青少年航天航模培训教材

第一阶段：入门级班

一、活动目标

1、使学生了解飞机的基本构造和飞行原理。

2、通过测量分析图形增强学生的识图能力，在动手操作中锻炼学生的动手能力，在试飞调

试中培养学生发现问题和解决问题的能力。

3、激发学生的求知欲，引导他们体验合作探索的乐趣。

二、活动材料、工具

硬卡纸、泡沫板、橡皮筋、木条、铅笔、钢尺、美工刀、砂纸、透明胶、502胶等。

三、活动过程

引入：

同学们，你们知道飞机是怎样制造出来的吗？人类从天空飞翔的鸟翼得到启发，想象鸟一样在天空中飞翔，经过人类科学家多次试验，人类终于飞上了天空实现了梦想。那么我们同学想不想也有一个飞机模型呢？好，今天我们就来学习制作飞机模型。

1、了解原理

教师引导学生观察模型,请学生结合模型分析它的结构特征。老师与同学一起分析它由三部分组成，即机身、机翼和尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼。让学生们了解飞机的飞行特性，为什么飞机可以飞行，空气动力学等。

机身：固定连接机翼。

机翼：为飞机飞行提供向上的升力。

尾翼: 操纵飞机仰俯和偏转，保证飞机能平稳飞行。

2、制作过程

首先说明工具的使用

注意安全特别是美工刀和锯的使用其次说明航模的制作过程，测量、切割、打磨、组装。最后在黑板上画好各部分所截取的尺寸，学生根据尺寸分组，各小组合作完成。

<1>、纸飞机的制作

制作几款纸飞机，从简单的折纸飞机开始。

工具：A4纸或硬卡纸、美工刀、钢尺、铅笔、各种颜色的油性笔等。

步骤：

a)按步骤绘图、切割、折纸。

b)根据各学生的意愿让学生给自己的折纸飞机上色。

c)到空旷的地方试飞，老师时刻提醒学生注意安全。

流程：

a)互动：老师课堂上提问学生在平时有没有折过纸，折过什么样的纸飞机。

b)讲解：讲解空气动力学

c)制作：开始折纸飞机

d)交流：互相交流

e)打印图纸：A4纸

<2>、手抛机的制作

工具：硬卡纸、泡沫板、美工刀、钢尺、铅笔、502胶水、各种颜色的油性笔等。

步骤：

a)首先由老师选定制作模型，从简单的模型开始。

b)开始前，老师讲解手抛机各种部件的作用。

c)分组制作。

d)按照模型比例先把各部分的图纸有顺序的绘在泡沫纸上面。（比例大小有老师决定）

e)绘制好图纸后，用美工刀按照纹路把各部分切割出来。

f)切割完成之后，跟着老师拼接模型，注意左右对称，即对准中心线。

g)根据各学生的意愿让学生给自己的折纸飞机上色。

h)到空旷的地方试飞，老师时刻提醒学生注意安全。

<3>、橡皮动力飞机的制作

工具：橡皮动力飞机套件、铅笔、美工刀、502胶水、各种颜色的油性笔等。

步骤：

a)开始前，老师讲解橡皮动力飞机套件里面的各种部件的作用。

b)分组制作。

c)学生跟随者老师的脚步，一步一步拼接飞机。同时，老师也要讲解应该怎么有序的拼接。

d)拼接完成之后，老师应要求学生注意左右对称，即对准中心线，找到中心点。

e)根据各学生的意愿让学生给自己的折纸飞机上色。

f)到空旷的地方试飞，老师时刻提醒学生注意安全。

其中，学生制作过程是重点，需要强调的是组装过程中的标准要求：一正、二平、三直、四牢。一正，是飞机应以机身为对称轴，机翼、水平尾翼左右对称；二平，是俯看机翼后缘与尾翼后缘平行，正看，机翼前缘与水平尾翼前缘平行；三直，是垂直尾翼与水平尾翼垂直，机身与垂直尾翼对齐，机翼、水平尾翼与机身垂直；四牢，是粘接牢固，避免试飞过程中零件跌落。在讲解的过程中可询问学生为什么要进行飞机左右对称，学生可探讨得出结论，并且指导学生进行该怎么做等。

3、总结

让每位学生总结在课堂上学习到了什么，发表自己的意见，并且对老师做出一个评价。最后，老师也做出教学总结。

第二阶段：进阶级班

1、讲解四轴飞行器

结构形式

旋翼对称分布在机体的前后、左右四个方向，四个旋翼处于同一高度平面，

且四个旋翼的结构和半径都相同，四个电机对称的安装在飞行器的支架端，支架中间空间安放飞行控制计算机和外部设备。结构形式如图 1.1所示。

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2、工作原理：

四旋翼飞行器通过调节四个电机转速来改变旋翼转速，实现升力的变化，从而控制飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器是一种六自由度的垂直升降机，但只有四个输入力，同时却有六个状态输出，所以它又是一种欠驱动系统。

四旋翼飞行器的电机1和电机3逆时针旋转的同时，电机2和电机4顺时针旋转，因此当飞行器平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消。

在上图中，电机1和电机3作逆时针旋转，电机2和电机4作顺时针旋转，规定沿x轴正方向运动称为向前运动，箭头在旋翼的运动平面上方表示此电机转速提高，在下方表示此电机转速下降。

3、各种运动姿态讲解：

（1）

垂直运动：同时增加四个电机的输出功率，旋

翼转速增加使得总的拉力增大，当总拉力足以

克服整机的重量时，四旋翼飞行器便离地垂直

上升；反之，同时减小四个电机的输出功率，

四旋翼飞行器则垂直下降，直至平衡落地，实

现了沿z轴的垂直运动。当外界扰动量为零时，

在旋翼产生的升力等于飞行器的自重时，飞行器便保持悬停状态。

（2）

俯仰运动：在图（b）中，电机1的转速上升，电机3的转速下降（改变量大小应相等），电机 2、电机 4 的转速保持不变。由于旋翼1 的升力上升，旋翼 3 的升力下降，产生的不平衡力矩使机身绕y轴旋转，同理，当电机 1 的转速下降，电机3的转速上升，机身便绕y轴向另一个方向旋转，实现飞行器的俯仰运动。