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,请跳过这一章直接往下看。
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,与一般人想象不同的是,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F=ma 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推力大于阻力,于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,速度不再增加,当然飞机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,为了分析方便我们把力分为X、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1-1﹞,升力由机翼提供,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x 及y 方向﹝当然还有一个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同方向相反,故x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,所以会保持等速直线飞
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航、Z轴弯矩不平衡飞机会俯仰﹝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,这里说的流体一般是指空气或水,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,机翼下部空气流速较慢,
静压力较大,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质点同时由机翼的前端往后走,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﹞,经过仔细的计算后发觉如依上述理论,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,两个相邻空气的质点流经机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”,于是机翼被真空吸上去﹝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,把你吸的动都不能动,还有另一个常听到的错误理论有时叫做子弹理论,这理论认为空气的质点如同子弹一般打在机翼下缘,将动量传给机翼,这动量分成一个往上的分量于是产生升
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
角零度时也有升力,而照这子弹理论该二种翼型没有攻角时只有上面”挨子弹”,应该产生向下的力才对啊,所以机翼不是风筝当然上缘也没有所谓真空。
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点喷去,A点附近的空气速度增大静压力减小,B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,读者可以在家里用杯子跟吸管来试验,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,效果会更好。
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,为了适应各种不同的需要,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3-1﹞,100年来有相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,比较有名的翼型是”四位数”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﹝低雷诺数﹞飞机翼型有一系列的研究,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代表中弧线最大弧高是2%,第二个数字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NACA0010,因第一、二个数字都是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呼翼型一般常分成以下几类﹝如图3-2﹞:
1全对称翼:上下弧线均凸且对称。
2半对称翼:上下弧线均凸但不对称。
3克拉克Y翼:下弧线为一直线,其实应叫平凸翼,有很多其它平凸翼型,只是克拉克Y翼最有名,故把这类翼型都叫克拉克Y翼,但要注意克拉克Y翼也有好几种。
4S型翼:中弧线是一个平躺的S型,这类翼型因攻角改变时,压力中心较不变动,常用于无尾翼机。
5内凹翼:下弧线在翼弦在线,升力系数大,常见于早期飞机及牵引滑翔机,所有的鸟类除蜂鸟外都是这种翼型。
6其它特种翼型。
以上的分类只是一个粗糙的分类,在观察一个翼型的时候,最重要的是找出它的中弧线,然后再看它中弧线两旁厚度分布的情形,中弧线弯曲的方式、程度大至决定了翼型的特性,弧线越弯升力系数就越大,但一般来说光用眼睛看非常不可靠,克拉克Y翼的中弧线就比很多内凹翼还弯。
第二节飞行中之阻力
如何减少阻力是飞机设计的一大难题,飞行中飞机引擎的推力全部用来克服阻力,如果可以减少阻力则飞机可以飞得更快,不然可以把引擎改小减少重量及耗油量,拿现代私人小飞机与一次大战战斗机相比,引擎大约都差不多一百多匹马力,现代私人小飞机光洁流线的机身相对于一次大战战斗机整架飞机一堆乱七八糟的支柱与张线,现代飞机速度几乎是它前辈的一倍,所以减少阻力是我们设计飞机时需时时刻刻要注意的,我们先要了解阻力如何产生,一架飞行中飞机阻力可分成四大类:
1磨擦阻力:空气分子与飞机磨擦产生的阻力,这是最容易理解的阻力但不很重要,只占总阻力的一小部分,当然为减少磨擦阻力还是尽量把飞机磨光。
2形状阻力:物体前后压力差引起的阻力,平常汽车广告所说的风阻系数就是指形状阻力系数﹝如图3-3﹞,飞机做得越流线形,形状阻力就越小,尖锥状
的物体形状阻力不见得最小,反而是有一点钝头的物体阻力小,读者如果有机会看到油轮船头水底下那部分,你会看到一个大头,高级滑翔机大部分也有一个大头,除了提供载人的空间外也是为了减少形状阻力。
3诱导阻力:机翼的翼端部因上下压力差,空气会从压力大往压力小的方向移动,部份空气不会规规矩矩往后移动,而从旁边往上翻,因而在两端产生涡流
﹝如图3-4﹞,因而产生阻力,这现象在飞行表演时,飞机翼端如有喷烟时可看得非常清楚,你可以注意涡流旋转的方向﹝如图3-5﹞,﹝图3-6﹞是
NASA的照片,可看见壮观的涡流,因为这种涡流延伸至水平尾翼时,从水平尾翼的观点气流是从上往下吹,因此会减小水平尾翼的攻角,也就是说
水平尾翼的攻角实际会比较小,﹝图3-6﹞只不过是一架小飞机,如像类似
