江西省電動滑翔機P5B競賽項目開展現(xiàn)狀的研究

張苑妹 莊淡盛

[摘 要]航空模型的一大特點是應(yīng)用于科研、生產(chǎn)和國防領(lǐng)域，是載人飛機的先驅(qū)。在飛機研制的過程中，航空模型一直是一種不可缺少的研制手段。模型滑翔機是一種重于空氣的航空器，它不依靠發(fā)動機作動力進行飛行，而是將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，繼而在機翼上產(chǎn)生升力以平衡機體重量進行滑翔部分模型滑翔機安裝有動力裝置，如P5B競賽項目滑翔機，其使用電動機作為動力裝置，將模型飛機帶到合適高度，然后關(guān)閉動力進入滑翔?；铏C的外形和構(gòu)造與常規(guī)飛機基本相同。模型滑翔機按其用途、制作材料、飛行性能、比賽級別等的不同而分成多種類別，遙控電動模型滑翔機P5B是其中的一種。在設(shè)計制作、飛行訓練和參加比賽的過程中涉及許多的空氣動力學、飛行原理、制作工藝等相關(guān)知識。如今關(guān)于P5B競賽項目的詳細介紹比較少，而競賽的開展情況可以比較好地反映這個項目的普及情況和發(fā)展水平。本文通過對競賽中存在的問題進行分析，以便更好地提高和發(fā)展P5B滑翔機項目。

[關(guān)鍵詞]體育競賽;航空模型;電動滑翔機P5B

一、研究對象與方法

（一）研究對象

P5B遙控電動模型滑翔機;P5B遙控電動模型滑翔機項目的競賽成績。

（二）研究方法

文獻資料（文獻資料法）。根據(jù)研究的對象，通過圖書館、百度網(wǎng)、中國知網(wǎng)等查詢網(wǎng)站查閱大量的相關(guān)文獻、期刊，為論文提供理論依據(jù)與研究參考。

二、遙控電動模型滑翔機P5B項目競賽的發(fā)展歷史

滑翔機發(fā)展的開端、發(fā)展過程與飛機不同。1931年，天津河北汽車學校的隨世新和朱晨制造了一架機長7.8m，機重218kg的單翼式滑翔機?；铏C制造的全盛時期在1940—1944年的5年期間，所造各種滑翔機200多架，多數(shù)是仿制。1941年，重慶成立了中國滑翔總會。而我國在1986年開始把遙控電動模型滑翔機列入普及航空模型競賽規(guī)則，取其代號為P3E，以作為P3（無線電遙控類）中的一個項目。從1995年起，我國開始在全國錦標賽中設(shè)立二級無線電遙控電動模型滑翔機項目并按試行規(guī)則進行比賽，取代號為P5B-2。隨后在國內(nèi)規(guī)則中正式把遙控電動模型飛機定為P5類項目，并分設(shè)P5A、P5B等項目。從2000年開始在每年的全國青少年錦標賽中舉行P5B項目的比賽。這些規(guī)則對在我國開展基層活動具有指導性意義。

三、滑翔機的飛行

滑翔機最大的特點就是不依靠自身動力飛行?；铏C起飛一般有三種方式，即絞盤車牽引、飛機牽引和橡筋彈射，目前普遍采用的是前兩種方法。滑翔機脫離牽引以后，可進行起落航線、特技、翱翔等飛行。翱翔飛行俗稱盤氣流飛行，它的整個飛行過程是盤氣流爬高、脫離氣流后下滑、再盤氣流爬高，循環(huán)往復，以此使滑翔機在空中停留較長的時間或飛出很遠的距離。適合于滑翔機翱翔飛行的氣流主要有熱力上升氣流、山坡動力上升氣流和波狀上升氣流等，但由于后兩種氣流都需要有特定的地形和天氣形勢，因而熱力上升氣流就成為翱翔飛行最基本的動力。

四、影響遙控電動模型滑翔機P5B競賽項目成績的因素

（一）選手對氣流的感知與判斷

上升氣流對滑翔成績的影響很大。動力氣流是大氣的抬升，輻合、輻散和旋轉(zhuǎn)等運動都會產(chǎn)生上升氣流和下降氣流。熱氣流是根據(jù)熱脹冷縮原理，大氣溫度升高氣體膨脹，熱氣流密度比空氣密度小，氣體上升，反之，氣體下降。P5B滑翔機留空時間和定點著陸，要讓滑翔機有長的留空時間，就要保證對上升氣流的合理利用，保證飛機在滑翔時的高度。這時就需要你會找上升氣流，迎風面的山坡、地面的風從四面八方向一個地方吹、兩個不同速度的氣團，后氣團速度大于前氣團的速度、地表溫度高的地方等這些地方都存在上升氣流。這個時候往往要看運動員會不會尋找和利用上升氣流，避開下降氣流。

（二）翼型

翼型的選擇決定了型阻的大小。確定翼型我們要根據(jù)模型飛機的不同用途去選擇不同的翼型。翼型很多，好幾千種。但歸納起來，飛機的翼型大致分為三種。一是平凸翼型，這種翼型的特點是升力大，尤其是低速飛行時。不過，阻力中庸，且不太適合倒飛。這種翼型主要應(yīng)用在練習機和像真機上。二是雙凸翼型。其中雙凸對稱翼型的特點是在有一定迎角下產(chǎn)生升力，零度迎角時不產(chǎn)生升力。飛機在正飛和倒飛時的機頭俯仰變化不大。這種翼型主要應(yīng)用在特技機上。三是凹凸翼型。這種翼型升力較大，尤其是在慢速時升力表現(xiàn)較其它翼型優(yōu)異，但阻力也較大。這種翼型主要應(yīng)用在滑翔機上和特種飛機上。

大展弦比對機翼需要在弱上升氣流滑翔或在低功率下爬升的所有模型還是必須的。對于無線電控制的滑翔機，額外的重量結(jié)構(gòu)和更高的翼載荷是不可避免要付出代價的，高翼載荷提到穿越速度。對競時類模型，重量對爬升率的影響很大。如果大展弦比機翼可以達到競賽飛機要求的最低重量，在翼型上的雷諾數(shù)不是很低的時候，將大程度提升滑翔性能。

開裂式襟翼的優(yōu)點在于著陸時能產(chǎn)生很大的型阻，并減小了升阻比，始飛機進場下滑軌跡更陡，有助于精確地判斷接地位置，從而在比賽中更好地定點著陸。

（三）滑翔角

滑翔時，模型的阻力由重力的分力平衡，所以滑翔只能沿斜線向下飛行。滑翔軌跡與水平面的夾角叫滑翔角。滑翔角是滑翔性能的一個重要方面?；杞窃叫。谕桓叨鹊幕杈嚯x越遠。滑翔距離（L）與下降高度（h）的比值叫滑翔比（K），滑翔比等于滑翔角的余切滑翔比，等于模型升力與阻力之比（升阻比）。

（四）訓練和場地

P5B滑翔機的整個飛行過程分為出手、爬升、滑翔、降落、定點著陸5個階段，出手階段螺旋槳充分旋轉(zhuǎn)起來再出手，保證電機達到來了最大輸出功率才能獲得最大的爬升速率;爬升選擇理想的爬升角度短時間內(nèi)達到最大的高度;飛機平穩(wěn)的滑翔可以減少動力的損失。進行飛行訓練的場地應(yīng)該選擇避免樓房、樹林、建筑物等干擾飛行的地方;遠離人群、高壓電線和信號發(fā)射塔。