王子璇

（山東省臨沂市第一中學(xué)，山東 臨沂 276000）

航空模型制作心得體會(huì)

王子璇

（山東省臨沂市第一中學(xué)，山東 臨沂 276000）

航空模型活動(dòng)在培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力方面發(fā)揮著積極作用，是對(duì)進(jìn)行科普教育，參與科技實(shí)踐活動(dòng)的最直接方式，能磨練意志，促進(jìn)完備的情感、態(tài)度、價(jià)值觀的形成，是對(duì)進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和崇高理想教育的有效途徑。通過介紹航模制作由來，心得體會(huì)，動(dòng)力原理，激發(fā)更多同學(xué)參與航模制作中來。

航模;能力;發(fā)展

航空模型活動(dòng)是一項(xiàng)具有相當(dāng)長(zhǎng)歷史的科技實(shí)踐活動(dòng)項(xiàng)目，在中小學(xué)校中有著廣泛和堅(jiān)實(shí)的活動(dòng)基礎(chǔ)，也深受廣大中小學(xué)生的喜愛。

一、航模制作由來

我國(guó)古代思想家和科學(xué)家墨子，同三百個(gè)學(xué)生一起用木頭和竹片做了會(huì)飛的鳥；魯國(guó)能工巧匠還做了會(huì)飛的木鵲；東漢科學(xué)家張衡也做過“機(jī)關(guān)-開動(dòng)”就能飛起來的木鳥。漢朝王莽時(shí)代，一個(gè)獵人在長(zhǎng)安表演扇動(dòng)羽毛做的雙翅，從高臺(tái)跳下滑行幾百步遠(yuǎn)。在國(guó)外，九百多年前，英國(guó)國(guó)王也曾試過插上翅膀飛行，結(jié)果從塔上往下飛摔死。1670年，法國(guó)鎖匠用發(fā)條做動(dòng)力，制作了“飛行十字架”，曾飛越小河。他們都為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。小的時(shí)候我就對(duì)小模型、小玩具很感興趣，自己做過紙質(zhì)的各種模型，小學(xué)的時(shí)候做過一個(gè)電動(dòng)浮船，記得那是從單放上拆下來的馬達(dá)，用撿來的泡沫削成船體，螺旋槳是用膠粘的，由于沒有安裝漿葉且電池太重導(dǎo)致最終只能在水池中慢慢悠悠的打轉(zhuǎn)，現(xiàn)在想起來還真是有意思，這學(xué)期來終于在公選課中選下了航模設(shè)計(jì)與制作這門課，雖然課時(shí)不長(zhǎng)，但通過這次可得學(xué)習(xí)讓我了解了不少航海、航空以及其他模型制作的基本知識(shí)而且增強(qiáng)了我的模型制作興趣。

二、模型制作與空氣動(dòng)力學(xué)關(guān)系

空氣動(dòng)力學(xué)是十分重要的，這一點(diǎn)每個(gè)人似乎都知道。特別是當(dāng)我們的速度越來越快的時(shí)候。如果你不信在當(dāng)今的遙控車比賽中，空氣動(dòng)力學(xué)扮演一個(gè)重要的角色，你可以試試不用車殼裸跑，就會(huì)發(fā)現(xiàn)巨大的差別。但不幸的是，空氣動(dòng)力學(xué)所包含的物理學(xué)和數(shù)學(xué)知識(shí)是非常復(fù)雜的。在早期的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中，為了生產(chǎn)加工的簡(jiǎn)單方便，多設(shè)計(jì)成直方形，而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步流線型在越來越多的產(chǎn)品上得到了用運(yùn)。你是否留意過，現(xiàn)在汽車變的越來越曲線化呢，有著柔和的表面和渾圓的邊角，就連我們經(jīng)常觸及的電子數(shù)碼產(chǎn)品也是這樣。這種進(jìn)化的原因是因?yàn)樗杏型怀龅男螤罨蛘咪h利的邊角的東西都會(huì)產(chǎn)生阻力，這種阻力會(huì)使車船飛機(jī)變慢，不利于移動(dòng)。

外部形狀是空氣動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要方面。一般來說，水滴形狀是最好的，也就是說它產(chǎn)生最小的空氣阻力。近代的研究指出，企鵝形狀的物體阻力甚至更小。無論什么形狀，其重點(diǎn)是：空氣在形狀平緩的物體的表面流動(dòng)，是最有效率的。

平緩的表面，使空氣在流動(dòng)時(shí)不會(huì)破裂成很多小旋渦?；旧?，任何尖銳、突出形狀的物體都會(huì)產(chǎn)生旋渦。旋渦會(huì)帶走能量，因?yàn)榭諝鈺?huì)自由流動(dòng)，而不依附于車子的表面。本來這些在空氣摩擦中損失的能量是可以用于加速車子的。所以在設(shè)計(jì)制造模型是要特別注意這一點(diǎn)，特別是在航空航海的模型制作中。