747这种大家伙起飞降落后,小飞机要隔一阵子才能起降,否则飞入这种涡流,后果不堪设想,这种阻力是因为涡流产生,所以也称涡流阻力。
4寄生阻力:所有控制面的缝隙﹝如主翼后缘与副翼间﹞、主翼及尾翼与机身接合处、机身开孔处、机轮及轮架、拉杆等除本身的原有的阻力以外,另外
衍生出来的阻力﹝如图3-7,3-8﹞。
一架飞机的总阻力就是以上四种阻力的总合,但飞机的阻力互相影响的,以上的分类只是让讨论方便而已,另外诱导阻力不只出现在翼端,其它舵面都会产生,只是翼端比较严重,磨擦阻力、形状阻力、寄生阻力与速度的平方成正比,速度
越快阻力越大,诱导阻力则与速度的平方成反比﹝如图3-9﹞,所以要减少阻力
的话,无动力飞机重点在减少诱导阻力,高速飞机重点在减少形状阻力与寄生阻力。
第三节翼面负载
翼面负载就是主翼每单位面积所分担的重量,这是评估一架飞机性能很重要的指
针,模型飞机采用的单位是每平方公寸多少公克﹝g/dm2﹞,实机的的单位则是
每平方公尺多少牛顿﹝N/m2﹞,翼面负载越大意思就是相同翼面积要负担更大的重量,如果买飞机套件的话大部分翼面负载都标示在设计图上,计算翼面负载很简单,把飞机﹝全配重量不加油﹞秤重以公克计,再把翼面积计算出来以平方公寸计﹝一般为简化计算,与机身结合部分仍算在内﹞两个相除就得出翼面负载,例如一架30级练习机重1700公克,主翼面积30平方公寸,则翼面负载为56.7 g/dm2。
练习机一般在50~70左右,特技机约在60~90,热气流滑翔机30~50,像真机110以内还可忍受,牵引滑详机约12~15左右,我在新店市白马飞行场看过一对兄弟飞一架自己设计的大嘴鸟,翼面负载130,但也飞的很漂亮,总括来说,翼面负
载太大的话,起飞滑行时老牛破车慢慢加速,好不容易起飞后飞行转弯时千万不要减速太多﹝弯要转大一点﹞,否则很容易失速,降落速度超快,滑行一大段距离才停的住。
说到这里稍微离题一下,我常在飞行场听到有人说重的飞机飞的比较快,我们来验证一下看这说法正不正确,一架飞机引擎的马力假设是P,从物理课本可知
P=FV,F是力,V是速度,飞机在水平直线飞行时F就是阻力的总合,因P是定值﹝不考虑螺旋桨效率﹞,所以飞机极速只跟阻力F有关,同一型飞机理论上速度应一样,但假设其中一架用的木头比较重,平飞时比较重的飞机翼面负载大攻角要比较大,因而阻力F比较大,所以速度V就比较小,所以重的飞机不可能
飞得比较快,要使飞机飞的快应该要减少阻力才对,重的飞机代价很大,加速及爬升慢、极速也慢,动作不灵活,比较容易失速,好处只是比较抗侧风,俯冲时比较快。
第四节雷诺数与失速
机翼的升力随攻角的增大而增加,攻角就是翼弦线与气流的夹角﹝如图3-10﹞,攻角为零度时对称翼此时不产生升力,但克拉克Y翼及内凹翼仍有升力,后二种翼型要负攻角才不产生升力,不产生升力的攻角叫零升攻角﹝如图3-11﹞,所以对称翼的零升攻角就是零度,谁都知道攻角增加有一个上限,超过这上限就要
失速,那机翼什么时候会失速呢?﹝图3-12a﹞是飞机正常飞行时流经机翼的气流,﹝图3-12b﹞是飞机失速时的气流,这时上翼面产生强烈乱流,直接的结果
是阻力大增,而且气流冲击上翼面,使升力大减,于是重力主控这架飞机,就是摔下去啦,那我们想事先知道机翼什么时候会失速,这就有需要知道雷诺数,雷
诺数原始公式是:
Re=ρ?V?b/μ
Re=ρ?V?b/μρ是空气密度、V是气流速度、b是翼弦长、μ黏性系数。
因对模型飞机而言空气密度与黏性系数是定值,因为你不会飞很高故空气密度不变,而且你不会飞到水里故黏性系数不变,故以上公式可简化为:
Re=68500?V?b V单位是公尺/秒b是公尺。
一架练习机譬如说时速90公里﹝每秒25公尺﹞,翼弦24公分,雷诺数
=68500?25?0.24=411000,如果不是矩形翼的话,翼根与翼端弦长不一样,雷诺数当然不同。
雷诺数越大流经翼表面的边界层越早从层流边层过渡为紊流边界层,而紊流边界层不容易从翼表面分离,所以比较不容易失速,雷诺数小的机翼边界层尚未从层流边层过渡为紊流边界层时就先分离了,一般翼型的数据都会注明该数据是在雷诺数多大时所得,展弦比如没特别说明则是无限大,翼型资料上大都会告诉你雷诺数多少时在几度攻角失速,雷诺数越大越不容易失速﹝如图3-13﹞,一架飞机的失速角不是一定值,速度越慢时﹝雷诺数小﹞越容易失速,翼面负载越大时,因飞行时攻角较大也越容易失速,三角翼飞机翼弦都很大,所以雷诺数大,比较不容易失速。
实机在设计时都会设法在失速前使机翼抖动及操纵杆震动,或者在机翼上装置气流分离警告器,以警告驾驶员飞机即将失速,模型飞机一般都没什么征兆,初学降落时大部分的人都有这痛苦的经验,因进场时作了太多的修正,耗掉了太多速度,说时迟那时快飞机一下子就摔下来,从此一连好几个月进场速度都超快,降落时不是海豚跳个三、四次就是把两百公尺跑道用完还不够。
第五节展弦比
从雷诺数的观点机翼越宽、速度越快越好,但我们不要忘了阻力,短而宽的机翼诱导阻力会吃掉你大部分的马力,也许读者反应很快,诱导阻力不是与速度平方成反比吗?我们只要飞得够快诱导阻力就不是问题了,但很可惜速度快的话形状阻力也会与速度平方成正比增大,还有所有飞机迟早都要降落,降落时考虑跑道长度、安全性等,实机的话还有轮胎的磨耗,我们需要一个合理降落速度,总不能要求一架模型飞机以时速100公里降落吧,那跑道要长得吓人,而且没几个人对得准,火箭、飞弹飞的很快而且不用考虑降落,所以展弦比都很低,飞机则要有适合的展弦比,展弦比A就是翼展L除以平均翼弦b(A=L/b),L与b单位都是公分,如果不是矩形翼的话我们把右边上下乘以L,得A=L2/ S,S是主翼面积,单位是平方公分,这样省得求平均翼弦,一般适合的展弦比在5~7左右,超过8以上要特别注意机翼的结构,不要一阵风就断了,我作过展弦比10的飞机,手投掷起飞的一剎那,机翼受风弯成U形,非常漂亮﹝如图3-14﹞,滑翔机实机的展弦比有些高达30以上,还曾经出现过套筒式的机翼,翼展可视需要伸长或缩短。
如前所述磨擦阻力、形状阻力与速度的平方成正比,速度越快阻力越大,诱导阻力则与速度的平方成反比,所以高速飞机比较不考虑诱导阻力,所以展弦比低,滑翔机速度慢,采高展弦比以降低诱导阻力,最典型的例子就是U2﹝如图3-15﹞跟F104﹝如图3-16﹞,U2为高空侦察机,为长时间翱翔,典型出一次任务约10~12小时,U2展弦比为10.5,F104为高速拦截机,速度达2倍音速以上,展弦比4.5,自然界也是如此,信天翁为长时间遨翔,翅膀展弦比高,隼为掠食性动物,为求
高速、灵活,所以展弦比低。
滑翔机没有动力,采取高展弦比以降低阻力是唯一的方法,展弦比高的机翼一般翼弦都比较窄,雷诺数小,所以要仔细选择翼型,避免过早失速,另外高展弦比代表滚转的转动惯量大,所以也不要指望做出滚转的特技了。
飞惯特技机的人看到遥控滑翔机时常常好奇,为什么主翼面积那么大,偏偏机身短而且尾翼面积相对很小,会很担心升降操作会有问题,其实这是展弦比的另外一个特性,就是高展弦比时,攻角增加时升力系数增加会比低展弦比的机翼快﹝如图3-17﹞,低展弦比机翼升力系数在攻角更大时才到达最大值,所以高展弦
比的滑翔机并不须要大尾翼就可以操纵升降。
第六节翼端处理
一个机翼不可能无限长,一定有端点,我们现在知道翼端是很多问题的根源,翼前缘有点后掠的飞机,因几何形状的关系,翼前缘的气流不但往后走而且往外流
