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“推推转”飞盘的制作和飞行
发布时间:2005-05-07      来源:      作者:admin

   “推推转”飞盘是纸塑结构的简易航空模型,它和竹蜻蜓、直升机一样,同属于旋翼类飞行器,适合于中小学学生航模普及活动使用。“推推转”飞盘自身没有动力装置,起飞时,依靠放飞者手的推力驱动。这个模型看似简单,但要把它做好、飞好并不容易。在“推推转”飞盘制作和直线距离飞行考核活动中,有的同学做的飞盘可以飞到十几米远,有的只能飞三、四米,还有同学做的飞盘,一推就散架。其中主要原因,就在于制作质量的差别。要把飞盘做好、飞好,首先应该仔细阅读模型说明书,对这个飞盘的结构和原理有一个基本了解;第二,要认真训练,掌握正确的纸工制作工艺,保证制作质量;第三,了解和掌握正确的放飞方法。下面,就以上三个方面,作重点介绍。

 

一、飞盘的组成部件及其作用

 

“推推转”飞盘由旋翼(也称作桨叶)、桨毂、圆环、螺杆、螺母、推子等部件构成,各部件的结构和作用介绍如下:

 1、旋翼(桨叶)

 是产生升力的重要部件。共有三片,用卡纸制作。升力是作用在旋翼上的一种空气动力,它的作用是克服飞盘的重力,实现升空飞行。

 旋翼和普通飞机的固定机翼产生升力的工作方式不相同:固定翼是随同飞机机体的前进运动,和空气发生相对运动,产生升力;旋翼是在自己的绕轴旋转运动中和空气发生相对运动,产生升力。因此,直升机只要转动旋翼,不必前进滑跑,就能原地垂直起飞。同样原理,直升机能够在空中任何位置悬停飞行,能够垂直降落,通过一定的操纵,还可以让直升机左右横移飞行,或者倒退飞行。

 2、桨毂

 在旋翼或螺旋桨的中心、用于连接桨叶、安装转轴的装置。

 这架飞盘模型的桨毂为塑料制品,周围等距分布三个翅状翼台,用来粘接安装三个桨叶。翼台的上翘安装角是30度。桨毂下端嵌接安装螺母片,相对的两个方榫,用于螺母片的定位,在放飞驱动过程中,制止螺母片和桨毂之间的相对滑动。桨毂中间的圆孔,在放飞时用来插入螺杆。

 3、圆环

 连接三个桨叶叶尖的圆环形部件,用卡纸制作。

 飞盘圆环有内外两层,每层由三段长度相等、宽6毫米的纸带连接围成。内层纸带的两端中间有斜向开口槽。前后两根纸带连接后,形成向上7度、宽0.5毫米、长7毫米的槽口、用来插接和固定旋翼翼尖。槽口上下的接口前后错开,目的是防止在接头处出现折痕,提高圆环的圆整度。外层纸带采用斜向接缝,目的也在于此。

 这个圆环对于飞盘有很重要的作用:

 (1)保持桨尖的安装角度;

 (2)增加飞盘结构强度。飞盘的桨叶是用薄卡纸制作的,本身缺乏刚性。如果没有圆环,在旋转时,旋翼无法保持设计形状,不能正常飞行;

 (3)增加飞盘转动惯量,有利于克服旋转阻力,延长惯性飞行时间;

 (4)减少桨尖空气阻力,有利提高飞盘转速,增加升力。

 4、螺杆、螺母

 是飞盘的飞行驱动装置。螺杆、螺母装置能够把直线推力转变成旋转扭力,把直线推进运动,转换成旋转运动。

 飞盘模型的螺杆,用直径1毫米铅丝对折、绞合而成。螺母用0.5毫米铁片制成,铁片中心有一个长圆形的孔,可以旋入铅丝螺杆。

 放在斜面上的物体,在推力作用下,会沿着斜面运动。如果斜面是直线的,物体是做直线上升运动;如果斜面是螺旋形的,物体沿斜面的运动,就是螺旋上升运动。螺杆的螺纹,好比是螺旋形的斜面,套在螺杆上的螺母,就是放在斜面上的物体。螺母受到推力,就会沿着螺纹旋转前进。

