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  像鸟一样,飞机需要翅膀才能飞上蓝天。但与鸟类不同的是,鸟类的翅膀是通过拍打空气,利用反作用力产生升力来产生升力的。在飞行中,它们也依靠拍动翅膀制造漩涡来产生推力。总之,鸟类的飞行方法极其复杂。从达芬奇开始,人类发现研究和模仿鸟类的飞行非常困难,所以后来我们干脆另辟蹊径,完全依靠速度让翅膀产生升力。结果我们后来居上,现在比鸟飞得更快、更高、更远。利用机翼的速度产生升力的原理就不得不提帕累托原理了。根据这一理论,只要机翼上表面的气流速度高于下表面的气流速度,机翼就会由于上下表面气流速度造成的压力差而产生上吸下推的升力。为了使机翼上表面的气流速度比下表面快,帕利原理要求机翼上表面要抬高,以延长气流通过机翼表面的距离,迫使气流加速。然而,许多战斗在风洞实验室的一线航空工作者对这一理论提出了质疑,他们提出了机翼后缘“真空吸力”的说法,声称这是基于风洞实验。我们不讨论这些争议。纸飞机最怕的就是风,不可能进风洞做实验,用实践检验真理。更重要的是,纸飞机没有动力,自由滑翔的过程是一个不断减速的过程,所以速度产生的升力对于纸飞机来说真的微不足道。即便如此,纸飞机仍然可以折叠巴利原理的翅膀(见图1)。   

  

     

  

  控制鸟类飞行的方法仍然是拍打翅膀,通过不同的力量改变飞行姿态。既然人类发明的飞机是靠机翼的形状来影响气流速度,产生升力来飞行,那么控制飞机的飞行自然也要靠改变机翼的形状。为了改变机翼的形状,设计师们在机翼上安装了许多机构——可移动机翼(见图2)。   

  

     

  

  图二是纸飞机工作室以FC-1枭龙战机为原型推出的模拟纸飞机模型。这是最常见的单垂尾常规气动布局,也是飞机控制技术最具代表性的气动布局。但是FC-1枭龙战机的水平尾翼是全力运动的,对于纸飞机来说是个遗憾。由于折纸的先天缺陷,任何部分都不可能完全运动,必须与身体相连,所以我们不得不退后一步,在水平尾翼而不是完全运动的尾翼上设置襟翼来控制飞行。   

  

  拿着纸飞机,首先要解决的是起飞问题,或者说是投掷问题。那我们学习飞机控制技术就从起飞说起吧。当有动力的飞机达到一定速度时,它抬高水平尾翼后缘,降低尾翼,抬高机头,以增加迎角。这说明了一个问题。平尾的作用是控制飞机的纵向平衡,或者机头是向上还是向下。这里需要强调的是,对于一架没有动力没有遥控器,自由滑行的纸飞机来说,这才是最重要的。如果它要飞得远,就要在空中停留很长时间,调整到尽可能接近水平的飞行姿态。所以纸飞机的“控制”其实就是“抑制”的概念。我们在扔纸飞机的时候,调整平尾的目的一定是为了抑制机头向下,而不是追求机头向上。举个例子,如果抛出的纸飞机机头向下栽,那么我们就要调整平尾的襟翼向上倾斜,从而产生压下机尾的力来平衡机头下沉的力。   

  

  如果抛出的纸飞机迎角大,向上飞,那么结果一定是失速着陆。如果在一定高度飞行,失速的纸飞机会在降落的过程中重新获得速度并再次滑行,但后果和上次一样,继续上仰-失速-降落-上仰。解决方法是向下调整尾襟翼,利用抬尾的力来平衡机头向上的力。   

  

  掌握平尾控制技术相当于控制飞机保持平飞姿态。同时为了好玩,也可以调整水平尾翼模仿特技,比如垂直向上转,看看半径是多少。这是空战中非常重要的表现。谁转弯半径小,谁就摆脱了追尾的敌机,可以飞到敌机后面开火。通过模仿这种特技,还可以体验各种气动布局的特点。在纸飞机工作室推出的三款国产机型中,歼10猛禽的转弯半径最小,因为无尾鸭翼布局不仅可以利用主翼的副翼起到平尾的作用,还可以借助前鸭翼抬起机头。双管齐下,这个圈子周围的半径会大大缩小。   

