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第14章 国际级线操纵空战模型飞机(F2D)(1)

线操纵空战模型飞机是由两名选手各操纵尾部各系一条不同颜色、长3米的彩带的模型飞机,在同一圆圈内追咬对方模型后面的彩带,以选手操纵模型飞机追咬对方尾带的次数和自己模型飞机的总留空时间的长短判定胜负的比赛项目。比赛场面非常紧张、激烈、引人入胜。

国际级线操纵空战模型飞机是国际航联标准比赛项目,代号为F2D。

线操纵空战模型飞机是航空模型竞赛项目中对抗性最强的比赛项目。这一项目不仅需要运动员具备性能优良的模型,掌握精湛的飞行技术,还要具备机智果断、随机应变、智勇双全的素质。

第一节 国际级线操纵空战模型飞机(F2D)的技术特点和设计要求

线操纵空战模型飞机主要是以双方运动员操纵各自的模型在空中互相“格斗”来决定胜负的对抗性项目。需要操纵员具备高超的飞行技能,顽强的斗志,充沛的体力和优良的心理素质;要研究战略战术,善于分析情况,采取机动灵活的作战方法;模型飞机要具备速度快,重量轻,结构简单,相对强度高,动作灵活,飞行稳定性好以及可以修复等特性。

空战项目对操纵员、助手(机械员)以及教练员间的配合要求也非常高。因为空战的胜负不仅与操纵员的技巧有关,还与助手和教练员有着密切关系。操纵员、助手、教练员都得熟悉比赛规则,因为一旦犯规,轻则扣分,重则取消飞行资格。以上三者在场上的合作与发挥非常重要。另外,空战比赛中,情况千变万化,影响胜负的因素较多,成绩也较难预测。

一、竞赛规则对国际级线操纵空战模型飞机(F2D)项目的主要规定

国际级线操纵空战模型飞机项目竞赛规则的主要规定有:

空战比赛须在草地上进行;发动机工作容积在2.5毫升以下;操纵线长度为15.92米,操纵线最小直径0.38毫米(保证操纵线的强度和飞行安全);模型后方悬挂尾带为2.5米麻线,线段接2.5~3米长纸带 。比赛时间含:1分钟起动发动机,4分钟空战时间,在此期间,模型在空中每飞满1秒,记1分;每在地面停留1秒,扣1分;每切断对方纸带一次,记100分;操纵员只能在半径2米的操纵圈内操纵模型飞行,单脚踏出此圈扣50分,双脚出圈判负。此外,还有不少的细节规定。最后以操纵员各自得分多少判定胜负。

二、国际级线操纵空战模型飞机(F2D)的技术特点

1.速度快

模型飞机飞得快,进攻时不失时机,摆脱时迅速脱离,攻防均占据有利地位。这一方面要求不断地提高发动机的输出功率,另一方面要尽量减轻模型的重量和气动阻力。

2.机动性好

模型飞机具备了速度快,还要有良好的机动性,即操纵性好。例如,以筋斗半径来衡量机动性能的话,要求筋斗半径小,连续翻几个筋斗也不减速度,不掉高度。为进一步提高模型的灵活机动性,就要想尽一切办法在保证模型强度的前提下减轻重量,还要在设计上提高线操纵空战模型飞机的气动性能。

3.生存力强

线操纵空战模型飞机的整体强度、抗冲击性、快速修复性至关重要。线操纵空战模型飞机在飞行中动作剧烈,模型受力很大,模型相互碰撞和坠地的可能性较大。另外,规则规定每一轮比赛只能用

两架模型飞机。这样线操纵空战模型飞机的抗冲击性和快速修复性变得尤为关键。比赛中经常出现选手的两架模型飞机坠地后均无法起飞,而最后告负的情况。

4.成本低廉

一次比赛往往要准备数十架模型。因此要求模型结构简单、重量轻、容易做、容易修,适合批量生产、成本低廉、性能一致,有利于取得优异成绩。

三、国际级线操纵空战模型飞机(F2D)的设计要求

1.要求线操纵空战模型飞机安定性与操纵性的结合

为了使空战模型获得更好的操纵性和机动性,空战模型的机身设计得更短,水平尾翼紧接着机翼后缘,尾翼由大面积舵面演变为全动尾翼,升降舵上下偏角在 20 度~30 度之间。

发动机也紧接机翼前缘安装。为了有好的安定性,模型的重心偏前,在机翼弦长的 20%~ 25 %左右。

为保证在各种飞行情况下操纵线有足够的张力,操纵系统在机翼中的三角摇臂轴位于距机翼前缘约30 % 弦长处;内翼比外翼长30 毫米左右(但也有内外翼展相同的流派),外翼配重约10克(外倾的发动机和油箱取代了部分外翼配重)

