泡沫和轻木遥控飞机

以下是一些基本的航空术语， 在建造飞机和进行研究时了解它们会很有帮助：

1. 副翼 - 用于使飞机相对于 y 轴旋转的铰链件。左右“滚动”。
2. 襟翼 - 机翼边缘的铰链部件，用于在飞机着陆时减慢速度并抬高机头。襟翼还可以调节机翼产生的升力。
3. 升降舵 - 位于飞机后部方向舵下方的铰链部件，用于控制相对于 x 轴的旋转。上下“俯仰”。
4. 方向舵 - 垂直安装在飞机后部的铰链部件，用于控制相对于 z 轴的旋转。从左到右“偏航”。
5. 推杆 - 用于将控制面连接到伺服器的金属杆。这些杆贯穿机身，控制升降舵和方向舵。
6. 弦长——机翼从前到后的宽度。

制造遥控飞机的第一步是确定您的标准和限制。选择适合您的飞机的翼展和模型类型（滑翔机、教练机、特技飞行或赛车）对于飞机的设计至关重要。我们选择制造一架翼展为 5 英尺的“教练机”。我们的飞机与其他飞机相比相当大，作为教练机意味着它的飞行速度较慢。翼展是个人喜好，但它决定了机翼的宽度和形状。可以使用在线网站计算所需的机翼尺寸。我们使用这个网站进行计算：http://www.flyrc.com/wing-load-calculator/。飞机类型是决定飞机重量和发动机功率的部分因素。教练机类别是一个很好的起点，重量约为三磅。

完成建模阶段后，我们返回 CAD 并开始在 SOLIDWORKS 中创建设计的最终版本。我们将机身分成两部分，以便轻松安装电子设备，我们使用已经确定的翼型创建机翼（参见机翼部分），然后设计水平和垂直稳定器。我们没有在模型中包含襟翼，因为我们知道它们只会替换机翼/水平稳定器/垂直稳定器的一部分。我们也没有包括电子设备，因为模型不需要它们来制作物理部件。我们还将一些部件（如两个稳定器）转换为 Rhino，以便我们稍后可以激光切割它们。

一般尺寸

机身长 42.25 英寸，机翼尺寸为 10 英寸 x 60 英寸，垂直稳定器宽度为 24 英寸。这是一架相当大的飞机，但对于较小的飞机来说，比例大致相同。

制作遥控飞机的一个重要部分是建模。我们在电脑上制作了 3D 模型，并在现实生活中制作了纸板模型，以了解项目的规模。制作纸板模型时，只需担心基本形状、细节和尺寸。在模型上获得每一个小细节是浪费时间，但让每个方面都尺寸准确很重要。

在研究、测量和清理预制套件以确定零件和尺寸后，我们在 SOLIDWORKS 上设计了自己的机身，用泡沫雕刻而成。我们决定使用更坚固、能够抵抗热变形的泡沫，在将其放到路由器上之前，我们必须使用带锯将其切成更小的矩形形状。完成后，我们从两块泡沫中切出机身，每块切割四次。（顶部和底部的粗加工和精加工）不幸的是，当我们切割下半部分时，泡沫略微偏离中心，在前缘留下了小块，所以我们必须稍后轻轻地用手打磨掉这些块以匹配另一块。我们完成了机身外部的加工，在机身上涂上环氧树脂，环氧树脂干燥并硬化成坚硬的外壳。

我们开始制作副翼和襟翼，先制作轻木芯，然后包裹碳纤维。这些芯用激光切割成正确的尺寸，所用的轻木是机翼肋骨的剩余部分。然后，我们决定了想要的分层图案，以确保部件坚固。我们采用了一种纤维直上直下的图案，然后以 45 度角排列，最后垂直于原始图案。我们取出未固化的碳纤维，描出并切割出部件的图案，然后将其放置在轻木芯周围，以确保尺寸正确。

当我们对尺寸感到满意时，我们使用以下分层来压缩和加热碳纤维。我们首先在外面放一个袋子，用大头针将边缘密封以形成真空袋。然后，我们将我们的部件放在两块铝板之间，并在碳纤维和铝板之间放一层聚四氟乙烯薄膜。在密封真空袋之前，我们用一段玻璃纤维包裹整个装置，以帮助空气从三明治中心逸出。最后，我们在上面放了两个真空管接头；一个接头用于压力表，以确保密封良好，另一个用于实际的真空管线。然后只需将真空管线连接到烤箱中，让碳在真空袋的压力和烤箱的热量下固化即可。

