物理研究性學(xué)習(xí)報(bào)告

1、物理研究性學(xué)習(xí)報(bào)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(jī)空氣動(dòng)力第一節(jié)速度與加速度速度即物體移動(dòng)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(fù)數(shù)，則代表減速。第二節(jié)牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律第一定律:除非受到外來(lái)的作用力，否則物體的速度（v）會(huì)保持不變。沒(méi)有受力即所有外力合力卷零， 當(dāng)飛機(jī)在天上保持等速直線飛行時(shí)， 這時(shí)飛機(jī)所受的合力卷 零，與一般人想像不同的是， 當(dāng)飛機(jī)降落保持相同下沉率下降， 這時(shí)升力與重力的合力仍是 零，升力并未減少，否則飛機(jī)會(huì)越掉越快。第二定律：某質(zhì)量卷 m的物體的動(dòng)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(gè)外力后，即在外力的方向崖生一個(gè)加速度，飛機(jī)起 飛滑行時(shí)引擎推力大於阻力，於是崖生向前的加速度，速度越來(lái)越快阻力也越來(lái)越大，遲早引擎推力會(huì)等於阻力，於是加速度卷零，速度不再增加，當(dāng)然飛機(jī)此時(shí)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(huì)痛，因卷門也對(duì)你施了一個(gè)相同大小的力第三節(jié)力的平衡作用於飛機(jī)的力要?jiǎng)偤闷胶?，如果不平衡就是合力不卷零，依牛頓第二定律就會(huì)濫生加速度，卷了分析方便我們把力分卷x、y、z三個(gè)軸力的平衡及繞x、y、z三個(gè)軸彎矩的平衡。軸力不平衡則會(huì)在合力的方向崖

3、生加速度，飛行中的飛機(jī)受的力可分卷升力、重力、阻力、 推力升力由機(jī)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(gè)方向的力，稱x及y方向當(dāng)然還有一個(gè) z方向，但對(duì)飛機(jī)不是很重要，除非是在轉(zhuǎn)彎中， 飛機(jī)等速直線飛行時(shí) 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(jī)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(jī)不升降，所以會(huì)保持等速直線飛行。升l蛹我滄壇$ fefidw新lmrri彎矩不平衡則會(huì)崖生旋轉(zhuǎn)加速度，在飛機(jī)來(lái)說(shuō),x軸彎矩不平衡飛機(jī)會(huì)滾轉(zhuǎn)， y軸彎矩不平衡飛機(jī)會(huì)偏航、z軸彎矩不平衡飛機(jī)會(huì)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(dòng)力最重要的公式，簡(jiǎn)單的說(shuō)流體的速度越大，靜壓力越小，速度 越小，靜壓力越大，這貍說(shuō)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(jī)翼上 部空氣流速較快，靜壓力則較小，機(jī)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(jī)翼就被往上推去，然后飛機(jī)就飛起來(lái)，以前的理論認(rèn)卷兩個(gè)相鄰的空氣質(zhì) 點(diǎn)同時(shí)由機(jī)翼的前端往后走，一個(gè)流經(jīng)機(jī)翼的上緣， 另一個(gè)流經(jīng)機(jī)翼的下緣， 兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)應(yīng)在機(jī)翼的后端相會(huì)合如圖 1-4，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的計(jì)算后發(fā)覺(jué)如依上述理論，上緣的流速不夠大，機(jī)翼應(yīng)該無(wú)法濫生那麼大的升力，現(xiàn)在經(jīng)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，兩個(gè)相鄰空氣的質(zhì)點(diǎn)流經(jīng)機(jī)翼上緣的質(zhì)點(diǎn)會(huì)比流經(jīng)機(jī)翼的下緣質(zhì)點(diǎn)先到達(dá)

5、后緣圜i.科技愴出f feiymn而qkfi當(dāng)氣流通過(guò)時(shí)機(jī)翼的上緣崖生”真空”，於是機(jī)翼被真空吸上去如圖 1-6，他的真空還真聽(tīng)話，只把飛機(jī)往上吸，卷什麼不會(huì)把機(jī)翼往后吸，把你吸的動(dòng)都不能動(dòng)，還有另一個(gè)常聽(tīng)到的錯(cuò)誤理論有時(shí)叫做子彈理論，這理論認(rèn)卷空氣的質(zhì)點(diǎn)如同子彈一般打在機(jī)翼下緣，將動(dòng)量傳給機(jī)翼，這動(dòng)量分成一個(gè)往上的分量於是崖生升力，另一個(gè)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(shí)也有升力，而照這子彈理論該二種翼型沒(méi)有攻角時(shí)只有上面“挨子彈”，應(yīng)該濫生向下的力才對(duì)啊，所以機(jī)翼不是風(fēng)箏當(dāng)然上緣也沒(méi)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(jiàn)的可能是噴霧殺蟲(chóng)劑了如圖1-8，當(dāng)壓縮空氣朝 a點(diǎn)噴去，a點(diǎn)附近的空氣速度增大靜壓力減小，b點(diǎn)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(lái)試驗(yàn)，壓縮空氣就靠你的肺了，表演時(shí)吸管不要成90度，傾斜一點(diǎn)點(diǎn)，以免空氣直接吹進(jìn)管內(nèi)造成皮托管效應(yīng)，效果會(huì)更好。._:大初高位就l其眩祿、一下弧-戟鼻 1 1飛行原理飛機(jī)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(jī)重力的結(jié)果。而只旦. 7有當(dāng)飛機(jī)速度增大到一定時(shí)，才可能產(chǎn)生足以支持飛機(jī)重力的升力?？梢?jiàn)飛機(jī)的起飛 個(gè)速度不斷增加的加速過(guò)程。故起飛一般只分三個(gè)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(jī) 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(jī)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(shí)保持滑跑方向 。對(duì)螺旋槳飛機(jī)而言，起飛滑跑中引起飛機(jī)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(jī)向螺旋槳旋轉(zhuǎn)的反方向傾斜，造成兩 主輪對(duì)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(duì)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(jìn)動(dòng)作用也會(huì)使飛機(jī)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。加減油門和推拉操縱桿的動(dòng)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(dòng)作應(yīng)柔和適當(dāng)?；芎蠖?/p>

