11:56
只要切割件的话,倒是可以考虑。
我不知道你对组装轻木机的复杂性(极耗精力,极耗时间,极考验动手能力 ...

好的,我先准备准备相关知识
47
 楼主| 发表于 2020-4-17 11:56 | 只看该作者
thhb 发表于 2020-4-15 09:19
能有偿给切割一套吗?也想学着做做

只要切割件的话,倒是可以考虑。
我不知道你对组装轻木机的复杂性(极耗精力,极耗时间,极考验动手能力)是否有充分的心理准备。
你先到某宝了解一下切割件的价格,如果价格是在你的心里预期内,可以私信我。
46
发表于 2020-4-15 09:19 | 只看该作者
ltyitiaoyu 发表于 2020-4-10 17:40
不好意思。图纸不能分享。抱歉。

能有偿给切割一套吗?也想学着做做
45
发表于 2020-4-14 22:45 | 只看该作者
楼主威武!加油!同样摸索设计kt飞机!没楼主这么复杂!
来自安卓客户端来自安卓客户端
44
 楼主| 发表于 2020-4-10 17:40 | 只看该作者
wifen2000 发表于 2020-4-3 09:40
楼主方便给个图纸吗?

不好意思。图纸不能分享。抱歉。
43
发表于 2020-4-3 09:40 | 只看该作者
楼主方便给个图纸吗?
42
发表于 2020-4-2 09:53 | 只看该作者
粗略的看一遍,很强大的样子。五体投地
41
发表于 2020-3-17 22:25 | 只看该作者
认真的态度就会出精品!
40
发表于 2020-3-17 09:06 | 只看该作者
fwy882014 发表于 2020-3-9 15:49
首先赞和顶楼主,对世俗的观点敢于质疑且用证据去证明。特别是对舵机的出线位置质疑 。。。

但是忽略了  ...

说的有道理,赞同
39
 楼主| 发表于 2020-3-12 18:23 | 只看该作者
centermok 发表于 2020-3-11 21:45
想请教楼主:机翼放样后,如何或得截面?用剖面视图吗?还是怎么样处理?求教。

我是这样做的。

文件---从零件制作工程图



在哪里做截面,怎么个角度做。随便。
您需要登录后才可以回帖 登录 | 我要加入

本版积分规则

关闭

【站内推荐】上一条 /1 下一条

快速回复 返回顶部 返回列表