第二天，当我们把这些部件从烤箱中取出时，我们发现它们已经固化得很好了。部件的边缘没有完全密封，如果不是因为时间不够，我们会再试一次这个过程，但会在碳纤维部件周围再加一个袋子，然后把它们放到另一个袋子里。这有望帮助使部件的边缘密封得更精确，但最终，这些部件边缘上的缝隙实际上很方便。我们用来将襟翼连接到轻木框架的铰链可以通过缝隙插入。为了做到这一点，我们必须用钢锯刀片制作一个特殊的工具，然后用它来在将机翼框架固定在一起的轻木杆上切出缝隙。然后，我们将铰链的一端插入缝隙，另一端插入襟翼，方法是在轻木芯上切出缝隙，并将其滑入碳纤维的边缘之间。我们使用同样的程序将方向舵和升降舵连接到飞机尾部。

连接推杆： 这是一个关键步骤，因为它将伺服器的运动传输到襟翼、副翼、方向舵和升降舵。首先，将伺服器归零。这是通过将电机连接到电池和接收器并允许它们进入其预编程中心来完成的。完成此操作后，测量推杆需要多长。通过将推杆连接到电机（末端必须弯曲 90 度然后再弯曲 90 度以形成电机可以放置的凸缘），然后将控制面保持在中立位置并标记推杆应与连杆相接的位置。然后将此形状弯曲成 90-90 凸缘，以便它可以固定到控制面上。一些推杆有附件，可以拧到末端并安装到连杆上而不会弯曲，但我们的副翼并非如此。另请注意，一些较大的推杆无法穿过伺服连接器。为了解决这个问题，我们使用手钻将孔加宽至足以容纳推杆。

设计机翼最重要和最困难的部分是创建翼型，即赋予机翼升力的形状。为了创建翼型，我们使用了 NACA 网站http://airfoiltools.com/airfoil/naca4digit，该网站可以根据您输入的尺寸创建 1,600 多种不同类型的 NACA 翼型。它通常要求的尺寸是机翼弦长（前后长度）、外倾角（翼型的对称性）、厚度（以弦长的百分比表示的上下高度）以及您想要绘制的点数。

我们建议采用 NACA 2412 翼型，这是通用的翼型形状。

计算出翼型的坐标后，将其复制并粘贴到 Excel 电子表格中，然后您可以将这些点放入 Rhino 5 等 CAD 软件中并制作出实体翼型。此视频解释了该过程：https://youtu.be/BRSzX2lOVWk

注意：您可能需要使用控制点曲线将点连接成物理形状。

我们决定采用轻木肋条和杆设计框架，然后用收缩包装塑料制作盖子。使用 Rhino 设计的翼型，我们用激光切割 1/4 英寸轻木的肋条。

我们在使用激光切割机时遇到了一个问题：它烧坏了轻木。为了解决这个问题，我们反复试验，创建了自己的设置。我们最终创建了一个预设，可以以 14% 的功率切割，以 87% 的速度移动。这一变化使我们能够快速制作翼型并制作机翼。然后我们要做的就是将肋条在杆上分开并将它们粘到位。我们没有测量肋条之间的具体距离，但它们的平均距离约为 2 英寸。为了获得更好的效果，我们建议将肋条放得更近一些。

最后一步是用 Monokote（一种为模型飞机制作的特殊收缩包装）涂覆机翼。使用小熨斗，Monokote 会粘附在机翼的肋骨上，然后用热风枪将塑料抹平，形成平整、均匀的形状。收缩包装中包含了涂抹 Monokote 的说明，但在包裹机翼边缘或塑料只拉向一侧的其他位置时要小心。收缩包装在此过程中折断了我们的几根肋骨，如果在机翼的最后边缘使用支架将肋骨固定到位，就可以避免这种情况。查看图片，了解肋骨断裂处的弯曲和起皱区域。

据我们了解，你需要为飞机每磅重量配备约 100 瓦的推进器功率。

选择电机，然后选择电池，最后选择 ESC，因为 ESC 很敏感，如果安培或电压不合适，可能会烧坏。对于较大的飞机（如我们的飞机），请使用常规伺服器来控制控制面（即副翼），而不是微型服务器，因为这些伺服器的强度不足以拉动飞机。