操纵线在内翼尖引出处位于翼尖弦长50毫米以后;发动机加外拉角5 度~ 10 度之间。

2.要求线操纵空战模型飞机结构简单、便于修复和生存力强

经过数十年的发展,空战模型的结构越来越简单、实用,机头、机翼与机身融为一体,尾翼用轻木片直接裁制而成;机翼小梢根比、小展弦比的布局增加了机翼的整体强度,减小了飞行阻力,提高了自身的生存能力。

模型的批量生产提高了零部件的互换性,除机翼的整体外,水平尾翼、升降舵连杆等部件均能完成快速更换。就连发动机也可达到快速更换的要求。

3.要求线操纵空战模型飞机飞行速度制胜

为提高空中速度优势,这一项目模型的飞行速度已达到 160 千米/时以上,即模型飞行2秒/圈(带上尾带后速度略有下降;模型和发动机的重量逐步减轻,模型的阻力在减小,发动机的功率逐年提高,使这一项目的飞行速度也不断提高,中从左至右展示的是俄罗斯发动机、意大利“罗西”发动机和国产“三叶”发动机。

第二节 国际级线操纵空战模型飞机(F2D)的结构和动力系统

现今,国际级线操纵空战模型飞机(F2D)的常规尺寸如下:模型飞机的翼展在1000 毫米左右,机翼翼根弦长在340 毫米左右,翼尖弦长150~200 毫米;尾翼翼展300毫米左右,尾翼最大弦长80~100毫米左右;整架模型的重量在330克左右,发动机重量110克左右。

一、国际级线操纵空战模型飞机(F2D)的结构

随着时代的演变,空战模型的机构也发生了几次变革,并越发简捷、合理。由早前全木质结构模型逐步演变为木质、泡沫塑料、纤维材料、铝合金和涤纶膜等材料的合成体。模型的结构大多由机翼、机头和尾翼三部分组成 。

1.机翼

如今,模型的技术已非常成熟。常见的机翼结构分机翼前端、后段和中部(机身)三部分。机翼前半部是指前缘至翼梁部分,以往传统的木质前缘、翼肋和翼梁加蒙板组成的结构已逐步被前缘、翼梁加泡沫塑料填充,外部采用绢纸(纤维成形)、涤纶线或凯芙拉线缠绕制成。这是保证模型整体强度的关键,并具有较高的抗冲撞和抗坠落冲击的强度。在激烈的空战中发生两机相撞后,仍要求模型具备第二次升空“作战”的能力,是机翼结构设计时需考虑的最低强度要求。

机翼后半部的翼肋不超过10片,中部还要兼顾发动机架、油箱、操纵系统连接固定等机身的功能 。

2.机身(机头)

机头多采用一体式金属(铝合金材质)结构 ,也有采用传统两根金属发动机架的设计结构 。将发动机直接安装在发动机架上,这主要是出于比赛中便于快速更换模型动力系统的目的。

3.尾翼

多采用全动水平尾翼结构,具有装配快捷的特点。在比赛中机翼、尾翼任何一个部位需要更换时,只要将尾翼的铰链轴和摇臂干拆下,便可完成机翼和尾翼的分离。

4.操纵系统

操纵系统主要由引出线、三角摇臂、连杆连接升降舵摇臂。为了能快速更换操纵系统(三角摇臂),有的模型的三角摇臂轴采用螺丝固定。

5.快速修复

综上所述,模型的机翼、尾翼、操纵系统等各个方面都围绕一个主题——快速修复。这也是当各种条件具备后,在赛场上保证模型快速、顺畅飞行的关键。

二、国际级线操纵空战模型飞机(F2D)的动力系统

空战模型对动力装置的要求是发动机功率大、工作稳定、重量轻、易起动,螺旋桨拉力大(效率高),耐撞击,使用及维护便捷。

1.功率大、重量轻的发动机

最早期的空战模型飞机大多数采用压燃式发动机。为了进一步提高空战模型的飞行速度,逐渐采用转速更高、功率更大的电热式发动机(转速可达28000 转/分以上),专为空战模型设计的2.5 毫升电热式发动机最轻重量不足 110 克;由于模型触地概率较高,发动机装有特殊的防尘后桨垫和进气口(喉管),使沙尘不易进入前轴承和发动机内部。在模型坠地后,发动机只需简单清洗便可继续运转工作。为便于及时快速更换电热塞,多采用快卸式电热塞。

