自制超轻型飞机过程

自制超轻型飞机过程
[日期：2009-07-05] 来源： 网络 作者：Admin [字体：大 中 小]

由一知发起，河南军迷在某茶馆为大家的首次社会公益活动(一个由学生选题的科普讲座)召开了首次准备会议。一知、就值一文、tigershark、月升沧海、老牛居参加了会议。

休息时间，老牛居与tigershark突来灵感，要自己制造一架飞机。立即设计草图，……，最后连如何招募试飞员都考虑了，但立 即遭到了一知的讥笑，相反，就值一文和月升沧海立即表示了支持的态度。

2004-06-27下午

今天下午，在郑州八中多功能厅，进行了科普讲座。报告会前，八中老校友靶机为学校航模小组表演了直升机模型飞行。

300个座位的多功能厅座无虚席，学生们怀着极大的兴趣聆听了由就值一文同志主，一知、tigershark辅讲的讲座，不时的响起热烈的掌声。学生们还提出了大量问题，有的问题涉及的内容还相当深奥，表现了当今中学生敏锐的思维和广泛的知识面。3个多小时的讲座和交流结束后，很多学生仍围者我们询问感兴趣的问题，并请一文和tigershark签名留念。

参加报告会的网友还有：探针、老馍头、老牛居、luda、二炮火箭兵、huangjian、月升沧海、曾世军等。

在会后晚餐期间，造飞机的事再次被提出来，这次靶机和huangjian也表示出了极大的热情。但此时大家都只有一个模糊的想法，还不知道究竟要造什么样的飞机，甚至不知道是买还是造。与此有关的讨论延续到了网上。

2004-07-01下午

众人开会讨论如何制作这个飞行器，但是凡到讨论由谁来试飞的问题时，大家都面面相觑，无人吱声了。后来不知是谁，可能是就值一文同志，严肃的提议由老馍头同志担任这个首席试飞员，理由列举了十几项，其中好像有“名垂千古”的字眼儿。此时众人轰然而起，绝对赞同一文的提议。只见老馍头，两股战战，几欲先走。回家后，老馍头同志在网上表态说：“俺也想通了，俺要第一个吃螃蟹……”好同志啊！

一知关于自制小型飞行器的意见：

1、必须是单座、有动力的飞行器
2、空重不得超过１１６公斤
3、必须是自己动手制作(发动机除外)
4、便于运输
5、成本尽可能较低

上述基本要求如果有一项失败，则整个计划不宜进行。

2004-07-02在网上继续讨论

老牛居的建议：

1、采用带上反角上单翼布局
2、前三点起落架
3、固定垂尾
4、珩架尾梁
5、双梁主翼可拆卸，材料主要采用6063铝镁合金管材(密度2.69-2.80)航空层板
6、普通钢丝绳，滑轮，微型车减震钢板簧，

普通角轮(改铝轮辋)主要采用铆接联接
7、座舱为主要承力件，使用4毫米铝板整体结构
8、蒙皮材料请靶机定夺，在减重的前提下最好结实耐用
9、机翼与机身间使用拉杆，材料可使用木材
10、请靶机考虑一下翼型和面积，建议将整机强度设定到2g
11、最大起飞重量应达200公斤

需解决的加工问题主要有：

1、铝合金管材弯管
2、制作三通四通连接件
3、非标准件加工

建议顺序：

1、首先建造机翼
2、尾梁，起落架分段进行破坏性实验

备注：6063型材抗拉强度160mpa，屈服强度110mpa

2004-07-03在网上继续讨论

靶机表示可搞到350型发动机(ii型靶机采用的动力)，价格3~4k，全新、附件齐全，带原配桨一只。(评：渠道似乎不错！)

一知：

如果超过116公斤，那么就要进行认证。我们能提供什么必需的材料文件？认证费用是多少？我估计，仅这个认证没有数万元是不行的。如果这个玩具的成本需要10万元的话，意义就不大了。