  

  解决了控制水平飞行的纵向问题后,我们现在研究控制横向平衡的问题。很多初学航模的爱好者一定认为垂尾的方向舵控制水平方向,这并不完全正确。方向舵确实可以影响横向,但是影响很小,或者说只能稍微改变水平方向。如果调整过大,飞机会先侧向转弯,然后再滚转。这是因为纸飞机没有动力,滑翔的过程其实就是降落的过程,所以机头总是有一点向下的角度。所以有了这个向下的角度,方向舵不仅会影响水平方向,还会影响垂直方向,然后飞机就低头了。事实上,即使有动力的飞机使用方向舵,偏航时也会产生滚转力。因为方向舵在机身上方,产生的力肯定是不平衡的。如果方向舵像导弹一样上下对称,就不会出现这种情况。所以正确的理解是方向舵是用来控制纵向稳定性的,或者说是用来校正偏航的。也可以用方向舵转弯,但是转弯半径会大,因为方向舵只能微调。如果飞行的纸飞机向左飞,那么我们会调整方向舵,使其向右偏航,以平衡偏航力。   

  

  如果纸飞机偏航到右边,我们反其道而行之,把飞机偏航调整到左边,平衡右边的偏航力。   

  

     

  

  知道如何控制水平尾翼和垂直尾翼,   

我们就可以保证纸飞机水平并直线飞行了,可是我们要转弯怎么办?例如参加这样一个比赛,飞出去的纸飞机要自己转回来。这有点复杂,我们研究转弯之前先搞明白如果让飞机横向旋转,这就要调整到副翼了。纸飞机有副翼即是很了不起的一件事,也是一件稀松平常的事。如果使用其他材料制作模型,例如塑料、金属、木材,要想有副翼功能,恐怕成本要翻上百倍千倍万倍,而对于纸飞机来说,仅仅是剪一刀罢了。所谓副翼就是一个向上另一个向下总是向相反方向转动的小机翼,他的作用就是用来旋转。如果让纸飞机顺时针旋转,就要将右侧副翼向上调整,左侧副翼向下调整。

  

有时因为制作的原因,两个主翼形状会有差别,造成升力不同,会被动的旋转,这时就可以通过调整副翼来反向平衡旋转,以达到平稳飞行的姿态。例如如果折好的纸飞机飞出去后顺时针旋转,那么我们就将右侧副翼向下调整,左侧副翼向上调整,让纸飞机产生逆时针旋转的力来平衡飞行姿态。

  

掌握旋转的要领了,就可以考虑如何控制转弯了。如果向左转向飞应该如何调整呢?我们试想一下,如果这时让纸飞机逆时针旋转,当然不是连续不停地转,而是略微向左逆时针旋转,也就是向左倾斜,这靠调整副翼完成,但这时机头并没有转向,仍然直飞,那么我们再调整哪个小机翼才能实线转向呢?答案是有动力可遥控的飞机是调整水平尾翼和方向舵共同作用,而对于自由滑翔飞机来说,这时只能依靠水平尾翼。通过遥控可以控制副翼、方向舵回位,所以可以根据实际情况不停调整、复位,而对于自由滑翔的纸飞机来说机翼调整后就回不来了,同时由于没有持续动力,速度会一直下降,前面说了,这时是绝对不能调整方向舵的,不然只会加速机头下沉。因此,对于纸飞机来说,要想水平转向并不至于转弯后高度下降过大,就只能通过调整副翼和水平尾翼来实现平稳的转向。这一过程可以这样理解:纸飞机掷出――侧倾(副翼造成轻微旋转)――向斜上方爬升(水平尾翼作用)――惯性动力消失开始滑翔――侧倾角度减小――斜上方爬升角度减小――平稳盘旋。调整副翼和水平尾翼配合转向的方法的关键就是合适的角度,只要侧倾角度、爬升角度适当,转向就会非常平稳。

