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纸飞机设计[複製鏈接]

  大學生(4000/12000)

成長建設局 歷史之見仁見智董事長

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發表於 2010-10-28 12:40 AM|顯示全部樓層
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这是结合纸飞机工作室的仿真纸飞机模型特点设计的教学案例,通过纸飞机模型的仿真特点讲解空气动力布局、空气动力原理和飞机控制原理等理论知识,通过投掷纸飞机模型在实验中验证这些理论知识。如果时间充足,还可以向学生讲解飞机机动性能、军事涂装等军事知识,介绍我国的航空工业发展成就。

一、教学准备:

1、学生制作用的纸飞机模型图纸,建议用常规动力布局的FC-1枭龙机型的免裁版。

2、各种气动布局飞机挂图,有条件的可用投影仪播放《空气动力布局简介》。

3、制作好的剪好前缘襟翼的纸飞机模型一架,建议用常规动力布局的FC-1枭龙机型见图:






二、教学过程:

1、向学生们演示纸飞机模型,并投掷放飞,引起学生们的兴趣。

2、向每名学生发一张纸飞机模型图纸(最好是免裁版),在老师指导下,统一按照步骤制作纸飞机模型。 见教学版折叠制作图 教学版折叠制作视频 视频下载

3、持纸飞机模型向学生介绍各个部位名称,注意这时只需要介绍主翼、水平尾翼和垂直尾翼即可。

4、讲解飞机为什么会飞。

   ⑴因为地球有空气。鸟类依靠翅膀扇动空气的反作用力产生升力飞翔,飞机的机翼依靠速度产生升力飞翔。翱翔时鸟类滑翔的空气动力原理与飞机完全相同。

   ⑵机翼如何产生升力。讲述帕努力原理,机翼上下表面气流速度相同的话既不产生升力也不产生下降的力。如果机翼上表面鼓起,流经的气流距离就会延长,流速就会加快,空气压力就会变小,流速相对慢的下表面压力就会增大,这种压力差就会使机翼产生升力。

       实验一:拿两张纸,向两张纸中间吹气,纸张没有分开,反而合并在一起。

       实验二:让学生拿起手中的纸飞机模型观看主翼截面,上表面凸起平滑,下表面平直。持投掷手柄水平掷出纸飞机,纸飞机水平飞出并上升,惯性消失后平稳滑翔降落。然后把纸飞机模型倒过来水平掷出,纸飞机模型向下栽向地面。

5、讲解飞机控制知识。参见《仿真纸飞机模型基本控制技术》

   ⑴介绍机翼可动的各部位名称:襟翼、副翼、水平尾翼襟翼(水平舵、升降舵)、方向舵、腹鳍等。

   ⑵介绍水平尾翼(水平舵、升降舵)的作用。压低或抬高机尾,改变纵向平衡,用于起飞、降落、转向。手持纸飞机模型模拟飞机起飞和降落的过程,讲解水平尾翼压低机尾抬高机头的作用。实现转向稍候讲解。

      实验:调整水平尾翼向上或向下转动,投掷出去看实际效果。

   ⑶介绍垂直尾翼,主要作用是防止偏航或者调整偏航,保持纵向稳定。着重讲述垂直尾翼的作用并不是转向,用垂直尾翼转向是灾难性的,因为方向舵在上方,所以产生的力不平衡,会使飞机侧倾并向下飞。如果上下都有一样的水平舵就没这个问题了。实现转向需要副翼和水平尾翼配合,特别是机动转向时,垂直尾翼没有任何动作。大半径偏航式的转向才需要方向舵控制。

