物理研究性學(xué)習(xí)報告

1、物理研究性學(xué)習(xí)報告航模的制作研究人：張鏡朦于馥銘蔣浩楠張世風(fēng) 章文睿 張祎文模型飛機空氣動力第一節(jié)速度與加速度速度即物體移動的快慢及方向，我們常用的單位是每秒多少公尺公尺/秒加速度即速度的改變率，我們常用的單位是1公尺/秒/秒，如果加速度是負數(shù)，則代表減速。第二節(jié)牛頓三大運動定律第一定律:除非受到外來的作用力，否則物體的速度（v）會保持不變。沒有受力即所有外力合力卷零， 當(dāng)飛機在天上保持等速直線飛行時， 這時飛機所受的合力卷 零，與一般人想像不同的是， 當(dāng)飛機降落保持相同下沉率下降， 這時升力與重力的合力仍是 零，升力并未減少，否則飛機會越掉越快。第二定律：某質(zhì)量卷 m的物體的動量（p = m

2、v）變化率是正比於外加力f并且發(fā)生在力的方向上。此即著名的 f=ma公式，當(dāng)物體受一個外力后，即在外力的方向崖生一個加速度，飛機起 飛滑行時引擎推力大於阻力，於是崖生向前的加速度，速度越來越快阻力也越來越大，遲早引擎推力會等於阻力，於是加速度卷零，速度不再增加，當(dāng)然飛機此時早已飛在天空了。第三定律:作用力與反作用力是數(shù)值相等且方向相反。你踢門一腳，你的腳也會痛，因卷門也對你施了一個相同大小的力第三節(jié)力的平衡作用於飛機的力要剛好平衡，如果不平衡就是合力不卷零，依牛頓第二定律就會濫生加速度，卷了分析方便我們把力分卷x、y、z三個軸力的平衡及繞x、y、z三個軸彎矩的平衡。軸力不平衡則會在合力的方向崖

3、生加速度，飛行中的飛機受的力可分卷升力、重力、阻力、 推力升力由機翼提供，推力由引擎提供，重力由地心引力崖生，阻力由空氣濫生，我們可以把力分解卷兩個方向的力，稱x及y方向當(dāng)然還有一個 z方向，但對飛機不是很重要，除非是在轉(zhuǎn)彎中， 飛機等速直線飛行時 x方向阻力與推力大小相同方向相 反，故x方向合力卷零，飛機速度不變，y方向升力與重力大小相同方向相反，故 y方向合力亦卷零，飛機不升降，所以會保持等速直線飛行。升l蛹我滄壇$ fefidw新lmrri彎矩不平衡則會崖生旋轉(zhuǎn)加速度，在飛機來說,x軸彎矩不平衡飛機會滾轉(zhuǎn)， y軸彎矩不平衡飛機會偏航、z軸彎矩不平衡飛機會俯仰后斷俯何靶）第四節(jié)伯努利定律伯

4、努利定律是空氣動力最重要的公式，簡單的說流體的速度越大，靜壓力越小，速度 越小，靜壓力越大，這貍說的流體一般是指空氣或水，在這貍當(dāng)然是指空氣，設(shè)法使機翼上 部空氣流速較快，靜壓力則較小，機翼下部空氣流速較慢，靜壓力較大，兩邊互相較力如 圖1-3，於是機翼就被往上推去，然后飛機就飛起來，以前的理論認卷兩個相鄰的空氣質(zhì) 點同時由機翼的前端往后走，一個流經(jīng)機翼的上緣， 另一個流經(jīng)機翼的下緣， 兩個質(zhì)點應(yīng)在機翼的后端相會合如圖 1-4，經(jīng)過仔細的計算后發(fā)覺如依上述理論，上緣的流速不夠大，機翼應(yīng)該無法濫生那麼大的升力，現(xiàn)在經(jīng)風(fēng)洞實驗已證實，兩個相鄰空氣的質(zhì)點流經(jīng)機翼上緣的質(zhì)點會比流經(jīng)機翼的下緣質(zhì)點先到達