所以，从实际出发，一是不能超重，二是成本要绝对的低。否则操作性就是零。

我们的目标应当是：

１、单座动力。拒绝双座和任何形式的无动力飞行。
２、只要求最基本的飞行性能，只要可以保证起落航线就行。
３、除发动机和必要的材料外，一律自己动手加工制作。
４、运行成本要尽可能的低。即便这样，发动机大修以及场地等费用也不是那么简单。

靶机的不满有一定的代表性，至少引起了月升沧海(本站长)的共鸣：

116kg纯粹是当权者为了杜绝我们这样一些人现在的想法，把自由航空定义在双人动力伞上，116是他们多方权衡的产物。我的观点是：严格按法律办事我们就别搞了，要搞就搞超116的。耍赖、钻空子、摸棱两可的质量体、擦边球、撞大运等等。我们要对自己的生命负责，他会拿衡器到现场测么？

但遭到一知和tigershark反对，特别是随后一知在这个问题上的意见为以后的工作定下了基调(见7月4日的记录)。

2004-07-04在网上继续讨论

一知：

116公斤，成为了我们的拦路虎。
突破116公斤，不是不可以，但是一定要按规定去做，不要依靠侥幸、蒙混等，一旦出了问题，无法交代。
实际上，116公斤以上的自制飞行器仅国内的农民就早已完成许多了，我们要做的话，应该没问题的。
但是，116公斤的固定翼动力载人飞行器，我看国内恐怕还没有吧。如果我们能够克服困难，完成这个制作，意义是很重大的。当然，目前来看困难很大。

　

　老馍头为自己的身家性命担忧：“飞机本身结构强度可一定得达到安全要求啊……不然试飞员的命可就有点悬”。

2004-07-05在网上继续讨论

靶机：

木料粘接尽量以面对面形式，加大接触面。如果一方或多方接触面积小，常采用榫接、角接、加衬板、套管等形式后加胶处理。
胶水的形式：受力部分还是环氧，翼肋与前后橼采用火棉胶(可以用稀释的环氧代替)。
木质部与金属件的连接还是传统的五金件。

一知带来一点好消息：我们的自制飞机计划，也可能会得到安阳航校一定的帮助。

2004-07-07在网上继续讨论

靶机的发言连建议带决心都有了：

强烈要求仿造蜜蜂2型！82年蜜蜂2号试飞成功，关键之处是它符合我们的要求。动力：靶机发动机22马力、易购含桨空重：95公斤，10升燃油、续航时间80分钟、航程70公里、巡航速度50公里、最小转弯半径30米、爬升率100米分钟、前三点起落架、没有副翼、靠方向舵与升降舵操作、翼展10 米、机长5米、翼型剖面为刚性翼肋（简单）、起飞重量为210公斤左右。
如果老摸头挂了、我上！嘿嘿！

2004-07-10在网上继续讨论

huangjian也表明了其决心：

一知，靶机：
我们这次造飞行器，具体的数据我不清楚，但是感觉材料和工艺是我们的难题。在确定图纸、尺寸后，根据图纸来设计飞行器就要依靠我们大家的才智和力量了，材料关键部位不能马虎。我考虑发动机能否为二手的或其他替代品，第一次只要能飞起来就行，然后再调整个飞行数据和飞行器尺寸，换装新发动机，经过调试，逐渐向轻型飞机靠近，最后让我们的飞机飞起来。老馍头掉下来，我继续上。