﹝如图3-18﹞,使翼端气流更复杂,于是有各式各样的方法来减少诱导阻力,常
见的有:
1整形1:把翼端整成圆弧状,尽点人事,模型飞机最常见的方式﹝如图3-19﹞。
2整形2:把下翼面往上整形,希望涡流尽量离开翼端,特技机magic及一次大战像真机常用﹝如图3-20﹞。
3整形3:把翼端装上油箱或电子战装备,顺便隔离气流,不让它往上翻,希望一举两得,如T-33﹝如图3-21﹞。
尽管学飞以来一直在飞成品机(ARF),但是,我自己要设计制作一架模型飞机的愿望一直在心里涌动。几经周折后,我成功地将自己亲手设计制造的一架航模送上了蓝天。我的愿望得到了厚重的实现,那种喜悦满足的心情是难以用语言来表达的。 下面我就讲讲我的设计制作过程,希望能对想动手做航模的朋友有所帮助。不对之处,还望大家共同交流提高。 按照现成的图纸制作一架模型飞机,不是一件太难的事。但是,如果根据您的需要自己设计制作一架飞机,恐怕就具有一定的挑战性了。当您要下手设计制作时,会遇到很多需要解决的问题。如:为什么要选用这个翼型、翼展和翼弦是怎么确定的、机身长度应该是多少、尾翼的面积需要多大、各部件的位置应该放在哪里等等。好在现在的由有关书籍较多,只要认真学习归纳,就能找到答案。根据我所学的知识,我是这样设计制造我的“菜鸟1号”的。 第一步,整体设计。 1。确定翼型。我们要根据模型飞机的不同用途去选择不同的翼型。翼型很多,好几千种。但归纳起来,飞机的翼型大致分为三种。一是平凸翼型,这种翼型的特点是升力大,尤其是低速飞行时。不过,阻力中庸,且不太适合倒飞。这种翼型主要应用在练习机和像真机上。二是双凸翼型。其中双凸对称翼型的特点是在有一定迎角下产生升力,零度迎角时不产生升力。飞机在正飞和到飞时的机头俯仰变化不大。这种翼型主要应用在特技机上。三是凹凸翼型。这种翼型升力较大,尤其是在慢速时升力表现较其它翼型优异,但阻力也较大。这种翼型主要应用在滑翔机上和特种飞机上。另外,机翼的厚度也是有讲究的。同一个翼型,厚度大的低速升力大,不过阻力也较大。厚度小的低速升力小,不过阻力也较小。因为我做的是练习机,那就选用经典的平凸翼型克拉克Y了。因伟哥有一定飞行基础,速度可以快一些,所以我选的厚度是12%的翼型。 实际上就选用翼型而言,它是一个比较复杂、技术含量较高的问题。其基本确定思路是:根据飞行高度、翼弦、飞行速度等参数来确定该飞机所需的雷诺数,再根据相应的雷诺数和您的机型找出合适的翼型。还有,很多真飞机的翼型并不能直接用于模型飞机,等等。这个问题在这就不详述了。机翼常见的形状又分为:矩形翼、后掠翼、三角翼和纺锤翼(椭圆翼)。 矩形翼结构简单,制作容易,但是重量较大,适合于低速飞行。后掠翼从翼根到翼梢有渐变,结构复杂,制作也有一定难度。后掠的另一个作用是能在机翼安装角为0度时,产生上反1-2度
第一章 一、大气的物理参数 1、大气的(7个)物理参数的概念 2、理想流体的概念 3、流体粘性随温度变化的规律 4、大气密度随高度变化规律 5、大气压力随高度变化规律 6、影响音速大小的主要因素 二、大气的构造 1、大气的构造(根据热状态的特征) 2、对流层的位置和特点 3、平流层的位置和特点 三、国际标准大气(ISA) 1、国际标准大气(ISA)的概念和基本内容 四、气象对飞行活动的影响 1、阵风分类对飞机飞行的影响(垂直阵风和水平阵风*) 2、什么是稳定风场? 3、低空风切变的概念和对飞行的影响 五、大气状况对飞机机体腐蚀的影响 1、大气湿度对机体有什么影响? 2、临界相对湿度值的概念 3、大气的温度和温差对机体的影响 第二章 1、相对运动原理 2、连续性假设 3、流场、定常流和非定常流 4、流线、流线谱、流管 5、体积流量、质量流量的概念和计算公式。 二、流体流动的基本规律 1、连续方程的含义和几种表达式(注意适用条件) 2、连续方程的结论:对于低速、不可压缩的定常流动,流管变细,流线变密,流速变快;流管变粗,流线变疏,流速变慢。 3、伯努利方程的含义和表达式 4、动压、静压和总压 5、伯努利方程的结论:对于不可压缩的定常流动,流速小的地方,压力大;而流速大的地方压力小。(这里的压力是指静压) 重点伯努利方程的适用条件:1)定常流动。2)研究的是在同一条流线上,或同一条流管上的不同截面。3)流动的空气与外界没有能量交换,即空气是绝热的。4)空气没有粘性,不可压缩——理想流体。 三、机体几何外形和参数 1、什么是机翼翼型; 2、翼型的主要几何参数; 3、翼型的几个基本特征参数 4、表示机翼平面形状的参数(6个) 5、机翼相对机身的角度(3个) 6、表示机身几何形状的参数四、作用在飞机上的空气动力 1、什么是空气动力? 2、升力和阻力的概念 3、应用连续方程和伯努利方程解释机翼产生升力的原理 4、迎角的概念 5、低速飞行中飞机上的废阻力的种类、产生的原因和减少的方法; 6、诱导阻力的概念和产生的原因和减少的方法; 7、附面层的概念、分类和比较;附面层分离的原因 8、低速飞行时,不同速度下两类阻力的比较 9、升力与阻力的计算和影响因素 10、大气密度减小对飞行的影响 11、升力系数和升力系数曲线(会画出升力系数曲线、掌握升力随迎角的变化关系,零升力迎角和失速迎角的概念) 12、阻力系数和阻力系数曲线 13、掌握升阻比的概念 14、改变迎角引起的变化(升力、阻力、机翼的压力中心、失速等) 15、飞机大迎角失速和大迎角失速时的速度 16、机翼的压力中心和焦点概念和区别 六、高速飞行的一些特点 1、什么是空气的可压缩性? 2、飞行马赫数的含义 3、流速、空气密度、流管截面积之间关系 4、对于“超音速流通过流管扩张来加速”的理解 5、小扰动在空气中的传播及其传播速度 6、什么是激波?激波的分类 7、气流通过激波后参数的变化 8、什么是波阻 9、什么是膨胀波?气流通过膨胀波后参数的变化 10、临界马赫数和临界速度的概念 11、激波失速和大迎角失速的区别 12、激波分离 13、亚音速、跨音速和超音速飞行的划分* 14、采用后掠机翼的优缺点比较 第三章 一、飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度 1、机体坐标系的建立 2、飞机在空中运动的6个自由度 二、飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程 外载荷组成平衡力系的2个条件*: ①、外载荷的合力等于零(外载荷在三个坐标轴投影之和分别等于零)∑x = 0 ∑Y = 0 ∑Z = 0 ②、外载荷的合力矩等于零(外载荷对三个坐标轴力矩之和分别等于零) ∑Mx=0 ∑My= 0 ∑Mz= 0 1、什么是定常飞行和非定常飞行? 2、定常飞行时,作用在飞机上的载荷平衡条件和平衡方程组