8、應(yīng)用舵來(lái)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(shí)，升力稍大于重力，飛機(jī)即可離地。離地時(shí)作用于飛機(jī)的力。此時(shí)升力大于重力，拉力或推力大于阻力 飛機(jī)剛離地時(shí)，不宜用較大的上升角上升。上升角過(guò)大，這會(huì)影響飛機(jī)增速，甚至危及安全。為了減小阻力，便于增速，飛機(jī)高地后，一般不低于5米高度改平飛.因?yàn)檫@時(shí)飛行高度低，飛機(jī)如利掇設(shè)燈所:前有坡度，就會(huì)向下側(cè)滑而可能使飛機(jī)撞地。因此發(fā)現(xiàn)飛機(jī)有大坡度應(yīng)及時(shí)糾正。當(dāng)速度增加到規(guī)定時(shí)，應(yīng)柔和帶桿使飛機(jī)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(jī)場(chǎng)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(guò)影響離地速度或起飛滑跑的平均加速度來(lái)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(jī)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(jī)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(shuō)的風(fēng)阻保數(shù)就是指形狀阻力保數(shù)如圖3-3，飛機(jī)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(jiàn)得最小，反而是有一點(diǎn)鈍頭的物體阻力小，讀者如果有機(jī)會(huì)看到油輪船頭水底下那部分，你會(huì)看到一個(gè)大頭，高級(jí)滑翔機(jī)大部分也有一個(gè)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(jī)翼的翼端部因上下壓力差，空氣會(huì)從壓力大往壓力小的方向移動(dòng)，部 份空氣不會(huì)規(guī)規(guī)矩矩往后移動(dòng)，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(shí)，飛機(jī)翼端如有噴煙時(shí)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(jiàn)壯觀的渦流，因卷這種渦流延 伸至水平尾翼時(shí)，從水平尾翼的觀點(diǎn)氣流是從上往下吹，因此會(huì)減小水平尾翼的攻角，也就是說(shuō)水平尾翼的攻角實(shí)際會(huì)比較小，圖3-6只不過(guò)是一架小飛機(jī)，如像類似747這種大彳家伙起飛降落后，小飛機(jī)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(jī)身接合處、 機(jī)身開(kāi)孔處、機(jī)輪及輪架、拉捍等除本身的原有的阻力以外，另外衍生出來(lái)的阻力一架飛機(jī)的總阻力就是以上四種阻力的總合，但飛機(jī)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(huì)崖生，只是翼端比較嚴(yán)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(wú)動(dòng)力飛機(jī)重點(diǎn)在減少誘導(dǎo)阻力，高速 飛機(jī)重點(diǎn)在減少形狀阻力與寄生阻力。制作工具模型剪 刃口由高強(qiáng)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(huì)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(gòu)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(shí)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(jìn)行打磨的工作，這時(shí)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(gòu)買有各種形狀的套裝，一般價(jià)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?jiān)诮?jīng)過(guò)錘刀的粗打磨后，就要使用砂紙進(jìn)行細(xì)加工，砂紙分為各種號(hào)數(shù)，號(hào)數(shù)越大就越細(xì)，建議購(gòu)買 800, 1000。1200號(hào)水砂紙（在五金店均有售，價(jià)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(jìn)行粘接，在這里筆者強(qiáng)烈建議購(gòu)買田 宮的溜縫膠水（25元/瓶）它流動(dòng)性相當(dāng)好，而且粘接強(qiáng)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(jiàn)）等。這時(shí)你就需要一把好用的鐐子，建議購(gòu)買彎頭尖嘴,鐐子模型制作中經(jīng)常要碰到細(xì)小零件, 而且后面有鎖扣的那種。補(bǔ)土 一些模型由于開(kāi)模的原因，在組合后會(huì)產(chǎn)生縫隙，這時(shí)就需要使用補(bǔ)土來(lái)填補(bǔ)。補(bǔ)土有