一知展现的老大哥的风范：

huangjian
自制飞行器目前只是论证，还没有实施的计划，不到时候。
试飞员你和老馍头都不合适，因为这个事情光有勇气是不够的，我们不能允许弟兄们冒这个险。到目前为止，最合适的试飞员是快乐雄鹰，其次是我。
从曾世军、靶机等同志搜集的资料看，使用15马力发动机完全是可行的。现在的问题，首先要统一思想。就是飞机的总体结构、布局要定下来。在这个问题上可能会有不同看法，所以要进行讨论，实事求是的分析矛盾，不能盲目的提高指标，包括外观的完美程度都不能凭想象，１１６这个标线不能越过。这一点统一之后，才能进一步考虑制作的细节以及试飞场地的安排等。
截止目前，关于自制飞行器的认识已经统一的有：
1、拒绝滑翔无动力飞行。这种看似简单的飞行器，在实际操作中却很麻烦，仅

起飞一项就不好解决，场地比动力飞行要求还高。
2、动力伞更要拒绝。这玩意成本并不很低，关键是飞起来没什么意思。
3、双座暂不可能。如果双座的话，发动机就很成问题，而且空重会超出不少。制作难度也会加大，对我们来说不合适。
4、外观不能要求完美。座舱什么的都可以不要，一定要尽可能简单，尽可能减重。
凡是爱好航空的的网友，没有不知道那个“伯努利定理”的。的确，瑞士物理学家但尼尔·伯努利在１７３８年提出的这个定理，是研究气流特性的基本定理之一。伯努利定理实际上是能量守恒定理在流体运动中的运用。
空气在低速流动中，流速变化参与转化的能量有“静压”与“动压”两种。所谓静压，就是空气分子不规则运动撞击物体表面而产生的，是空气垂直作用于物体表面的压力。空气在静止状态和流动状态，都具有一定的静压。动压是蕴藏于流动的空气中的一种能量，是由于空气具有运动速度而产生的。动压的大小与空气的密度ρ的一次方和气流速度v的平方成正比。动压等于二分之一×空气密度ρ×气流速度v的平方。空气在流动中的总能量叫作“全压”，等与静压与动压之和。
根据能量守恒定律，在没有能量加入气流，也没有能量从气流中输出的条件下，气流的总能量即全压保持不变。也就是说当气流速度增大而动压增大时，静压必定减小；当气流速度减小而动压减小时，静压必然增大。这就是伯努利定理表达的基本内容。
说到这儿，大家一定会明白这玩意与飞行的关联了。

需要指出的是，伯努利定理的应用是有条件的：气流是连续稳定的、气流在流动中没有与外界的能量交换、与接触物体没有摩擦力或者很小可以忽略不计、空气密度随流速的变化可以忽略不计。
运用伯努利定理来看飞行问题时，需要弄清楚什么是相对气流的静压、动压和全压。
飞机在飞行中，相对气流的静压就是此高度的大气压力。相对气流的动压取决于该飞行高度的空气密度与相对气流的速度。

大家都知道，升力是飞机与空气之间发生相对运动时产生的，这样就应当了解影响机翼升力的因素是什么。
１、机翼面积：升力与机翼面积成正比。面积s越大升力就越大。
２、翼型：翼型不同，机翼上下表面的压力分布也不同。对称型机翼的升力要比平凸型机翼小。
３、迎角：随着机翼迎角的增大，升力也增大。但到了一定的迎角即临界迎角时升力最大。超过临界迎角后，升力反而下降。
４、动压：机翼升力与相对气流动压成正比。就是与空气密度

成正比，与飞行速度的平方成正比。

对一架具体的飞机来说，机翼面积和翼型是不变的，空气密度由大气条件决定，人为无法改变。所以改变升力的办法只有改变飞行速度和迎角。飞行时间表明，改变迎角比改变速度对于改变升力要快一些。在飞行中，一般先增速，然后再增大迎角，以得到较大的升力。

升力的数量变化，可以用升力公式来表明。升力公式对于分析飞行问题非常有帮助。
升力y＝升力系数cy×１／２×空气密度ρ×速度v平方×机翼面积s
可以看出，公式中的一部分就是动压。公式中的cy是一个无量纲量，即升力系数，这个系数只能由实验得出。
一个具体的翼型，升力系数只随迎角变化。机翼模型在风洞中可以测出各个迎角下的升力，然后就可以算出不同迎角下的升力系数（利用升力公式即可），作出这个翼型的升力系数曲线。
我们的飞机选用的是经典的翼型，应当可以查到其升力系数曲线的，非常有用。