2.油箱和燃料

早期的油箱多为硬壳式油箱,其优点是坚固、可靠,但也存在重量大,制造复杂,油位变化大,飞行中前富后贫的缺点。为了保证空战模型在剧烈运动中动力系统能稳定工作,供油系统已改用医用止血胶管、乳胶滴管橡皮头、听诊器乳胶管等材料制作,使用时用注射器强行将燃油注入橡胶“油箱”皮头)中,鼓胀的“油箱壁”形成的橡皮弹性所产生的强大而均衡压力为发动机供油。

3.螺旋桨

空战模型对螺旋桨的要求是将发动机的输出功率尽可能地转换为前进的动力——拉力。目前,空战用螺旋桨的直径在170毫米左右,螺距在100毫米以下,地面转速在28000转/分左右;螺旋桨的材质选择上也经历了木桨、压缩层板(木)桨、尼龙桨、碳纤维桨和凯芙拉/碳纤复合桨的变迁。复合材料制成的螺旋桨有刚度高、抗冲击的优点。

第三节 国际级线操纵空战模型飞机(F2D)的飞行训练

一、飞行前的准备

一架完整的模型在飞行前还要做好发动机磨合,油料配置,把手、操纵线和尾带的制作等一些必要的准备工作。

1.新模型的检查

首先,是对将要试飞的模型进行必要的检查,如模型的重心位置,操纵系统的强度和灵活程度,升降舵上下偏转角度,发动机的拉力线和安装情况,供油系统,整架模型的强度,机翼有无扭曲变形等。

2.发动机磨合、试车

一般新的发动机在飞行前要进行运转的磨合。这对刚接触空战飞行的人员来说,也是熟悉发动机起动要点和技术的好时机。通常发动机的磨合可在试车台上进行,对有一定经验的爱好者而言,也可选择安装在模型上进行。由于近年来生产的发动机加工精度很高,因此磨合可在10~30分内完成。先是在富油状态下起动发动机,通过过剩的燃油对运转的发动机的各个磨合部位进行充分的润滑,当发动机排出的油料变得较清(前期运转时排出的废油多为灰黑色)时,可减小进油量(旋紧油针),提高发动机的功率、转数,当发动机高转数运行稳定时,即可确认发动机初步磨合完毕。在磨合的后期,有条件的可测定发动机的地面转速、耗油量等参数,检查发动机工作时模型的振动情况。

为延长发动机的使用寿命,建议在练习初期仍可适当多开一点油门,使发动机逐步达到最佳工作状态。

3.操纵手柄、操纵线

飞行用操纵手柄通常是根据爱好者本人手掌、手形制作,这样可使爱好者飞行时得心应手;操纵线则需按比赛规则的要求(线的直径、长度)进行制作。现多采用合股钢丝(7 股)来做操纵线,合股钢丝与单股钢丝相比具有不易打折、容易维护,飞行中模型翻滚后摩擦力小等优点,因而被广泛选用。由于空战比赛非常激烈,操纵线损坏情况严重,应多备几副参赛。

4.空战尾带、模型架

在平时训练和比赛中,使用模型的数量较多,应准备好携带模型的安放架。模型架的种类很多,可用硬泡沫塑料切割黏合而成,也可采用其他制作工艺,以便携、快捷、易存放为好。空战用的尾带(纸带)也是易损品,应适当多制作一些。

二、模型的试飞和调整

模型的试飞、调整过程非常重要,每一架得心应手的模型都要经过这一阶段细致的调整。

1.试飞前的模型检查

当模型通过引出线、操纵线、操纵手柄连接在一起后,必须经过操纵员本人对自然平飞状态手柄的握法进行确认,即在手臂自然放松状态下,模型的水平舵面应在中立位置(平飞状态);否则,应通过调整把手上两个引出线进行调整,直到上述的状态为好。

2.发动机的调整

起动发动机后,应将发动机调整在90%功率(略富油)状态下,通过抖动模型确认发动机正常稳定工作后调整即结束;飞行中观察发动机工作状态,确认稳定工作后,由助手测量模型飞行速度,飞行员应将模型控制在1.5米左右的高度平飞,人在原地转动。为提高测量精度,可连续测量2~5 圈的平飞速度,取平均值。发动机的调整可分阶段进行。

3.放飞及配合

机械员的放飞与操纵员的配合非常重要。空战模型重量轻、动力强,在迎风或无风天放飞较为轻松,可在激烈的比赛中往往放飞模型的位置是处在不利模型起飞的位置;如何安全地放飞模型,机械员的放飞动作固然重要,但操纵员的配合也必不可少。例如,顺风放飞,模型、发动机状态不佳时的强行放飞等,都需要机械员与操纵员有较为熟练的配合,并达到得心应手的程度。

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