简易航空模型的制作 从人类诞生以来,一直都有一个梦,梦想着能像鸟儿一样飞翔。人类为此伤透了脑筋:为什么鸟儿有翅膀就能飞上天空,人类却不能。为此,我们的祖先制作出了种类繁多的风筝、竹晴蜒、孔明灯和木鸟模型。它们在飞机发明的过程中起了重要的作用。经过一代又一代人的努力。人类终于梦想成真了。 1903年,美国莱特兄弟(哥哥威尔伯,弟弟奥维尔)利用汽油发动机制造的“飞行者”号在美国基蒂霍克成功进行了历史上第一次机械动力飞行,12秒钟飞行了36米。此后在第一次世界大战中,飞机的性能得到迅速改善。1927年,美国飞行员林白曾驾驶“圣路易精神号(Spirit of Saint Louis)”成功飞越纽约和巴黎之间的大西洋,连续飞行5809公里,飞行时间为33小时50分钟。 但是,我国在航空同工业发达的国家相比,还有不少差距。开展航空模型小制作活动,可以使学生了解我国航空发展的历史和现状,激发学生从小立志献身于祖国的航空事业,为四化建设作出贡献。 航空模型的制作需要运用许多的科学知识,通过模型的制作,可以启发学生运用所学知识勇于实践,培养动手能力和创造能力。 初级橡筋动力模型飞机 初级橡筋动力模型飞机是一个比较典型的传统普及项目。通过制作、放飞初级橡筋动力模型飞机,可以对带有动力的自由飞项目有一个初步了解,为进一步学习制作复杂的模型飞机打下一个扎实的基础,是在初级模型滑翔机的基础上学习的延伸。下面让我们来做一架初级橡筋动力模型飞机. 第一节飞机的制作 一、材料工具: 一套初级橡筋动力模型飞机材料。砂纸板、壁纸刀、尖嘴钳、铅笔、尺子、透明胶带、双面胶带、模型快干胶(白乳胶、502胶水均可)。 二、制作过程: 1、制作机翼: 将吹塑纸按图示尺寸裁出左右机翼
第七章 带传动 内容: 1、带传动的受力分析和传动时的应力分析 2、带传动弹性滑动和打滑 3、带传动的设计计算 难点:带传动的受力分析和传动时的应力分析 重点:带传动的设计计算 7.1 带传动概述 一、工作原理和应用 1 、工作原理:带装在轮上后,具有初拉力0F 。轮1靠摩擦力带动带,——带靠摩擦力带动轮2。 2、带传动的特点: 1)皮带具有弹性和扰性 2)过载时可打滑 3)中心距可较大 4)传动比不准确,且效率低 5)张紧力对轴和轴承压力大 3、带传动的类型 平带、V 带、多楔带、圆带 对V 型带:2 sin 2? N Q F F = 图7-1 磨擦型带传动工作原理 图7-3 带的传动类型和横截面形状 (a) 平带;(b) V 带;(c) 多楔带;(d) 圆形带
2 sin 2? Q N F F = Q q N f fvF fF fF F == =2 sin 2? 设2 sin ? f f v = 当量摩擦系数 4、V 带结构 普通V 带 5、应用:远距离 二、普通V 带型号和基本尺寸 1、型号: 2、尺寸 基准长度尺寸d L 7-2带传动工作情况分析 一、带传动受力分析 不工作时01=T 0F 工作时 01?T 图7-4 V 带的结构 表7-2 普通V 带截面基本尺寸
摩擦力()圆周力F F F F f =-=21 310FV P = P 为功率KW 2001F F F F --= 021F 2F F =+ αf e F F 21= 对V 带αfv 21F F e = 1 e 1e 2F F f f 0max +-=αα 二、带传动的应力分析 1、由紧边和松边拉力产生应力 A F 1 1= σ A F 2 2= σ 2、由离心力产生应力 A F A qv c l ==2σ 3、由带弯曲产生应力 2 d a b d h E h E =' =ρ σ 121max b σσσσ++= 三、带传动的弹性滑动 1、含义:由于带的弹性变形而引起带与带轮之间的相对滑动称弹性滑动。 2、后果 图7-5 带传动的受力分析 图7-6 带的弯曲应力 图7-7 带工作时应力变化
科技活动兴趣小组活动计划 田敏 一、指导思想: 认真贯彻落实《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》等一系列教育法规和文件要求,以培养学生的创新精神和实践能力为重点,全面实施素质教育,大力开展科技教育活动,努力提高青少年学生的科学素养和科技实践能力,积极培养创新型人才。 21 世纪,世界经济的全球化和科学技术的迅猛发展,正日益深刻地改变着人类的生产和生活方式,这使得知识和人才,民族素质和创新能力越来越成为综合国力的重要标志,成为推动或制约经济增长和社会发展的关键因素,要求每一个学校都要爱护和培养学生的好奇心、求知欲,帮助学生自主学习,独立思考,保护学生的探索意识,创新思维,营造崇尚真知,追求真理的氛围,为学生的禀赋和潜能的充分开发创造一种宽松的环境。创新是一个民族的灵魂,一个有创新精神的民族才是一个有希望的民族。因此,我们将科技教育作为实施素质教育的重要环节,努力培养学生的创新精神和实践能力。 二、采取有力措施营造科技氛围,强化科技意识 营造一个良好的科技教育环境,是培养学生热爱科学,激发学生投身科学的重要工作。为使科技教育健康有效、有序、有质的开展,学校成立了以校长为组长,教导主任、分管领导为副组长,班主任、优秀学生为成员的兴趣小组,保证了科技教育的顺利开展。 加大投入,确保科技教育落到实处。将学校教学区、办公区过道充分利用起来,布置科技教育的文化环境,设立“科学名人”专栏;“科学生活”专栏,“科
学幻想”专栏,“科学制作”专栏,“科技名言”等专栏。学校建立科技成果展厅,主要列学生的科技发明,使展厅充满着学生永不枯竭的梦想和乐趣。 同时积极筹备设置“标本制作室”、“科技创作实验室”、“种植小区”等学生科技活动基地;并积极与气象局、科技馆与科普单位建立联系,为学生深层的科技活动提供足够的实验场所。 三、开展创造性的科技教育活动,提高学生的科技素质 提高学生的科技素质,培养创造型人才是进行科技教育的核心,必须让学生将课本上所学的知识在验证的基础上去运用、去发挥,能自由地表现他们的想象力与创造力。 (一)将科技教育活动纳入学校年度工作计划,发动学生广泛参与。 1 、常规性科学教育活动: ( 1 )农副业类:作物培养、养殖; ( 2 )制作类:标本制作、航模、船模、金木工等; ( 3 )操作类:电器使用、微机应用; ( 4 )信息传播类:上网查询、网页制作; ( 5 )环保类:天文、气象的观测; ( 6 )实验类: (7 )社会调查报告 2 、节日性科技活动 ( 1 )“植树节”树种、品类及生存环境科学调查活动。 ( 2 )世界环境日“病种的变异调查”、“学校传染病的预防知识”讲座。 ( 3 )世界环境日“我们只有一个地球”征文、摄影、绘画比赛。
“飞向未来”航模社团活动计划 2013——2014学年度第二学期 汤池镇中心小学 2014年3月
“飞向未来”航模社团活动计划为提高我校学生的创新能力,培养学生的兴趣科,学校非常重视航模活动的开展。为了真正做到以人为本、一切为了学生、为了学生的一切,以及确保在新的学期中能使活动的开展井然有序,特制定如下计划: 活动地点:多功能教室 活动时间:每周四第六节课 活动目的: 1、了解航模的基本知识,进一步提高学生的航模飞行水平。 2、掌握基本的航模操控方法,正确操控航模。 3、培养学生热爱航模的兴趣,感受航模带来的快乐。 活动要求: 1、社团成员必须准时到达多功能教室,每次上课检查出勤情况,发现缺席情况及时向班主任反映。 2、社团成员应严格遵守纪律,保持室内安静,认真训练。 3、保持教室的干净整洁,不乱扔垃圾,废纸等一律放入垃圾箱。 4、老师每次布置的作业,学生都应按时完成。 活动内容及活动安排 第1周:总结上学期社团活动情况,观看航模表演视频。 第2周: 1、检查学生准备的材料。 2、复习上学期学习内容。 第3周: 1、练习折叠纸飞机。 2、学习飞行方法。