5、后緣圜i.科技愴出f feiymn而qkfi當(dāng)氣流通過時機翼的上緣崖生”真空”，於是機翼被真空吸上去如圖 1-6，他的真空還真聽話，只把飛機往上吸，卷什麼不會把機翼往后吸，把你吸的動都不能動，還有另一個常聽到的錯誤理論有時叫做子彈理論，這理論認卷空氣的質(zhì)點如同子彈一般打在機翼下緣，將動量傳給機翼，這動量分成一個往上的分量於是崖生升力，另一個分量往后於是濫生阻力如圖1-7，可是克拉克y翼及內(nèi)凹翼在攻角零度時也有升力，而照這子彈理論該二種翼型沒有攻角時只有上面“挨子彈”，應(yīng)該濫生向下的力才對啊，所以機翼不是風(fēng)箏當(dāng)然上緣也沒有所謂真空尹力的理.j,.（有力應(yīng)而麗,gm伯努利定律在日常生活上也常常應(yīng)用

6、，最常見的可能是噴霧殺蟲劑了如圖1-8，當(dāng)壓縮空氣朝 a點噴去，a點附近的空氣速度增大靜壓力減小，b點的大氣壓力就把液體壓到出口，剛好被壓縮空氣噴出成霧狀，讀者可以在家未里用杯子跟吸管來試驗，壓縮空氣就靠你的肺了，表演時吸管不要成90度，傾斜一點點，以免空氣直接吹進管內(nèi)造成皮托管效應(yīng)，效果會更好。._:大初高位就l其眩祿、一下弧-戟鼻 1 1飛行原理飛機從地面滑跑到離地升空，是由于升力不斷增大，直到大于飛機重力的結(jié)果。而只旦. 7有當(dāng)飛機速度增大到一定時，才可能產(chǎn)生足以支持飛機重力的升力。可見飛機的起飛 個速度不斷增加的加速過程。故起飛一般只分三個階段，即起滑跑、離地和上升。起飛滑跑的目的是為

7、了增大飛機 的速度，直到獲得離地速度。拉力或推力愈大，剩余拉力或剩余推力也愈大，飛機增速就愈 快。起飛中，為盡快地增速，應(yīng)把油門推到最大位置。并同時保持滑跑方向 。對螺旋槳飛機而言，起飛滑跑中引起飛機偏轉(zhuǎn)的主要原因是螺旋槳的副作用。起飛滑跑中，螺旋槳的反作用力矩力圖使飛機向螺旋槳旋轉(zhuǎn)的反方向傾斜，造成兩 主輪對地面的作用力不等，從而使兩主輪的摩擦力不等，兩主輪摩擦力之差對重心形成偏轉(zhuǎn)力 矩。螺旋槳滑流作用在垂直尾翼上也產(chǎn)主偏轉(zhuǎn)力矩。，螺旋槳的進動作用也會使飛機產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。加減油門和推拉操縱桿的動作愈粗猛，螺旋槳副作用影響愈大。為減輕螺旋槳副作用的影響，加油門和推拉操縱桿的動作應(yīng)柔和適當(dāng)?；芎蠖?/p>

8、應(yīng)用舵來保持滑跑方向。隨著滑跑速度的不斷增大，方向舵的效用不斷提高，就應(yīng)當(dāng)回舵，以保持滑跑方向。 當(dāng)速度增大到一定時，升力稍大于重力，飛機即可離地。離地時作用于飛機的力。此時升力大于重力，拉力或推力大于阻力 飛機剛離地時，不宜用較大的上升角上升。上升角過大，這會影響飛機增速，甚至危及安全。為了減小阻力，便于增速，飛機高地后，一般不低于5米高度改平飛.因為這時飛行高度低，飛機如利掇設(shè)燈所:前有坡度，就會向下側(cè)滑而可能使飛機撞地。因此發(fā)現(xiàn)飛機有大坡度應(yīng)及時糾正。當(dāng)速度增加到規(guī)定時，應(yīng)柔和帶桿使飛機轉(zhuǎn)入穩(wěn)定上升，上升到規(guī)定高度。影響起飛滑跑距離的因素有油門位置、離地迎角、襟翼反置、起飛重量、機場標(biāo)高

