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第12章 国际级线操纵编组竞速模型飞机(F2C)(1)

国际级线操纵编组竞速模型飞机代号为F2C。比赛由三个飞行小组同时在同一个赛场进行比赛。预赛、半决赛飞行100圈(10千米),决赛飞行200圈。预赛两轮,最好成绩作为预赛成绩,前15名进入半决赛。半决赛两轮,最好成绩作为半决赛成绩,前三名进入决赛。决赛进行一轮,决定前三名位次。

每一架模型飞机由一名“飞行员”(操纵员)和一名“机械师”(机械员)组成一个飞行小组;三架模型飞机在同一圆圈内同时飞行,机械员在比赛信号发出后,方可起动发动机、放飞模型飞机,并由操纵员驾驶模型飞机飞行,最先完成规定圈数飞行的模型飞机小组为优胜。

模型飞机要求使用排量2.5毫升的活塞式发动机,模型飞机的油箱7毫升以下,这决定了模型飞机比赛中必须落地加油。由于油量的限制,决定了发动机必须省油,所以所有选手都使用压燃式发动机。

在整个比赛过程中,规定操纵员只能在半径3米的操纵圈内活动,其任务就是“驾驶”模型飞机起飞、飞行、超越对手的模型飞机、着陆;机械员只能站在半径19.6米的飞行圈外维护、起动发动机和放飞模型飞机。

由于国际级线操纵编组竞速模型飞机(F2C)的油箱容量不得大于7毫升,要飞满规定的圈数必须进行中途加油,机械员在一场比赛中要完成起动、调整发动机,放飞、回收模型飞机,加油、起动、再放飞等任务。

比赛中,国际级线操纵编组竞速模型飞机(F2C)在高速飞行中相互追逐、有起有落、波澜起伏,在三架模型飞机发动机的尖叫声中,操纵员和机械员娴熟的技艺令人赏心悦目,而紧张的比赛过程又扣人心弦。所以国际级线操纵编组竞速模型飞机(F2C)的比赛具有很高的观赏性。

1980年我国首次将国际级线操纵编组竞速模型飞机(F2C)项目列入全国比赛,正式开始开展这个项目。我国F2C项目选手的最好成绩是在世界锦标赛上夺得团体亚军。该项目2001年全国比赛以后退出我国航空模型飞机正式比赛项目。

第一节 国际级线操纵编组竞速模型飞机的技术特点和设计要求

由于国际级线操纵编组竞速模型飞机(F2C)是由三组同时在一个圆圈内飞行,因此飞行难度非常高。为了保证三组成员正常、安全飞行和竞赛,发挥选手的最高水平,竞赛规则对机械员、操纵员做了相关的规定,例如,犯规、警告、取消比赛资格等,运动员必须对规则有详细的了解,才能进行正确的飞行、比赛,并取得好成绩。由此可见,每一组选手运动成绩的优劣不仅取决于模型飞机的飞行速度,还和操纵员的飞行技术(超越、躲避),发动机的起动性能,机械员的回收、放飞,发动机的调整技术,操纵员和机械员的配合默契程度,对规则的熟悉程度等诸多因素密切相关。由于技术发展较快,对模型飞机空气动力布局,发动机改进等各方面的技术要求较高,因此模型飞机制作和飞行训练必须并重。

国际级线操纵编组竞速模型飞机(F2C)项目随着技术的发展,也经历了常规布局、飞行布局、发动机改进和飞机配合等几个重要过程。

一、竞赛规则对国际级线操纵编组竞速模型飞机(F2C)项目的主要规定

1.模型飞机以活塞式发动机为动力,发动机最大工作容积为2.5毫升。

2.模型飞机必须是半像真式布局,最小总升力面积12分米?。

3.模型飞机最大飞行重量不得超过700克。

4.机身在驾驶员位置的最小截面积为39毫米?,高100毫米,宽50毫米。

5.模型飞机必须有一个仿真的驾驶员头部模型,最小尺寸为高20毫米、厚14毫米、宽14毫米。

6.机轮最小直径:25毫米,不得使用金属机轮。

7.模型飞机只能有一个油箱,内部最大容积为7厘米?。

8.模型飞机必须有一个透明的、指向前方观看的座舱。

9.起落架能保证正常起飞和降落(收放式起落架在模型飞机起飞、降落时必须要放下)。

10.发动机必须用整流罩进行整流。

11.操纵钢丝直径不得小于0.33毫米。

12.所有模型飞机必须按逆时针方向飞行。

二、国际级线操纵编组竞速模型飞机( F2C)的技术特点和设计要求

编组竞速项目比赛就要突出一个“快”字,飞得越快越好。这就要求运动员从动力系统、模型飞机、操纵员与机械员娴熟的技能及配合等几个方面重点突破。下面我们从设计角度来具体地探讨这几个关键因素和要求。

1.动力系统节油、高功率、易起动

编组竞速模型飞机的飞行速度是靠动力系统提供的。这就要求其动力系统要有大功率发动机、高效率螺旋桨,容易起动,还要省油。清一色选用压燃式发动机,因为压燃式发动机比电热式发动机省油,起动快捷,功率输出差别不大,但扭矩高。经过数十年的实践,编组竞速模型飞机发动机选择后轴进气的方式,因为后轴进气发动机在使用上有曲轴强度高,油路短、省油、停车迅速,发动机吸入尘土少、磨损小等优点。