  

现在我们研究的问题越来越有深度了,要调整襟翼了。所谓襟翼就是动作方向一致的小机翼,要么同时向上,要么同时向下,襟翼一般靠近机翼根部。后缘襟翼的主要作用就是改变机翼形状增加弯度,加大气流压力,例如起飞时放下襟翼使得机翼下面压力剧增,从而产生较大升力协助起飞。降落时放下襟翼可以在速度降低的同时保证足够的升力从而平缓降落,而且降落后加大襟翼下放角度还可以起到减速板的作用。在空中飞行时,襟翼的作用就是在可以轻微甚至不改变飞行姿态的情况下改变飞行高度。后缘襟翼对大后掠角机翼的纸飞机来说特别有用,因为大后掠角虽然可以大大减少阻力投掷得很远,但是不适合滑翔,又不能像有动力的飞机一样大迎角飞行,所以这时如果有襟翼协助把阻力转换为升力,那么对于增加滑翔时间是大大有利的(见图3)。

  

  

图3

  

后缘襟翼往往配合前缘襟翼同时动作,这样可以同时在机翼前缘和后缘同时改变机翼弯度改善气流效果。不过前缘襟翼的主要作用是大迎角飞行引导气流防止失速,而大迎角飞行只能用于有动力的飞机,所以前缘襟翼对于纸飞机来说是丝毫起不到任何好作用的。相反,放下前缘襟翼反而会产生负升力,损失飞行高度。

  

  

据说英国早期的航模母舰上的舰载机可以上翻副翼,彻底作为减速办使用,我想当美国人发明了利用“绊马索”减速的方法之后,襟翼的这种作用可以退休了。不过襟翼上翻可以起到降低飞行高度的作用,只不过这点对于始终和地球引力抗争的飞机来说在实际应用中实在没什么意义,所以我们只可以用纸飞机做实验,看看襟翼上翻损失高度带来的灾难性后果,以后设计真正的飞机时可就没这个机会了。

  

还有一个小机翼没有谈到――腹鳍。腹鳍是为了增强控制纵向稳定的,特别是对于作战飞机由其重要。作战飞机往往要大迎角飞行,这时流经主翼的气流到了垂直尾翼处往往就乱了套,垂直尾翼的作用就会大大降低甚至彻底消失。说道腹鳍就不得不提到双垂直尾翼,从理论上来说,垂直尾翼面积越大控制力越好。双垂尾不但控制面积翻倍,与机体链接强度也翻倍,自然效果更好。双垂直尾翼再加上腹鳍配合大迎角做机动动作时,就会保证至少有一个垂尾和两个腹鳍在起作用,纵向控制的能力就会远远高于单垂尾飞机,这就是先进的重型战斗机为什么多采用双垂直尾翼的原因。

  

说到这里告一段落,上面谈到的只是基础知识,飞机控制技术远远不止这些,还有新的控制技术在不断产生。不过掌握了以上控制要领,那么自己动手制作的仿真战斗机纸模型就会变成一架真正的战斗机,在您的手中就可以飞得更高、更远,并能够随心所欲作出各种机动动作。

  

  

本来简单好玩的纸飞机让我们搞得越来越复杂了,不知道我们是否给您带来了困惑。难道不知道上述这些方法就没法玩纸飞机了吗?当然不是!纸飞机工作室推出的纸飞机模型都没有直接设置副翼、襟翼,只要制作过程中没有大的误差,无需调整即可平稳飞行。我们的纸飞机图纸都预留了襟翼副翼的标记线,喜欢技术含量的玩家可以自己裁出副翼、襟翼。不过要提醒的是,纸张的特性是可塑性强,很容易折叠成形,但是记忆力差,很难回复原状。纸飞机模型裁出襟翼副翼后,控制更加灵活,但是稳定性会下降,这点类似于遥控飞机中的入门模型和运动模型的差别,所以玩纸飞机也需要循序渐进。幸好纸飞机成本低廉,所有关于飞机的知识,都可以轻松在纸飞机上获得,这是纸飞机模型的最大优点也是纸飞机的永恒魅力之所在。

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