设为首页收藏本站

科技论坛

 找回密码
 注册
科技论坛 门户 遥控模型 模型飞机图纸 查看内容

怎样削制模型飞机螺旋桨

2018-2-13 14:41| 发布者: dymodel| 查看: 361| 评论: 0|原作者: dymodel

摘要: 空气螺旋桨把发动机旋转作功形式转变为直线作功形式;把发动机的功率转变为拉动飞机前进的有效功率。它的工作效率及与发动机有配合程度,直接影响模型飞机的性能。在航模竞技比赛中,出于追求动力组极限水平的需要, ...
空气螺旋桨把发动机旋转作功形式转变为直线作功形式;把发动机的功率转变为拉动飞机前进的有效功率。它的工作效率及与发动机有配合程度,直接影响模型飞机的性能。在航模竞技比赛中,出于追求动力组极限水平的需要,对螺旋桨的要求更为“苛刻”;因此以“量体裁衣”手工方式制作螺旋桨的好处显而易见。航模初学者能够扎实地掌握这一手艺很有必要。
  本文以一个直径(D)200mm、几何桨距(H)120mm的两叶等距螺旋桨(适用于装有1.5cc压燃式发动机或2.5cc电热式发动机的特技模型飞机)为例,介绍削制螺旋桨的方法。
一、螺旋桨的一些基础概念
当我们把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼时,就能借助已知的空气动力学常识,直观地理解螺旋桨的基本工作原理。
1.桨距、动力桨距和几何桨距
桨距:从广义而言,可以理解为螺旋桨旋转一周沿桨轴方向所通过的直线距离。习惯上螺旋桨70%半径处的桨距值为“称呼值”,它具有标示意义。
动力桨距(Hg):桨叶旋转一周模型飞机所通过的距离(见图1)。设计螺旋桨时首先要确定动力桨距值。
几何桨距:(H):桨叶弦线迎角为零时,螺旋桨旋转一周所前进的距离(也见图1)。它体现了桨叶角的实际大小,是“看得见、摸得着”的实际参数。航模图纸上一般都标出几何桨距,是消制螺旋桨的主要依据。
飞机螺旋桨
2.动力桨距和几何桨距的关系
由于螺旋桨工作在接近于有利迎角下,与零度迎角之间的角差的存在,因此动力桨距值必然小于几何桨距值。几何桨距和动力桨距的关系是:几何桨距(H)= 1.1 ~ 1.3倍动力桨距(Hg)。也就是说,设计模型飞机时,动力桨距确定后,可以通过上述公式概略估算出螺旋桨的几何桨距。
3.通常使用的螺旋桨是各段几何桨距值相等的所谓等距桨。它的优点是设计、制作比较容易;缺点是工作效率劣于不等距桨。由于不等距桨各段的几何桨距值和桨角均不一样,尽管其效率高,但制作的难度大。故初学者从削等距桨起步较为稳妥。
4.桨叶角(β):桨叶角是指桨叶剖面弦线与旋转平面之间的夹角。
5.几何桨距和桨叶角的关系
几何桨距和桨叶角直接关联,是同一个问题的两种表达方式。几何桨距强调的是总体,桨叶角强调的是局部。就等距螺旋桨而言,桨叶角随其在螺旋桨半径方向上所处位置的不同而异;随着由桨根到桨尖方向的逐渐位移,桨叶角渐渐有规律地减小。(图2)
飞机螺旋桨
二.螺旋桨的外形特征
  螺旋桨外形特征的形成,是基本原理、使用要求和材料三个因素相统一的结果。信托这些特征在脑子里建立起螺旋桨的“思维模型”,会使实际操作有的放矢。
  1.桨叶的剖面
  由于桨叶弦长很小,剖面很薄,航模爱好者以往对螺旋桨剖面形状的研究较少,大多根据粗略感觉和“两个桨叶对称”原则一带而过。但为了追求高效率,有必要对螺旋桨剖面进行探讨。
  螺旋桨工作效率最高和一段在60% ~ 80%半径处。这一段一般为桨叶的最宽处,桨叶厚度约为弦长的12%。桨尖的弦长比较小,厚度约为10%。故靠近桨尖部分应注重减小阻力。桨根部分的线速度小,工作效率低,这部分桨叶剖面主要应服从保持强度和刚度的需要。图3为螺旋桨的几个典型剖面。图4为桨叶最宽处我桨尖的剖面(笔者设计;坐标见表1、表2)。其最高点在35%弦长处。从理论上考虑,最高点应在25%左右为佳;而从工艺上看,最高点太靠前可能使桨叶中段的最大垂直厚度超过桨根厚度,形成凸起,使桨的外形不合理。35%是综合权衡的结果。
飞机螺旋桨