第4周: 1、进行纸飞机飞行比赛。 2、进行活动总结。 第5周: 1、复习上节课所学内容。 2、学习航模飞行,如何进行稳定操控。 3、学生进行训练。 第6周:飞行练习,起飞、降落。. 第7 周:复习上节内容,继续学习飞行技术,平稳飞行前进。第8周:复习飞行前进方法,进行总结。 第9周:进行飞行比赛,进行总结。 第10周:飞行训练,左转练习。 第11周:复习上节内容,并进行指导总结。 第12周:飞行训练,右转练习。 第13周:复习上节内容,指导总结。 第14周:飞行训练,后退练习。 第15周:进行航模飞行比赛。 第16周复习本学期所学过的内容,进行活动总结。 泰来县汤池镇中心小学 2014年3月3日
同步带受力情况的分析张紧力1 。初拉同步带安装时必须进行适当的张紧,以使带具有一定的初拉力(张紧力)可能因拉力力过小会使同步带在运转中因齿合不良而发生跳齿现象,在跳齿的瞬间,带的振过大而使带断裂或带齿断裂;初拉力过小还会使同步带传递运动的精度降低,轴和轴承上的载荷而初拉力过大则会使带的寿命降低,传动噪音增大,动噪音变大。故控制同步带传动合宜的张紧力是保证同增大,加剧轴承的发热和使轴承寿命降低。步带传动正常工作的重要条件。FFF分别为带传动工作时带 的紧边拉、、设F为同步带传动时带的张紧力,210力、松边拉力、和有效拉力。 为了保证同步带在带轮上齿合可靠、不跳齿,同步带运紧边拉力的转时紧边带的弹性伸长量与松边带的弹性收缩量应保持近似相等。因此,增加量应等于松边拉力的减少量,即FFFFFFFFFF1-1 式=2 、=0.5(+ -=)-或+20020011212 压轴力 压轴力即为同步带作用在轴上的力,是紧边拉力与松边拉力的矢量和,如图2-1 所示: 图2-1同步带的压轴力、紧边拉力、松边拉力 据机械标准JB/T 7512.3-1994压轴力Q计算如下所示: K(F?F) N Q= 式2-1 2F1K?1.3时:当工况系数A K(F?F) 2-2 式Q=0.77 N 21F. K――矢量相加修正系数,如图2-2:式中:F 图2-2 矢量相加修正系数
d?d??21。为小带轮包角,上图中?57.3??180??11aK为工况系数,对于医疗 机械,其值如图2-3所示:A 图2-3 医疗机械的工况系数 KK)FF?(K值大于0.5。对于医疗机械,取=1.2,所以有压轴力Q= N,其中FA21F FFF)。+=0.5(另外由式1-1有张紧力201由此可看出压轴力大于张紧力,故设计时只需 计算传动中所受的压轴力,K(F?F) N 。Q= 21F而带的紧边 张力与松边张力分别由下面公式所得: PF?1250V/N 式2-3 d1F?250P/V2-4 式N d2. m/s;V为带速,式中: PP?KP,KW;为工况系数,为设计功率,P为需传递的名义K AddA功率(KW)。 所以压轴力为: 1500KKP AF N 式2-5 Q?V需视具体情况修正工对于频繁正反装、 严重冲击、紧急停机等非正常传动,况系数。在匀速时,减速”的过程。另外 步进电机在工作时其工作过程是“加速-匀速-如电机电机加速时主要考虑惯性负载;电机所受负载为工件与导轨的滑动负载;电机的滑动负载和惯性负载均跳到 所规定的转速时,直接启动,即转速直接从0所以对于频繁正反要考虑。一般情 况下电机传递的负载约为滑动负载的2~3倍。同步带需传递的名义功率应是同步 带正转、设计计算时:严重冲击的传动机构,倍。常传动需传递的功率的2~3? 电机在加速时的加速转矩:式2-6 ?JT?式中:T——电机加速时的加速 转矩; J——负载的运动惯量与同步轮的转动惯量折算到电机轴上的转动惯量; ?——电机在加速时的角加速度。 从结构上讲:如所需的压轴力小于步进电机轴容许的悬挂负载,即可不必加联轴器。 下表为东方马达步进电机容许悬挂负载及容许轴向负载:
航空航天模型兴趣小组活动方案为提高我校学生的创新能力,培养科技后备人才,学校非常重视航模活动的开展。为了真正做到以人为本、一切为了学生、为了学生的一切,以及确保本项活动开展的生机活泼、井然有序,结合学生实际特制定如下活动方案: 一、指导思想: 1、活跃校内学生科技气氛。以在全校营造浓厚的学术氛围为目的,以航空模型运动为基础,建立并逐步完善一套层次清晰、结构分明且行之有效的学生科技创新工作的组织机制,领导校内学生的科技创新活动。 2、培养学生的科技创新意识,提高学生动手、动脑、想象能力,引导学生将所学知识应用于实践,为学生成长为具有创新精神的人才奠定基础。 3、通过航模课外活动的展开,在校内广泛开展科普宣传活动,向全校学生宣传航空航天知识,使全校逐渐形成学科学、爱科学、用科学的氛围。 二、成立领导小组及科普教育基地 组长:郑老师 成员:乔晓娟、王红利 队员:各年级自愿报名参加的学生。 航空航天模型教育基地:学校微机室、操场 三、具体做法: 1、将继续加强综合实践活动理念、航模教学方法、实践技能的学习与掌握,保证在活动中有效指导学生操作试飞。 2、继续加强对活动课程的开发,规范校本课程内容;并在实践中不断的完善教学方案。 3、请有关航模专家来与教师进行交流,辅导学生进行航模活动,与外校教师多多进行交流等。以保证课程开展的丰富多彩,有章有法。 4、在学校教育网上,进行一些航模基础教育的宣传,与同学们加强交流。 5、加强管理力度,使航模活动健康有序的开展。 6、积极的参与各级举行的各项比赛活动,争取多为学校争取荣誉。 7、在航模教学活动中,锻炼学生的动手能力、动脑能力、团队协作以及交流能力。 8、在教学中,有意识的采用探究式教学,如飞机的飞行原理等,就完全可以让学生们自己思考讨论试验。 9、鼓励学生自主学习,利用多媒体以及学校购买的航模书籍杂志、航模模具开展自学并且了解航模活动的最新动态。 四、航模教学计划 (一)木制飞机组 1、认知领域要求 ⑴了解模型的分类 ⑵知道制作的程序(包括调试、验证、竞技等) ⑶明白模型制作应用的广泛领域
一、什么叫航空模型 在国际航联制定的竞赛规则里明确规定“航空模型是一种重于空气的,有尺寸限制的,带有或不带有发动机的,不能载人的航空器,就叫航空模型。 其技术要求是: 最大飞行重量同燃料在内为五千克; 最大升力面积一百五十平方分米; 最大的翼载荷100克/平方分米; 活塞式发动机最大工作容积10亳升。 1、什么叫飞机模型 一般认为不能飞行的,以某种飞机的实际尺寸按一定比例制作的模型叫飞机模型。 2、什么叫模型飞机 一般称能在空中飞行的模型为模型飞机,叫航空模型。 二、模型飞机的组成 模型飞机一般与载人的飞机一样,主要由机翼、尾翼、机身、起落架和发动机五部分组成。 1、机翼———是模型飞机在飞行时产生升力的装置,并能保持模型飞机飞行时的横侧安定。 2、尾翼———包括水平尾翼和垂直尾翼两部分。水平尾翼可保持模型飞机飞行时的俯仰安定,垂直尾翼保持模型飞机飞行时的方向安定。水平尾翼上的升降舵能控制模型飞机的升降,垂直尾翼上的方向舵可控制模型飞机的飞行方向。 3、机身———将模型的各部分联结成一个整体的主干部分叫机身。同时机身内可以装载必要的控制机件,设备和燃料等。 4、起落架———供模型飞机起飞、着陆和停放的装置。前部一个起落架,后面两面三个起落架叫前三点式;前部两面三个起落架,后面一个起落架叫后三点式。 5、发动机———它是模型飞机产生飞行动力的装置。模型飞机常用的动装置有:橡筋束、活塞式发动机、喷气式发动机、电动机。 三、航空模型技术常用术语 1、翼展——机翼(尾翼)左右翼尖间的直线距离。(穿过机身部分也计算在内)。