第三次(讨论)会议(附图)
2004-08-14一知发布的通报

下午，几位在郑的网友就自品苫辛烁徊降纳烫郑⒙涫稻龆擞泄厥孪睢?br> 由于发动机已经落实，未来一周左右即可到货，所以，工程进度要加快。
这次商讨决定了发动机安装位置、机翼的结构以及加工方法等。
靶机、老牛居、曾世军、５９２２６５２、luda、就值一文、一知等都作了建设性的发言，并对有关具体图纸进行了审议。



大家倾向的参考图纸

翼展：８.３３米，
长度：４.５８米，
机翼面积：１２.１平方米
空重：１０４.４２公斤
起飞重量：２０４.３公斤
最大速度：９３.３公里
巡航速度：７７.２３公里
爬升率：３米／秒
起飞距离：３０.５米
着陆距离：２４，５米
发动机功率：３０马力




tigershark的方案，但由于结构复杂，工艺上难以把握，未被接受。



靶机搞来的让众人大吃一惊的飞翼图纸



2004-08-15会后，一知继续充当科普教员











在低速飞行时，阻力主要有三种：摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力。
升力和阻力都是空气动力，因此影响升力和阻力的因素基本相同。也就是说阻力的大小与速度的平方以及空气密度、机翼面积成正比。此外还与迎角、飞机外形以及飞机表面光滑程度有关。
飞机外形与表面是确定的（我估计我们的飞机仅毛刺就有２０公斤），阻力我们不太清楚，这里只考虑迎角与展弦比对阻力的影响。
在中小迎角下，压差阻力的变化很小，可以认为不变

。只有在大迎角时机翼上表面后部出现涡流区时，压差阻力才明显增大。如果此时继续增大迎角，涡流区迅速扩大，压差阻力会急剧增大。
在临界迎角范围内，迎角增大不仅升力增大，而且翼尖涡流增强，气流下洗角增大，从而导致诱导阻力迅速增加。在同一速度和高度下，诱导阻力与升力系数的平方成正比。
在同样的机翼面积下，展弦比越小，诱导阻力越大。
阻力系数是由实验求出的综合表达迎角、飞机外形、表面光滑程度等因素对阻力影响的无量纲量。对已架具体的飞机来说。外形等不会变化，所以阻力系数主药由迎角决定。
飞机在飞行中的阻力x可以由下式计算：









自制超轻型飞机过程
[日期：2009-07-05] 来源： 网络 作者：Admin [字体：大 中 小]

2004-07-11在网上继续讨论

tigershark在大力推销他的下单翼二战战斗机式的完美方案，并把不同方案贬为大风筝：

大师(一知):
铝焊接技术-no problem,有这方面的高手

老牛:
做那架大风筝记得做一个1/2-1/3的减速器,再自制一个大浆径大浆距的螺旋浆,350发动机转速太高,标准浆的浆径浆距太小,在低速下效率差,有效功率不足。

看来大家都看那个网站了,怎么就没有几个欣赏j3 jr的弟兄呢?用个1/2的减速器,再自制一个大浆径大浆距的螺旋浆,350发动机也是够用的不过在选用350发动机和标准浆的情况下我实际想的是造一架小截面积机身较大展弦比机翼的相对较高速的家伙,这种布局型阻诱阻均小,采用350发动机时平飞性能没问题,难点在于功载比差(8-10kg/kw)爬升性能稍微差些

2004-07-12在网上继续讨论

huangjian：

大师(一知)：
航空铝材的连接我想这样是否可行，如果是同口径的管材，焊接；如果是板材或者是矩形铝材，可以铆接，有些空心铝铆钉的强度是相当可以的；对于一些小力矩的铝材是否考虑用拉铆钉。空心铝铆钉抽空我去看看规格，还有一些高强度小螺栓，我想也是需要的。