 螺杆的螺距(扭转一圈的长度)在8至10毫米之间为宜。螺距太小,在推动飞盘时,会发生“卡死”即推不动的现象。螺距太大,在同样推进速度之下,飞盘转速较低,相应的升力也小,飞不高。

 螺母固定安装在飞盘桨毂下端,起飞驱动时,还承担向旋翼传递扭转动力的作用。

 5、推子

 飞盘的飞行驱动装置。塑料制品,套在螺杆上,提供放飞时捏手、向飞盘施加推力。

 

二、飞盘的制作

 

飞盘的制作顺序和制作方法,关系到制作的质量,下面按照制作的顺序,介绍制作方法。

 1、旋翼制作和安装

 (1)按图剪裁或切割旋翼。提倡用薄而锋利的美工刀、手术刀切割加工,这是纸工制作的主要方法,有利提高制作质量和制作效率。必须按照图纸线条准确剪裁切割,三个旋翼不能有长有短,否则,将影响飞盘的圆整度。

 (2)预制旋翼扭曲角。飞盘的旋翼片不是平直的,而是个扭曲面。翼根上翘的角度最大,向着翼尖方向,旋翼上翘角度逐渐减小,翼尖上翘的角度最小。这种形状,有利于提高旋翼的总体工作效率——减小阻力,增加升力。

 预制扭曲面最简单的方法是:旋翼正面(有图案色彩的一面)向下,用左手大拇指、食指捏住翼根,右手大拇指、食指轻捏旋翼中间。然后,左手把旋翼慢慢向后拉,右手顺势向前滑动,在此同时,两手相对向内扭转旋翼,反复两三遍就可以了。也可以按模型图纸图示介绍的,一手提拉扭转,一手用圆棒滚压的方法。不管用什么方法,加工的扭曲面都要求柔和自然。

 (3)翼尖折边加工。翼尖折边用于旋翼和圆环的粘接。先用刀背棱角在翼尖折线上用力压一下。折线上有了压痕,有利于方便折叠。然后用刀刃从翼尖端面中间仔细锲入,并微微左右扳动几下,使翼尖折边分成上下两层。把它们分别向上下折成直角。

 (4)在桨毂翼台粘接安装旋翼。在飞盘配套材料中,桨毂翼台上已经贴有双面粘纸。在粘纸保护膜揭掉以后,绝对不能用手指触摸粘纸,这样会污染粘纸,使粘性大大降低,在放飞时造成旋翼脱落。所以,在安装时,最好不要把三个翼台上的粘纸保护膜一下子都揭掉,最好是揭一块,粘接安装一个旋翼。粘接旋翼时,一定要把旋翼根部凹向圆弧边缘靠紧桨毂的圆柱面,保证三个旋翼的翼尖到桨毂中心的距离相等。粘好后,要捏压旋翼和桨毂翼台,尽量增加旋翼和翼台的粘接强度。

 2、圆环纸带的制作和组装

 (1)按图纸切割加工圆环纸带的两端。为了提高切割加工的质量,纸带加工应该使用刀刃锋利的薄型刀片(美工刀、手术刀、斜口刻纸刀等),用刀尖沿线切割。

 另外,建议先在整张纸板材料上,把6根纸带的两端切割加工好,然后沿纵向(长度方向)切割。这是因为纸带外形窄长,如果先把整条切割下来,再加工两端比较复杂的线形,操作起来很不方便,还容易把纸带搞烂。

 切割加工纸带两端时,也不必把一根全部加工完,再加工另一根。而是把各纸带相同方向的切割线段,放在一起切割加工,完成后,再集中加工另一方向的切割线,这样做,既快又好。

 (2)圆环内层纸带预弯曲。具体做法是:把内层纸带正面(有色彩的一面)向上,左手捏住纸带左端,右手中指、食指并拢,放在纸带下面,大拇指轻轻捏在纸带正面,处于中指食指的中间位置,从纸带左端开始,向右慢慢滑移,反复几次,就行了。纸带的正面是凹弧面。

 (3)拼接圆环内层纸带。用白乳胶胶结。在旋翼翼尖折边的内侧面、圆环内层纸带外侧面(没有颜色的一面)的两端均匀涂胶。把纸带左端的开口槽,卡入前一个旋翼翼尖后部,和翼尖折边并拢粘合。把纸带右端的开口槽卡入后一个旋翼的翼尖前部,和该旋翼翼尖折边并拢粘合。以此方法依次组装粘接三根内层纸带,应使前后纸带密缝相接。因为纸带和翼尖折边都很窄,纸带和翼尖折边的粘合难以用手指直接捏紧,可以用镊子钳钳夹、小木棒端面按压等方法使其紧密粘接。