2、机身全长——模型飞机最前端到最末端的直线距离。 3、重心——模型飞机各部分重力的合力作用点称为重心。 4、尾心臂——由重心到水平尾翼前缘四分之一弦长处的距离。 5、翼型——机翼或尾翼的横剖面形状。 6、前缘——翼型的最前端。 7、后缘——翼型的最后端。 8、翼弦——前后缘之间的连线。 9、展弦比——翼展与平均翼弦长度的比值。展弦比大说明机翼狭长。 练习飞行的要素与原则分析 玩模型飞机和玩模型大脚车完全是两种不同的运动,模友们千万别想当然,买来了就上天,否则就只能看着飞机的残骸落泪了。在开展模型飞机运动前,最需要有一套合理、简单的教程来指导你学会为什么这么飞和怎么样飞,让你更快更安全的把爱机送上蓝天。 开篇还是先把基础飞行练习的要素与原则强调一下,这与你能否成功的掌握飞行技能有直接的关系。 第一:飞行练习的要素 掌握飞行技巧,需要以掌握最基本的要素为基础,不断的练习,最终实现自己对飞机启动、助跑、起飞、航线和降落等环节的控制,达到这种境界,模型界称之为“单飞”。 单飞的要素有以下几点: 1、一架精心调整的遥控上单翼教练机(飞机的调整我们在专门的板块里详细说明) 2、理解各种操纵对飞机控制的作用 3、飞机起飞 4、学会直线飞行与航线控制 5、学会转弯飞行与转弯控制 6、地面参照物对航线的辅助
基于空气动力学的车身设计方法 14车辆卓越雷方龙1408032214 现如今工业技术急速进步,为汽车工业发展创造了良好的契机,汽车变得越来越普及、越来越高速,由此车身空气动力学曲线问题得到诸多研究人员的热点关注。 众所周知,车速越快阻力越大,空气阻力与汽车速度的平方成正比。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大,会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。据测试,一辆以100km/h速度行驶的汽车,发动机输出功率的80%将被用来克服空气阻力,减少空气阻力,就能有效地改善汽车的行驶经济性。如图1为空气流动对汽车的各方面影响。 图1 自卡尔·本次在1886年发明生产出世界上第一辆汽车起,汽车已有了百年的发展历史。从汽车造型角度而言,自最初的马车型汽车(无空气动力学阶段),到现如今的复合型汽车(空气动力学高度化阶段),车身空气动力学曲线发展收获了显著的成效[1]。车身空气动力学一方面重要影响着汽车的各式各样关键性能,好比动力性能、安全性能、环保性能以及经济性能等,另一方面也重要影响着汽车的外观转变及审美发展潮流。随着社会经济发展,人们生活水平日益改善,人们对于出行必备交通工具汽车的性能要求愈来愈高,汽车生产商对于车辆的气动特征也越来越关注,气动性能的好坏以转变成汽车行业竞争的关键因素。 汽车在行驶中由于空气阻力的作用,围绕着汽车重心同时产生纵向,侧向和垂直等三个方向的空气动力量,对高速行驶的汽车都会产生不同的影响,其中纵向空气力量是最大的空气阻力,大约占整体空气阻力的80%以上。
一、在研究汽车空气动力学的过程中的三种方法。 (1)、理论研究方法理论研究方法通过抓住所分析问题的主要影响因素,抽象出合理的简化理论模型,并根据总结出来的相关物理定律和有关介质性质的试验公式来建立描述介质运动规律的积分或微分方程。然后利用各种数学工具及相应的初始、边界条件解出方程组,通过对解分析来揭示各种物理量的变化规律,包括将它与实验或观察资料对照,确定解的准确度和适用范围。 (2)、数值计算研究方法由于数学发展水平的局限,理论研究只能建立较为简单的近似模型,无法完全满足研究更复杂更符合实际的气流的要求。于是近年来出现了依托快速电子计算机进行有效数值计算的方法CFD,其中包括有限元法、有限差分法等,它属于汽车计算机辅助空气动力学CAA的设计范畴,并已成为与理论分析和实验并列或具有同等重要性的研究方法。其优点是能够用来预测或解决一些理论及实验无法处理的复杂流动问题,取代部分实验环节,省时省工。但它要求事前对问题的物理特性有足够的理解,提炼出较精确的数学方程及相应的初始、边界条件等。但这些都离不开试验和理论方法的支持,并且数值方法通常无法直接反映同类问题中有普遍指导意义的结论或规律。 (3)、试验研究方法试验研究方法在空气动力学研究中占有重要地位,如风洞试验法、道路试验法。它使人们能在与所研究问题相同或相近条件下进行观测,提供建立运动规律及理论模型的依据,检验理论或计算结果的准确性、可靠性和适用范围,其作用是不可替代的。但试验方法受限于试验手段、设备和经费等物质条件,甚至有些问题尚无法在实验室中进行研究。 理论、数值计算和试验三种方法相互促进,彼此影响,取长补短从而推动汽车空气动力学的不断发展。 二、轿车外形设计的两种方法 (1)、局部最优化方法。基本思路是在满足功能、工艺学、人机工程学、安全法规以及美学造型等方面的要求下设计出汽车车身造型,然后再进行空气设计程序。此方法的优点是:操作简单,在流线型较差的车上有较好的效果。通过对原始模型仿真,从结果中得出某细节修改的模型,再重新进行仿真分析。像这样循环反复,最终达到自己预期的目标。这种方法在现实设计中运用广泛。 (2)、整体最优化方法。整体最优化是基于空气动力学原理,在汽车造型设计初期获得极佳的气动特性的理想外形,接着再根据功能结构需求,调整集合的局部外形,使其满足人机工程学、国家安全法规等各个必要因素的汽车[1]。所以,对于这种汽车的空气动力学设
带传动的受力分析及运动特性 newmaker 一、带传动的受力分析 带传动安装时,带必须张紧,即以一定的初拉力紧套在两个带轮上,这时传动带中的拉力相等,都为初拉力F0(见图7–8a )。 图7-8 带传动的受力情况 a)不工作时 b)工作时 当带传动工作时,由于带和带轮接触面上的摩擦力的作用,带绕入主动轮的一边被进一步拉紧,拉力由F0增大到F1,这一边称为紧边;另一边则被放松,拉力由F0降到F2,这一边称为松边(见图7–8b )。两边拉力之差称为有效拉力,以F 表示,即 F =F1–F2 (7–4) 有效拉力就是带传动所能传递的有效圆周力。它不是作用在某一固定点的集中力,而是带和带轮接触面上所产生的摩擦力的总和。带传动工作时,从动轮上工作阻力矩T¢2所产生的圆周阻力F¢为 F¢=2 T'2 /d2 正常工作时,有效拉力F 和圆周阻力F¢相等,在一定条件下,带和带轮接触面上所能产生的摩擦力有一极限值,即最大摩擦力(最大有效圆周力)Fmax ,当Fmax≥F¢时,带传动才能正常运转。如所需传递的圆周阻力超过这一极限值时,传动带将在带轮上打滑。 刚要开始打滑时,紧边拉力F1和松边拉力F2之间存在下列关系,即 F1=F2?e f?a (7–5) 式中 e –––自然对数的底(e≈2.718); f –––带和轮缘间的摩擦系数;
a–––传动带在带轮上的包角(rad)。 上式即为柔韧体摩擦的欧拉公式。 (7-5)式的推导: 下面以平型带为例研究带在主动轮上即将打滑时紧边拉力和松边拉力之间的关系。 假设带在工作中无弹性伸长,并忽略弯曲、离心力及带的质量的影响。 如图7–9所示,取一微段传动带dl,以dN表示带轮对该微段传动带的正压力。微段传动带一端的拉力为F,另一端的拉力为F+dF,摩擦力为f·dN,f为传动带与带轮间的摩擦系数 (对于V带,用当量摩擦系数fv,,f为带轮轮槽角)。则 因da很小,所以sin(da/2)?da/2,且略去二阶微量dF?sin(da/2),得 dN=F?da 又 取cos(da/2)?1,得f?dN=dF或dN=dF/f,于是可得 F?da=dF/f 或dF/F=f?da 两边积分