我们的大部分电子产品都是在 Hobby King 网站上购买的。

接收器将为每个伺服器和 ESC 提供特定的插口。我们购买了一个 5 通道接收器，尽管我们只需要 4 个通道：ESC、方向舵、升降舵和副翼（副翼使用 y 型电缆连接在一起）。如上图所示，电池插入 ESC，ESC 插入电机，接收器和伺服器插入接收器。

伺服器的安装在机翼和副翼部分有详细说明，电机的安装在组装部分有讨论，其他电子设备只需固定在机身内部即可。

现在所有零件都已创建完毕，您可以开始组装飞机了。

1. 将升降舵和方向舵伺服器粘到机身，同时将它们连接到各自的控制面上。

2. 将水平和垂直稳定器粘到机身上。确保它们笔直，否则飞机会向左或向右拉。

3. 准备机身上半部分以安装机翼。我们的设计允许我们在飞行间隙拆卸机翼以取用电池和电子设备。

a. 在机翼放置的机身顶部钻孔，以便安装四个螺栓，这些螺栓将粘在机身上，以防止它们在飞行过程中松开。

b. 在机翼底部钻孔，与机身上的孔对齐。

c. 在机翼下方机身侧面钻两组孔。将两根木销穿过这些孔，木销从机身两侧伸出约 1 英寸至 2 英寸，然后将其粘在适当位置。

d. 将螺栓拧入机身，并将机翼滑入其中。使用翼形螺母或普通螺母固定机翼。

e. 用橡皮筋缠住机翼和销钉，将机翼固定在机身下部。

f. 拆除机翼以检修电子设备并完成机身。

4. 将发动机支架定位并粘合在机身下半部分。

5. 将电机与 ESC 连接起来，电机在飞机外部，ESC 在飞机内部。

6. 使用环氧树脂将机身的两半粘合在一起。同时，将上半部分滑到电机支架上，并将其粘合到位。

7. 将电机固定到支架上。

8.将螺旋桨固定到无刷电机上。

9. 重新装上机翼。

10.准备起飞！

这里我们将包含与飞机建造无关的信息，但这些信息是整个项目的一部分。它主要是为了记录我们的过程以及项目实际完成所涉及的步骤。如果感兴趣，请继续阅读。

这个项目面临的一大障碍就是资金。为了解决这个问题，我们决定利用我们的工程技能。在我们高中一年一度的节日庆典前几周，我们开始设计自己的饰品和耳环。这些饰品包括雪花、达拉马和印有我们高中名字首字母的耳环。然后，我们花了几天时间用激光切割和 3D 打印我们的设计，制作了大量库存。我们使用学校的激光切割机，但我们的 3D 打印机和材料都是自己的。在节日庆典周末，我们有自己的摊位，向购物者出售饰品和耳环。我们设置了 3D 打印机并让它们运行，以便人们可以前来观看它们的工作原理以及我们如何制作产品。当人们看到 3D 打印机打印时，脸上露出了兴趣的笑容，这真的很酷，我们一天中的大部分时间都在教人们 3D 打印机的工作原理。当人们问我们为什么来这里时，我们也很乐意向他们介绍我们的遥控飞机项目。一个周末，我们就赚了 500 多美元，足以资助我们整个项目。我们告诉大家，任何剩余的钱都会存入我们的大学储蓄中，所以这笔钱不会被浪费！

这架飞机是我们高中毕业设计时建造的。我们三个人在大一、大二和大三时都学习过工程学 1、2 和 3。这个项目花了我们一个学期的时间。我们在高中的工程学课程中都获得了非常棒的体验，并计划在大学攻读工程学。

我们在项目中使用了所有这些链接。

https://hobbyking.com/—— 我们大部分电子产品都是通过 Hobby King 购买的。这是一个很棒、很可靠的网站。

https://www.rc-airplane-world.com/rc-airplane-cont... -- 飞机信息

https://www.instructables.com/id/Design-Build-Your...——有用的指导

https://www.instructables.com/id/Complete-Guide-to...

http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/foil2.ht... -- 机翼升力计算器

http://airfoiltools.com/plotter/index

https://www.instructables.com/id/Foam-RC-Plane-Bui...

观看网址：https://youtu.be/jv3D30RGT-g