      实验一:轻微调整方向舵投掷出去,纸飞机模型飞出去后开始向一侧偏航。向左侧和右侧各偏航投掷一次。

      实验二:加大调整方向舵投掷出去,纸飞机模型飞出去后开始偏航并侧倾然后栽向地面。

4、介绍副翼。

   ⑴横向旋转:两侧副翼反方向转动控制横向旋转。问学生们一个问题:副翼为什么在翼梢呢?这是杠杆原理。

       实验:调整纸飞机模型的两侧副翼,逆时针旋转投掷一次,顺时针旋转投掷一次。

    ⑵转向:手持纸飞机模型模拟转向,副翼反向转动——飞机开始旋转——副翼回位飞机保持侧倾——抬起水平尾翼飞机开始转向。

       实验:调整好副翼和水平尾翼的角度投掷出去,纸飞机模型盘旋一圈滑翔回来。左右各转向投掷一次。

5、介绍襟翼。手持纸飞机模型,放下襟翼模拟起飞和降落,襟翼改变机翼弯度增大阻力的同时将阻力转换为升力,起降时可以缩短滑行距离,保持迎角不太大。迎角太大影响飞行员视野并容易失速。襟翼和副翼的区别在于转动的方向是否相同,同向转动叫做襟翼,反向转动的叫做副翼,既可以同向又可以反向转动的叫做襟副翼。

6、讲述失速。飞机有一定的迎角会获得更大的升力,但是迎角过大的话机翼上表面气流就会分离紊乱,机翼下表面的空气压力就不在比上表面大,从而不再产生升力,这时动力不足或者没有动力的飞机就会失去速度,开始坠落。简单介绍前缘襟翼的作用就是防止气流分离,减缓失速。但是要告诉学生,前缘襟翼只对有动力可以遥控的飞机模型有效,对于自由滑翔的纸飞机是无效的,建议他们不要剪出前缘襟翼,否则会影响滑翔性能。当然为了研究是可以的。

       实验:以小迎角投掷纸飞机模型,飞机爬升,在惯性消失后开始平飞滑翔降落。以大迎角投掷,惯性消失后纸飞机模型开始坠落。

7、机动性能。

       简单介绍飞机的机动性能,手持两架纸飞机模型模拟空战,一前一后,前面的战机如果转弯半径小会绕到敌机后方取得攻击优势。

       机动动作中,飞机往往是大迎角飞行,这时流经垂直尾翼的气流很乱,垂直尾翼往往作用减弱或者不再起到纵向稳定的作用,这时就需要腹鳍发回作用。

8、军用涂装。简单介绍军事伪装技术,军用飞机的伪装一半分为两部分,上半部分伪装地面色彩,例如伪装海洋、丛林、沙漠的伪装迷彩。下半部分伪装天空的色彩。高空作战的飞机则没有迷彩,上下一致为蓝灰色。军用涂装都要求有尽可能低的反光性能,所以看上去都是亚光的。

9、介绍飞机的空气动力布局。

       通过挂图或者投影仪向学生介绍各种飞机空气动力布局,让学生掌握分辨空气动力布局的知识。如果时间富裕,可以穿插介绍我国的航空工业发展成就,例如自主知识产权的ARJ21祥凤支线客机填补了国际客运航空市场空白;歼10战斗机是我国航空工业发展的里程碑,是世界上最强大最先进的单发战斗机;改进生产的歼 11性能远远超过俄罗斯的苏27,是当今世界上最强大的战斗机之一;FC-1枭龙是世界上性价比最优秀的战斗机,在国际航空市场上有明显优势。还可以讲述一些有趣的小知识,例如猛龙和枭龙是我国官方自己起的绰号,而侧卫是北约组织给苏27起的绰号,北约起绰号的规律是战斗机均选择以F打头的名词,轰炸机均选择以B打头的名词等。

三、复习

1、投掷学生的纸飞机模型。选择学生制作不太好的纸飞机模型投掷,根据飞出去出现的问题向学生发问,为什么会这样?如何解决。让学生自己根据学习到的知识想办法调整解决问题,并通过试飞验证知识和自己的调整方法是否正确。

2、讲述投掷技术要领。向学生讲解小臂投掷是画圈过程,所以要注意投掷出手时一定要掷出方向与机翼在一个水平面上。投掷出手的迎角不宜过大,否则容易失速。投掷的力量应慢慢加大,一边发现问题一边调整一边加大投掷力量。

3、警告要注意安全,不要冲着人投掷,不要在人多的地方投掷,不要在街道等有车辆经过的地方投掷等等。

四、总结

    今天学习到了三大知识:

    1、如何制作一架纸飞机模型。

    2、飞机的飞行和控制原理。

    3、学习到的航空知识:如何分辨飞机的气动布局;空战和军用涂装等军事知识;我国航空工业发展取得的成就。








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