2.提高飞行速度从减小模型重量和飞行阻力着手

规则对编组竞速模型飞机的最大重量做了限定,但没有限定最小重量。模型飞机重量越轻,发动机的负荷就越小,模型飞机的加速度越快。一架优秀的编组竞速模型飞机的飞行重量仅不足400克。

减少模型飞机的飞行阻力。选择低阻力系数的机翼翼型和诱导阻力小的几何形状;将传统的机翼、尾翼布局改为飞翼式布局,可明显减小机身、机翼和尾翼产生的阻力;减小模型飞机整体压差阻力和干扰阻力;将裸露部位尽量整(流线)型;有条件的可选用收放式起落架;将操纵线与机翼引出处的接头连为一体等。

为了深入研究编组竞速模型飞机各部分阻力所占的百分比,通过风洞试验得到了编组竞速模型飞机“飞行”中的阻力分配数据:操纵线对模型飞机所形成的阻力超过了50%,机身所产生的阻力达20%以上,起落架约占8%,机翼和尾翼不足20%。

在保证强度的前提下,模型飞机重量越轻越好,这个道理大家都清楚。从减小模型飞行阻力方面看也非常有必要,重量轻需要机翼产生的升力小,同等翼型飞行时的相对迎角小,阻力就会减小。

3.在规则规定的条件下合理设计、制作模型飞机

在设计模型飞机时,要充分考虑到符合规则的要求,例如,机身最小截面积,“驾驶员”尺寸大小,油箱的最大容积等。这些都必须严格执行规则,否则再好的模型飞机,再好的飞行技能也无法展示。熟悉和精通规则对编组竞速模型飞机的飞行更为重要。

4.模型飞机设计应考虑到模型飞机着陆、加油、起动、复飞

比赛中,每架模型飞机的空中速度相差并不多,每圈往往只差0.05~0.1秒。但是着陆、加油、起动发动机、出手复飞这一套动作的熟练与否可以导致时间相差少则几秒,多则十几秒,性能优异的模型飞机也要飞行十几圈乃至几十圈才能追回这一损失。所以,在设计模型飞机时必须充分考虑到影响模型飞机着陆、加油、起动、复飞等方面的有利和不利因素,扬长避短。例如,模型飞机要具有良好的操纵性;模型飞机上发动机停车开关设计是否合理,安装是否可靠;针对机械员要能及时准确地抓住、放飞模型飞机,这就要求模型飞机轻而坚固,设计结构合理;要尽快完成加油和发动机起动程序,设计、制作结构合理的快速加油阀;选择热起动性能好、功率大的发动机,模型飞机设计时要考虑到发动机的冷却。

5.加强操纵员和机械员之间娴熟的配合

赛场上,操纵员和机械员之间默契的配合非常重要。这是能否最大限度地发挥模型飞机的优异性能,确保比赛成功的关键。

综上所述,编组竞速模型飞机在设计时选用的外形已逐步摒弃了传统常规气动布局,更趋向于飞翼式布局,空气动力性能更好;机翼多采用S翼型或对称翼型改S翼型,相对厚度在3%~5%之间;为了使机械员便于回收模型飞机,机翼采用半椭圆形,前缘多为直线段或圆弧曲线,强度也大;动力系统选用压燃式发动机。

第二节 国际级线操纵编组竞速模型飞机(F2C)的结构和动力系统

一、机身

随着编组竞速模型飞机技术的发展,模型飞机传统的常规布局已被机身与机翼融为一体的飞翼式布局所取代。

编组竞速模型飞机机身结构分为木结构和玻璃钢两种。木结构的机身多由椴木或桐木块削挖制成,在强度要求较高的部位蒙上一层玻璃布加强,用0.5毫米有机玻璃压出驾驶舱。玻璃钢机身结构采用左右两片成形膜片胶合而成。像竞速模型飞机那样的垂直对称分离面,由左右板件胶合而成。无论是木质还是玻璃钢机身,都要注意根据受力大小进行局部加强。

发动机架用铝合金单独制作,按照设计要求与机身胶合。也有单独可分离的金属发动机架,将发动机、油箱、多功能汽化器等整个动力系统连接在一起。

编组竞速模型飞机的发动机采用倒装的形式,这样机身、机翼融为一体,外形流线合理,降低了起落架的高度,有利于减小飞行阻力和模型重量。起落架固定在机身最下方,按起落架的不同形式进行局部加强。为了使发动机得到充分冷却和减少排气阻力,机身前部往往设置不少气流导向隔板。

二、机翼

飞翼式布局的模型飞机机翼多采用相对厚度较小,稳定系数高的S翼型。结构多为构架蒙板式。先在平板上按翼型样板制作型架,然后铺上下蒙板并胶上翼肋,最后蒙上蒙板,修正外形,胶上翼尖而成。在机翼的制作过程中,要考虑到机翼的强度,这是因为外机翼在每次模型飞机着陆时,都要承受机械员用手接模型飞机时的冲击力。可增加外翼前缘厚度,并在外翼前缘部位蒙一层0.3毫米的玻璃布等。

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