9、與 氣溫、跑道表面質(zhì)量、風(fēng)向風(fēng)速、跑道坡度等。這些因素一般都是通過影響離地速度或起飛滑跑的平均加速度來影響起飛滑跑距離的.飛行中之阻力1磨擦阻力：空氣分子與飛機磨擦濫生的阻力，這是最容易理解的阻力但不很重要， 只估總阻力的一小部分，當(dāng)然卷減少磨擦阻力還是儒量把飛機磨光。2形狀阻力：物體前后壓力差引起的阻力，平常汽車廣告所說的風(fēng)阻保數(shù)就是指形狀阻力保數(shù)如圖3-3，飛機做得越流線形，形狀阻力就越小，尖錐狀的物體形狀阻力不見得最小，反而是有一點鈍頭的物體阻力小，讀者如果有機會看到油輪船頭水底下那部分，你會看到一個大頭，高級滑翔機大部分也有一個大頭，除了提供載人的空間外也是卷了減少形狀阻力。3誘導(dǎo)阻力

10、：機翼的翼端部因上下壓力差，空氣會從壓力大往壓力小的方向移動，部 份空氣不會規(guī)規(guī)矩矩往后移動，而從旁邊往上翻，因而在兩端崖生渦流如圖3- 4，因而崖生阻力，這現(xiàn)象在飛行表演時，飛機翼端如有噴煙時可看得非常清楚，你可以注意渦流旋轉(zhuǎn)的方向如圖3-5，圖3-6是nasa的照片，可看見壯觀的渦流，因卷這種渦流延 伸至水平尾翼時，從水平尾翼的觀點氣流是從上往下吹，因此會減小水平尾翼的攻角，也就是說水平尾翼的攻角實際會比較小，圖3-6只不過是一架小飛機，如像類似747這種大彳家伙起飛降落后，小飛機要隔一陣子才能起降，否則飛入這種渦流，后果不堪設(shè)想，這種阻 力是因卷渦流崖生，所以也稱渦流阻力。4寄生阻力：所

11、有控制面的縫隙如主翼后緣與副翼間、主翼及尾翼與機身接合處、 機身開孔處、機輪及輪架、拉捍等除本身的原有的阻力以外，另外衍生出來的阻力一架飛機的總阻力就是以上四種阻力的總合，但飛機的阻力互相影響的， 以上的分類只是讓討論方便而已，另外誘導(dǎo)阻力不只出現(xiàn)在翼端，其他舵面都會崖生，只是翼端比較嚴重，磨擦阻力、形狀阻力、 寄生阻力與速度的平方成正比，速度越快阻力越大，誘導(dǎo)阻力則與速度 的平方成反比如圖 3-9，所以要減少阻力的話，無動力飛機重點在減少誘導(dǎo)阻力，高速 飛機重點在減少形狀阻力與寄生阻力。制作工具模型剪 刃口由高強度金屬制成且成斜口（也稱斜口鉗），是將模型零件從板子上取下的工具，由于是斜口的，

12、所以不會損壞零件。筆刀 將零件剪下后，要將零件上多余的流道削去，就要用到筆刀，建議購買田島的28元/把（8片刀片）在這里要提醒初學(xué)者由于筆刀很鋒利，使用筆刀時刀口不要朝向自己，以免造 成傷害。錘刀 筆刀組零件取下之后，還要進行打磨的工作，這時你就需要它。鋰刀可以分為鉆石粉錘刀（表面上附有廉彳的鉆石粉）以及螺紋鋰刀，前者很適合打磨塑料；后者可以打磨蝕刻片。 建議購買有各種形狀的套裝，一般價格不貴在2050元左右。錘刀的清理可以用廢舊的牙刷 刷幾下既可。砂紙在經(jīng)過錘刀的粗打磨后，就要使用砂紙進行細加工，砂紙分為各種號數(shù)，號數(shù)越大就越細，建議購買 800, 1000。1200號水砂紙（在五金店均有售，價格在 0。6元/張左右）膠水 零件打磨完畢以后，就要使用專門的模型膠水進行粘接，在這里筆者強烈建議購買田 宮的溜縫膠水（25元/瓶）它流動性相當(dāng)好，而且粘接強度適中，最重要的是它具有“滲”的作用，這樣就避免了由于膠水涂太多而溢出損壞零件。其他膠水還有模王的瓶裝 （小瓶10元/瓶大瓶25元/并s）威龍膠水（8元/瓶現(xiàn)以不多見）等。這時你就需要一把好用的鐐子，建議購買彎頭尖嘴,鐐子模型制作中經(jīng)常要碰到細小零件, 而且后面有鎖扣的那種。補土 一些模型由于開模的原因，在組合后會產(chǎn)生縫隙，這時就需要使用補土來填補。補土有