 白乳胶是水性胶液,涂胶时必须掌握“薄而均匀”的标准。涂胶太多,大量水分都渗透到卡纸里面,胶液不容易干固,使纸带变得烂糟糟的,严重时,会使纸带断裂。涂胶不均匀,在飞行时未涂胶的地方很容易脱开。

 (4)拼接园环外层纸带。在纸带反面(没有色彩图案的一面)均匀薄涂白乳胶。粘贴在内层园环外面。粘贴时,要使内外纸带的上下边缘对齐,并把外层纸带中心对准旋翼翼尖位置,使内外园环6个接缝均匀错开,这样可以良好保持园环的园整度,增加园环的结构强度。粘贴后,可以把飞盘竖立放在桌面上,用圆笔杆滚压圆环,尤其是有接缝的部位。这道工序,不但能增加圆环内外层的粘接强度,还可以起到圆环整形作用。

 (5)园环整形。飞盘的圆环应该是个正圆形,圆环如有突出、凹进、折痕,必须用滚压、推拉的办法进行整形。圆环的圆度不准,程度严重的,在手推起飞时,会导致飞盘扭成一团,或分裂散架。

 3、组装螺母

 把铁片螺母周边的两个榫眼缺口对准桨毂下端口两个方榫,嵌入桨毂的下端,用力按紧。在螺母、桨毂接缝处点涂少许502瞬间胶,防止螺母脱落。

 

三、飞盘的放飞

 

1、飞行准备

 首先检查螺母和螺杆的松紧配合情况。螺杆应该能够轻松地旋进螺母。旋进后,竖直螺杆,飞盘依靠自重应该能够缓缓自旋下降。

 有的螺杆无法旋进螺母中心孔,一种情况可能是螺杆钳断后没有整形,。可以用铁挫加工,把螺杆顶端挫成锥形;另一种情况是顶端绞合的两股铅丝松开了。可以用老虎钳把铅丝绞紧,或者干脆把松开的那段钳掉,再用锉刀把端面挫成尖锥形。

 有的螺杆由于绞合不均匀,顶端螺距偏小。飞盘旋进螺杆后,在顶端一小段不能自旋下降,需要用手帮助转动。过了这一段之后就正常了。最简单的解决办法就是用钢丝钳钳掉这一段,并用锉刀对钳口整形。

 2、驱动放飞

 首先套入推子,再旋入飞盘,让飞盘自旋下降到最下面,和推子上断接触。一手捏紧螺杆下端,一手捏紧推子,向上顶推飞盘。开始推进时推力要小,推进的速度要慢。随着飞盘开始转动,逐渐加大推力,加快推进速度。在推到顶端,飞盘将要离杆的最后一瞬间,应该推力达到最大,推进速度达到最快,使飞盘获得最大的旋转飞行初速度。

 放飞时,推进的速度为什么要先慢后快,逐步加速?因为之一,飞盘从静止到快速旋转不能瞬间完成,需要一段加速度的时间;原因之二,飞盘在螺杆上只能沿着螺纹旋转前进,沿螺杆方向直线前进的速度,取决于旋转速度和螺距乘积的大小。在旋转速度还没有达到足够大的时候,推子推进的速度过大,飞盘在螺杆上会被“卡住”,不会转,也进不了。飞盘被卡住时,如果继续用力猛推,飞盘就有可能被严重损坏。

 3、比赛活动

 在完成飞盘制作,掌握放飞技巧之后,可以开展飞行比赛活动。飞行比赛的方法有三种:

 (1)比赛留空飞行时间。

 (2)比赛升空高度。

 (3)比赛直线飞行距离。

 第三种竞距比赛飞行,在放飞时,要向前倾斜螺杆,使飞盘离杆后,成抛物线轨迹向前飞行。要想获得最大飞行距离,需要反复试飞,找到最合适的螺杆前倾角。在室外有风情况下进行竞距比赛,应该选择顺风方向飞行。因为飞盘飞行重量不足6克,要求它顶风前飞,太勉为其难了。

 

附:飞盘结构与制作示意图