空氣動(dòng)力學(xué)的另一重要方面是下壓力。下壓力是一個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)，在汽車外型上它可以使車胎產(chǎn)生更多的抓地力，而無須增加車的重量。這樣你可以用更快的速度過彎。但是其缺點(diǎn)是：更多的下壓力通常意味著更多的阻力。擾流器、風(fēng)翼、傾斜的車鼻……所有這些東西都是為了把空氣“鏟”向上方?？諝獗惶?，車子就被向下壓，因?yàn)椤白饔昧?反作用力”。所以更大的表面積，或者更傾斜的角度，可以產(chǎn)生更多的下壓力。而在飛機(jī)機(jī)翼外形上是相反的，就成為了飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生升力；升力或者反向升力，是由于風(fēng)翼上下表面的不同壓強(qiáng)所產(chǎn)生的。通過物理公式：“壓力=壓強(qiáng)x面積”就更容易理解了，面積大的一面受到的作用力就大，所以更大的壓強(qiáng)差，或者更大的表面積，可以增加汽車下壓力或飛機(jī)機(jī)翼的升力。我們看到風(fēng)翼的上表面比較平直，而下表面比較彎曲。這意味著空氣在上表面流動(dòng)的路徑，比在下表面更直，也更短。下表面空氣被迫沿著曲線流動(dòng)，因此走了更長(zhǎng)的距離。根據(jù)柏努利定理，一定體積的流體總能量是守恒的（除非加熱流體，或者機(jī)械的改變流體的體積）。如果假定空氣的流動(dòng)方向不是改變太多的話，我們可以近似的認(rèn)為：如果空氣（或者其他流體）速度增加，其壓強(qiáng)就會(huì)下降。簡(jiǎn)單地說就是在風(fēng)翼的下表面，空氣在相同的時(shí)間內(nèi)走了更長(zhǎng)的距離，其速度就更快，導(dǎo)致壓強(qiáng)下降。上下表面的壓強(qiáng)差產(chǎn)生一個(gè)反向的作用力。所以，如果你要找什么適當(dāng)形狀的東西來產(chǎn)生更大的作用力的話，就找傾斜的，或者向一面彎曲的，當(dāng)然是在一定的范圍之內(nèi)的情況下的。

另外流體分割也是個(gè)重要方面?！傲黧w分割”，顧名思義，就是描述“流體”如何在物體表面上“分割”。在低速時(shí)，我們可以把流體看作是沿著不同的“層”流動(dòng)的，每層是比較平直的流動(dòng)，且沒有旋渦產(chǎn)生，各層也不互相擾亂。從能量的角度來說，這種情況是非常有益的，因?yàn)閷訝盍鲃?dòng)只損耗很小的能量。當(dāng)流速超過臨界速度的時(shí)候或者流體的密度和粘稠度開始下降的時(shí)候，但著種情況不會(huì)在我們制作的遙控模型中發(fā)生，附面層開始產(chǎn)生小旋渦。當(dāng)流速越來越大的時(shí)候，就會(huì)變成徹底的湍流，湍流會(huì)損耗很多的能量。在風(fēng)翼的情況中，當(dāng)空氣速度過快，或者風(fēng)翼的迎角太大，就會(huì)產(chǎn)生流體分割。如果風(fēng)翼安裝成一個(gè)很大的角度(迎角)。當(dāng)速度達(dá)到一定值時(shí)，流經(jīng)風(fēng)翼下表面的空氣會(huì)掙脫風(fēng)翼表面以直線行進(jìn)；而不會(huì)沿著風(fēng)翼的輪廓流動(dòng)，并填補(bǔ)在風(fēng)翼后緣下方產(chǎn)生的低壓區(qū)。流體從風(fēng)翼表面分離出來，低壓區(qū)的壓力不再低至足以把空氣向上吸。這意味著：風(fēng)翼已經(jīng)失去了它的空氣動(dòng)力效率。風(fēng)翼后緣下方的區(qū)域，本來是低壓區(qū)的地方，現(xiàn)在已經(jīng)充滿了小旋渦。所以每一個(gè)特定的風(fēng)翼只可以提供一定的下壓力，如果您安裝的迎角過大，或著車的速度過高，風(fēng)翼效率就會(huì)變得非常低。這時(shí)候您需要的是一個(gè)更大的風(fēng)翼。

三、結(jié)語

綜上所述，可知不管是在航模制作中還是在實(shí)際應(yīng)用中空氣動(dòng)力學(xué)都起著一個(gè)重要的作用。只有充分的利用好這些原理，才能讓我們?cè)O(shè)計(jì)出的產(chǎn)品發(fā)揮出它應(yīng)有的性能效果。

王子璇(1999-)，女，山東省臨沂市第一中學(xué)學(xué)生。