老牛居：

焊接普通铝合金问题不大。不过硬铝的焊接可能有问题，因为焊丝和焊药市场上很难找。

2004-07-13在网上继续讨论

今天，tigershark独自享受了“鹤立鸡群”的快感。

tigershark：

我所谓焊接高手是我单位一弟兄,跟其父亲学的手艺,其父亲是早年郑州铝厂建厂时留苏学习有色金属焊接的高级技术工人,详情正在探讨中,他本人说"没问题"。

一知：

听了你关于铝合金焊接的情况，我反而担心起来。如果这位仁兄仅仅是从老父亲那里学来的手艺，恐怕难以完成我们这样的任务。从工业的角

度说，眼下铝合金的焊接技术一般是激光焊、激光氩弧焊、还有最好的什么搅拌摩擦焊等，尤其是管材，焊起来比板材要麻烦。所以，要接这个活儿，首先要有必要的设备，这不是手艺问题。据我所知，焊接铝材料还有一些土办法，用在我们这次任务上就要十分谨慎。请你进一步调研清楚，看看到底是什么工艺，还有在具体实施中，一些“型架”如何解决。

tigershark：

大师,你说的已经太复杂化了。我那朋友有色金属黑色金属焊接大拿,有执照的,其父亲曾在西昌干过,那活儿应该是一般人拿不下来的吧？据该老弟说,实际熔接效果最好就是火焊,氧气乙炔足矣!至于激光氩弧焊等等只不过型美而已,强度不比火焊强。但话说回来,那些工艺我老弟也是小case.铝厂的130压力的高压容器等等都痛痛快快地拿下了,超声检验一次合格。型架不复杂,除非是批量生产,那时恐怕还得再购置焊机吧。

方案的问题基本构思完毕,不过我认为这部分不必在网上太公开了,好歹讲点儿知识产权嘛！

我对做风筝实在没有兴趣！


2004-07-16众人第一次为造飞机的事开会，从就值一文发布了大跃进式的通报，从文字上看，形势一片大好。

快讯

昨天，在靶机家和知青村酒店，老牛居、虎鲨、探针、靶机、huangjian和我重点讨论了几个“设计局”的设计方案。大师虽远在三门峡缺席，也不停地打电话询问进展。期间，大家还饶有兴趣地参观了靶机同志设在家里的非法短波电台、无线电维修车间以及模型飞机库房和模型飞机加工车间。另外，大家还试用了靶机家陈列的水烟枪、烟斗、手卷烟等烟具，其中，探针同志的鼻子就没停止过冒烟，大家深受其害。最后，大家在知青村酒店震耳欲聋的革命歌曲中吃了一顿忆苦思甜饭，席间深刻揭露了以一知为首的腐败分子的反革命滔天罪行，深感将革命进行到底的重要性和必要性。
目前，总体方案已经初步确定，主要材料也已经基本落实。其中，为了落实某种最重要的航空铝管，靶机同志耗费巨额电话费，先后和安徽、河北等地厂家联系，虎鲨同志更是调动自己干儿子的妈妈的老公的关系，最终落实了最重要的一种航空管材。靶机同志现在正在夜以继日地绘制飞机的总体布局图和结构图。然后，虎鲨同志将进行重量计算和结构审核，老牛居和huangjian将分别提出工艺装配方案。再然后，将按照分工绘制各个部位零件图和装备图，并集体讨论审核。至此，飞机的图上作业工作基本完成。

老馍头担心大家轻视其决心，一再表态：

说实在的，偶还真想做第

一个吃螃蟹的人……

2004-07-17在网上继续讨论

看来，老馍头仅有决心是不够的。

一知：

老馍头:

我的意见，这只螃蟹吃起来很费劲。你没有任何飞行经验，这就很成问题。而且还可能出乱子，酿成危险。所以，你不能参加试飞任务。

2004-07-18在网上继续讨论

一知：

关于自制飞行器：
近日来，大家关于自制一架小飞行器的讨论已经进入了一个新阶段。认识逐步成熟，意见趋于统一。乐观的气氛四处弥漫。克服困难，创造条件，自制一架飞行器，其意义对我们来说是很重大的，省略。
目前，盲目乐观的情绪必须加以遏制，必须严肃认真的对待每一个细节，任何一个参与的同志，都要拿出十二万分的注意力处理各自应解决的问题。这个过程不能想当然，结论必须要有科学的根据。
这些不是废话，飞行这玩意，风险太大，任何人都不能去冒险。因此，飞行器评审还要进行，以求妥善。我们的方针应该是积极进取、安全第一、由简到繁，稳步推进。

2004-07-19老牛居带来好消息：

铭功路有各种铝管，还可定做。天助军迷！38元/公斤。

2004-07-22在网上继续讨论

ac3：

制造飞机，个人认为需要计算的问题：飞行速度、发动机推力、发动机对机身扭力、飞机总重量、机翼有效面积、机翼单位面积升力、整机风阻等，大家看对不对。

发动机对机身的扭力可能引起飞行跑偏，应根据发动机对机身的扭力大小调整发动机安装轴线与机身轴线夹角。

一知：

ac3网友是很认真的，提出的问题都是很重要的。只有一点，发动机对机身的扭力不是计算的内容。可能对这个问题的理解有误。过去曾经讨论过。与你相同看法的网友很多，认为螺旋桨工作时的反向力矩会对飞机造成不利影响。
实际上，单发固定翼螺旋桨飞机在飞行中，螺旋桨造成的影响，真正需要修正的并不是反向力矩问题，因为实在是可以忽略不计的。
螺旋桨产生的影响主要有二：
1、螺旋桨滑流：
螺旋桨工作时形成的强大气流并不是直线往后吹的，如果是右旋桨，这个滑流也是右旋往后（左旋桨反之，道理相同“），这样滑流打在机身与垂直安定面上，就会使飞机往右偏转。这个影响在起飞滑跑时非常显著，必须抵舵才能修正，像初教六就是这样，低舵量还较大。
2、螺旋桨进动：
在飞行中，只要飞机纵轴，也就是方向有任何改变，比如上升、下降，转向等，由于螺旋桨的进动的影响，在操纵飞机时需要进行必要的修正。

螺旋

桨与直升机的旋翼工作状况完全不同。

2004-07-23bear成了本项目的第一个表示要出资的人，虽然暂时兑现：

一知：

bear同志也将出席明天的论证会，并将捐出一篇文章的稿费支持大家的工作。


第一次(论证)会议
2004-07-24下午进行了第一次正式的自制飞机论证会，在会上tigershark展示了他那超前的战斗机式的设计，但众人却无法相信其可行性，失败！下面是一知发布的会议通报：

地点改在了探针博士的学术会议报告厅进行。与会的网友：就值一文、探针、老牛居、tigershark、靶机、luda、零九四、老馍头、huangjian、曾世军、二炮火箭兵、导航１５９、月升沧海、快乐雄鹰、kanke、bear、一知等。
论证会上，靶机详细论述了他的设计方案，并回答了大家的提问。tigershark提出了他的设计方案。经过讨论，大部分网友倾向于靶机的方案，但是对tigershark方案的优点给与肯定并吸取到靶机的方案中来。
最后形成的基本意见：单发上单翼，前三点带座舱，身管结构，全舵面。翼展12米，弦长1.5。三面图将由靶机和探针完成后公布。
老牛居就加工工艺等问题作了发言。
待工程图完成后，由kanke进行全机受力计算。
首先进行机翼的制造加工，场地即开始进行整备。