航空航天模型兴趣小组活动方案 为提高我校学生的创新能力,培养科技后备人才,学校非常重视航模活动的开展。为了真正做到以人为本、一切为了学生、为了学生的一切,以及确保本项活动开展的生机活泼、井然有序,结合学生实际特制定如下活动方案: 一、指导思想: 1、活跃校内学生科技气氛。以在全校营造浓厚的学术氛围为目的,以航空模型运动为基础,建立并逐步完善一套层次清晰、结构分明且行之有效的学生科技创新工作的组织机制,领导校内学生的科技创新活动。 2、培养学生的科技创新意识,提高学生动手、动脑、想象能力,引导学生将所学知识应用于实践,为学生成长为具有创新精神的人才奠定基础。 3、通过航模课外活动的展开,在校内广泛开展科普宣传活动,向全校学生宣传航空航天知识,使全校逐渐形成学科学、爱科学、用科学的氛围。 二、成立领导小组及科普教育基地 组长:郑老师 成员:乔晓娟、王红利 队员:各年级自愿报名参加的学生。 航空航天模型教育基地:学校微机室、操场 三、具体做法: 1、将继续加强综合实践活动理念、航模教学方法、实践技能的学习和掌握,保证在活动中有效指导学生操作试飞。 2、继续加强对活动课程的开发,规范校本课程内容;并在实践中不断的完善教学方案。 3、请有关航模专家来与教师进行交流,辅导学生进行航模活动,与外校教师多多进行交流等。以保证课程开展的丰富多彩,有章有法。 4、在学校教育网上,进行一些航模基础教育的宣传,与同学们加强交流。 5、加强管理力度,使航模活动健康有序的开展。 6、积极的参与各级举行的各项比赛活动,争取多为学校争取荣誉。
7、在航模教学活动中,锻炼学生的动手能力、动脑能力、团队协作以及交流能力。 8、在教学中,有意识的采用探究式教学,如飞机的飞行原理等,就完全可以让学生们自己思考讨论试验。 9、鼓励学生自主学习,利用多媒体以及学校购买的航模书籍杂志、航模模具开展自学并且了解航模活动的最新动态。 四、航模教学计划 (一)木制飞机组 1、认知领域要求 ⑴了解模型的分类 ⑵知道制作的程序(包括调试、验证、竞技等) ⑶明白模型制作应用的广泛领域 ⑷了解使用工具的安全性 2、情意领域要求 ⑴珍惜良好的学习条件 ⑵培养对模型运动的浓厚兴趣 ⑶自觉维护科技制作教室的卫生清洁 3、操作领域要求 ⑴学会砂纸的使用,砂纸板的制作,飞机的打磨 ⑵学会剪刀的正确使用方法、胶水的涂抹和粘合 ⑶能组装简单的模型并进行简易的调试 ⑷能对损坏的飞机进行维修 ⑸学会全部三种木制航模的制作技术,并且学会通过调整重心、水平尾翼、垂直尾翼等来调整飞机的飞行效果。 4、创新领域要求:能够自己制作木制航模飞机,并进行初步调试试飞 (二)电动飞机组 1、认知领域要求 ⑴无线电遥控和线操纵的简单原理及操控手法 ⑵实物与模型间的比例 ⑶了解遥控电路,线操纵电路
第一章 一:绪论;1.1大气的重要物理参数 1、最早的飞行器是什么?——风筝 2、绝对温度、摄氏温度和华氏温度之间的关系。——9 5)32(?-T =T F C 15.273+T =T C K 6、摄氏温度、华氏温度和绝对温度的单位分别是什么?——C F K 二:1.1大气的重要物理参数 1、海平面温度为15C 时的大气压力为多少?——29.92inHg 、760mmHg 、 1013.25hPa 。 3、下列不是影响空气粘性的因素是(A) A 、空气的流动位置 B 、气流的流速 C 、空气的粘性系数 D 、与空气的接触面积 4、假设其他条件不变,空气湿度大(B) A 、空气密度大,起飞滑跑距离长 B 、空气密度小,起飞滑跑距离长 C 、空气密度大,起飞滑跑距离短 D 、空气密度小,起飞滑跑距离短 5、对于音速.如下说法正确的是: (C) A 、只要空气密度大,音速就大 B 、只要空气压力大,音速就大 C 、只要空气温度高.音速就大 D 、只要空气密度小.音速就大 6、大气相对湿度达到(100%)时的温度称为露点温度。 三:1.2 大气层的构造;1.3 国际标准大气 1、大气层由内向外依次分为哪几层?——对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层。 2、对流层的高度.在地球中纬度地区约为(D) A 、8公里。 B 、16公里。 C 、10公里。 D 、11公里 3、现代民航客机一般巡航的大气层是(对流层顶层和平流层底层)。 4、云、雨、雪、霜等天气现象集中出现于(对流层)。 5、国际标准大气指定的依据是什么?——国际民航组织以北半球中纬度地区大气物理性质的平均值修正建立的。 6、国际标准大气规定海平面的大气参数是(B) A 、P=1013 psi T=15℃ ρ=1、225kg /m3 B 、P=1013 hPA 、T=15℃ ρ=1、225 kg /m3
同步带传动受力情况的分析轴力与张 紧力的计算) 同步带受力情况的分析 1张紧力 同步带安装时必须进行适当的张紧,以使带具有一定的初拉力(张紧力)。初拉 力过小会使同步带在运转中因齿合不良而发生跳齿现象,在跳齿的瞬间,可能因拉力过大而使带断裂或带齿断裂;初拉力过小还会使同步带传递运动的精度降低,带的振动噪音变大。而初拉力过大则会使带的寿命降低,传动噪音增大,轴和轴承上的载荷增大,加剧轴承的发热和使轴承寿命降低。故控制同步带传动合宜的张紧力是保证同步带传动正常工作的重要条件。 设F o为同步带传动时带的张紧力,F i、F2、F分别为带传动工作时带的紧边拉力、松边拉力、和有效拉力。为了保证同步带在带轮上齿合可靠、不跳齿,同步带运转时紧边带的弹性伸长量与松边带的弹性收缩量应保持近似相等。因此,紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量,即 F I-F°=F°-F2或F i + F2=2F。、F o=O.5(F i+ F2)式1-1
2压轴力 压轴力即为同步带作用在轴上的力,是紧边拉力与松边拉力的矢量和,如图2-1 图2-1同步带的压轴力、紧边拉力、松边拉力 据机械标准JB/T 7512.3-1994压轴力Q计算如下所示: Q=K F(F1 F2)N 式2-1当工况系数K A 1.3时:
式中: K F ――矢量相加修正系数,如图 2- 图2-2矢量相加修正系数 上图中1为小带轮包角,1 180 d2 di 57.3 a K A 为工况系数,对于医疗机械,其值如图 2-3所示: X 13-1-6S 工况幕 inn GB/T 11362—JB/T 7512. 3—]9 篇一:科学探究社团活动计划(1147字) 为了大力推进素质教育,丰富课余文化生活,激发学生的学习兴趣,培养学生个方面的兴趣,不断提高学生的综合素质,让虹桥镇一小成为学生真正成长的摇篮,使我校的科学兴趣小组能得到不断深入发展。 一、活动目的 1、学得开心,玩得开心。在学习中培养兴趣,在社团活动中学习科学。 2、培养学生独立思考、创新进取的科学素养。 3、促进学生整体素质的提高。 二、活动时间及地点 1、时间:活动时间每周三下午第二、第三节课 2、地点:小科学家实验基地 三、活动形式及内容 社团活动的作用和效果往往是课堂教学所代替不了的,它可以以课堂教学为基础,又可以完全脱离课堂教学,它可以是课堂教学的辅助和延伸,也可以进行一些课本学不到的东西。社团活动的形式机动灵活、多种多样。要注意“点”和“面”结合,也就是要把群众性活动和个别性活动结合起来。 1、开展趣味小实验。 社团活动将实验室一作为趣味实验室,提供社团成员开展趣味实验。我们的学生受应试教育的影响,多为“书生型”,缺乏动手习惯与能力,学生自己动手实验正是对学生的两个基本能力——动手能力、思维能力的全面综合训练,是培养新型人才,改善民族素质的重要途径。 2、开展科技小制作。 社团活动将实验室二作为科技创意厅,提供社团成员开展小制作小发明活动。因地制宜,因陋就简开展小制作。学生在设计制作中,不仅可以学习巩固书本知识,加深对概念规律的深刻理解,更重要的是制作中的困难磨练学生意志,成功地喜悦激励他们不断进取,增强战胜困难的信心。 3、开展户外考察活动。 充分挖掘学科课程教材中的科技含量,有意识让学生结合生活中的一些科学现象进行思考调查,并用所学的科学方法尝试解决问题现象,学以致用,激发学生的兴趣。 4、设置科学探究站点 开设“生态种养园”给学生提供观察动植物生命活动的基地;并积极与气象局、科技馆与科普单位建立联系,为学生深层的科技活动提供足够的实验场所,筹备校园观测站。 5、抓好科普宣传活动。 鼓励学生自己订阅科普报刊,利用各种渠道借阅科普读物,并提倡互通有无,积极有效地引导学生注意收集最新科技发展动态。将学校教学区、办公区过道充分利用起来,布置科技教育的文化环境,设立“科学名人”专栏;“科学生活”专栏,“科学幻想”专栏,“科学制作”专栏,“科技名言”等专栏。 四、评价、成果展示 1、每次上课前让学生签名,下课后,将自觉打扫卫生的学生名字记录下来,在学期中、结束时,对表现积极的学生进行表扬(发给科学家名片,签发喜报)。 2.、举办“六小”竞赛(像小发明、小制作、小论文、小考察、小创意、小科幻、绘画),并建立起严格的检查、考评、奖励制度,以提高科技活动的实效。在期末阶段,社团能为全校师生进行成果展示,成果展示形式:举行科学创新作品制作、实验技能展示和《科学早知道》科普手抄报比赛,表彰优秀的学生。 飞机模型的设计与制作 设计项目: 设计一个简易的飞机模型 设计起源: 飞机模型的设计与制作是在《模型的设计和制作》这个章节让学生动手实践的一个设计与制作活动,学生对于飞机并不陌生,对于飞机的设计和制作也热情高涨。通过这个活动可以让学生能够根据设计方案和已有的条件选择加工的工艺,并能正确、安全的操作,根据设计方案制作一个简单产品的模型和原型,制作成功后,能对产品的外观进行润色,同样,实际教学过程中,我们教师也可以根据需要把此活动放在结构的稳定性与强度这个部分来开展活动,飞机模型在设计和制作的过程中要考虑飞机结构的稳定和结构的强度,在选材,在加工的过程中都应该注意,飞机模型也是一个整体系统,我们可以把它作为教具,在教材的系统与设计这个部分使用,飞机系统是由哪些子系统的组成的,很好的阐述系统与子系统的概念、以及之间的相互关系等。 飞机模型的设计要求: 1.具有一定的稳定性和强度,飞机不容易变形,支架不容易松动;各个部件之间的连接牢 固 2.能够在地面上滑动 3.外形美观,比例恰当,构思新颖,制作简便 设计准备: 1.合适的制作材料和连接材料,制作材料如长木头,三合板,废旧汽车轮子,薄铝片,圆 珠笔等,连接材料如粗铁丝,小铁钉,乳胶,细铁丝等; 2.必备工具,如卷尺,剪刀,老虎钳,锉,锤,木工锯,刀,三角尺,木工笔等 根据设计要求制定合理的设计方案 设计分析: 飞机模型的结构设计主要分成三个部分,即机身,机翼和尾翼 对于机身部分主要是有滑动轮和机舱主体部分构成。滑动轮在飞机系统中起滑行滚动,同时,也是飞机的支撑系统,支撑整个机体,对于飞机的稳定平衡起了重要的作用。滑动系统在设计的过程采用废旧的玩具汽车车轮组成,前面两个轮,后面一个轮,构成三角形,能够稳定的支撑整个机体部分,滑动轮用粗铁丝和薄铝片,前轮部分用薄铝片将铁丝固定在木质机舱,粗铁丝弯折后和机轮连接,结构稳定。后轮采用薄铝片,做成可以放滑动轮胎的滚槽,将薄铝片与木质机舱连接,再将轮胎和滚槽连接,滑动系统部分制作完成。机身的机舱部分是整个飞机的一个主体部分,是机身,机翼和尾翼之间的一个连接的系统。将长条的木块,加工成飞机机舱的雏形。尾翼机身采用插接的方式,机翼部分,是用钉子固定在机身上,为了使机身形象,美观,设计制作过程中,机头部分处理是应该注意比例恰当,机身的窗外采用圆珠笔绘制出来,飞机尾巴的处理合理,同样比例要做到协调。 节能车车身空气动力学分析 节能车是为节能环保而生的专业机动车辆。通过优化燃油经济性能、车身的空气阻力、车身表面及车后流场,可对车辆正常行驶状态下节油性能的提升有较大的帮助。为此,使用先进的网格划分软件hypermesh及流体有限元分析软件Fluent,完成对车身的空气动力学分析,得出车辆最优离地间隙的所在范围,为后续节能车辆车身的设计提供参考。 标签:节能车;车架;有限元;强度分析 doi:10.19311/https://www.wendangku.net/doc/d513797375.html,ki.16723198.2017.02.099 0 引言 随着汽车产业的发展,全球能源危机日益凸显。电动汽车虽被看作是未来首选的代步工具,但存在着行程短、基础设施成本高、制造成本高、制造环境因素复杂等因素而远未被广泛接受,因此开发低排量、节能环保、美观实用的车辆成为未来发展趋势之一。在此背景下,Honda于广州国际赛车场举办了每年一届的Honda节能竞技大赛。为达到降低油耗的目的,大赛规定参赛团队设计制作的节能车需在規定时间内(不超过25分钟)、规定赛程路线下(国际赛车场),行驶要求距离(于指定时间内绕赛场行驶3圈),并由所得结果换算出该节能车每升油能够行驶的公里数。质量轻、强度高、风阻小且美观的车身是节能车辆(出油耗低、实用性高)优胜的关键模块之一。中国节能车大赛迎合了时代节能的主题,为各个参赛队提供了一个自我展示的平台的同时,尽可能地激发创新理念并提升创新能力,展现“一升汽油”的无限潜能。在设计制作者体会到理论与实践相结合重要性的同时,更为未来汽车节能领域的实际运用带来无限的未知性和可能性。 根据节能车竞技大赛赛方要求,参赛车辆必须搭载由本田公司提供的125cc 小排量四冲程单缸发动机(发动机结构可自行改装)。因此在同等发动机和赛场条件下,对车辆发动机的改装将对降低油耗有巨大意义,如提高发动机活塞压缩比、更改进气出气阀和化油器、更换气缸套及切割发动机部分散热用筋板以降低发动机自身重量等等。但对发动机机壳过多的切割及改造势必会带来其所能承载最大载荷的减小,甚至造成结构失效。类比上述发动机,车身设计也面临着同样的问题,即车身过多的减重将会对车辆稳定性和安全性造成很大的影响。因而车身在设计前需考虑车身的使用材料,但也需首先考虑车架、发动机以及转向等模块的总布置影响,并参考其他车身造型数据确定该车的主要参数,通过计算确定整车车身外形的选型和其他可调整模块的布置。 1 车身侧截面设计 节能车燃油组与普通汽车具有相同的主体构架组分,包括转向、刹车、发动机、车架、传动、车身等。其中,车身由于在设计上多采用曲面设计,因而需采用合适的设计工程软件,例如CATIA、UG、CATIA、ProE和Rhino等,各类软科技社团活动计划5篇
技术体验活动案例飞机模型的设计与制作
节能车车身空气动力学分析