飞机螺旋桨
  2.桨叶角的变化规律决定了桨叶呈一扭曲的片状:下弧表面大部分为一次曲面;上弧大部分为二次曲面。桨毂上下弧和桨尖端面为平面(图5)。
飞机螺旋桨
  3.为了结构强度的合理化,桨根处的剖面最厚,随着向桨尖处位移而逐渐减薄。把握住桨根处上弧最高点线和下弧靠近桨根处后缘线的位置和走向(见图5)是关键。上弧最高点线太靠前会使桨根截面积减少,削弱强度;下弧后缘线靠后,不但降低了桨根强度,还使桨根处的桨距不能达到(小于)设计值。这两条线如划得合理,就基本能肖桨进出现“思圆行方”式的纰漏。
三.削制螺旋桨的主要步骤
  制作螺旋桨的木材用桦木、榉木、色木或柞木等;其中最常用的是桦木。
  1.通过作图法(图6)求出前缘最大高度后加上约2毫米即为桨木厚度。这个螺旋桨的桨木是8×22×200(毫米)桦木。木材的纹理要顺直,把较平整的一面作为下弧,并在平整的工作台上铺一细砂纸进一步磨平作为基准面。
飞机螺旋桨
  2.在钻台上用直径Φ5的钻头在桨木上弧中心点打孔(图7 - 1)。做一划中心线的辅助工具(图8),把它穿在已穿过桨木中心孔的5mm钻头柄上,紧贴桨木上弧。用大头钉穿过两端的小孔在桨木上扎两个小记号(图7 – 2);再借助记号划出中心线(图7 – 3)。
飞机螺旋桨
  3.依照正面样板,在桨木上弧画出桨的正面(俯视)投影(图7 – 4)。为了做到螺旋桨完成后两个桨叶长度完全相等,最好在桨在之外另延长5毫米;待桨削好,涂敷涂料前重新用正面样板在下弧划上端面线,用手工锯沿线截断;再仔细把截面磨齐(插图中未画出这一步骤)。
  4.把划好线的桨木夹在台钳上,用手工锯沿线的外沿(距离尽量小)概略锯出桨的俯视投影轮廓;再用细木锉和钢锉进一步加工修整;最后用覆上细沙纸的砂纸板打磨到位,桨的正投影即完成(图7 – 5)。应仔细检查、切实做到两个桨叶投影面积完全一致,且所有边缘面和基准面垂直。
  5.在下弧划出靠近桨根部分的后缘线;在侧面概略划出前缘线(图7 – 6)。
  6.用手工锯在下弧面上锯出开口,用扁铲粗略地铲去就去除的部分;用细木锉修整后,用桨距规对桨叶角进行测量、修正(图9);待接近设计值时,改用钢锉和砂纸板对桨叶角进行细加工,直到符合设计值。桨距规可以参照图10用有机玻璃自制。图7 – 7为桨叶下弧的保留部分和去除部分。
  7.画出上弧靠近桨根处的最高点线。
  8.切削上弧:先用刻刀切削;最后的细加工过程与加工下弧的办法相同。(图7 – 7)
  随着加工进程形成新外形的同时,木材的内应力会随之发生一些变化,应注意检查和细修桨叶角。
  最后修出前缘外形。桨根处的前缘比较肥厚,具体处理办法是把这一处的下弧向上修圆滑,以减少阻力(参考图3、图5)。桨的后缘不能尖利,应保留0.2毫米厚度,以防拨螺旋桨启动发动机时划伤手指。
  上述8个步骤仅是按部就班的过程,还须对具体环节细化思考,周到处理。例如,有些加工程序可在两个桨叶上交替同步进行,既可防备万一失误而使前期更多工作量付之东流,也可减少已完成部分出现一些后期变化等。
削好螺旋桨的关键在细节。“细节决定成败”;“细节之处见真章”。这两句话可作为完成上述8个步骤后的总结。
飞机螺旋桨
四.检查静平衡
  通常,航空模型螺旋桨的工作转速范围在5000~20000转/分,对动平衡要求高。而静平衡是动平衡的基础条件。假如螺旋桨的两个桨叶从材料的质量到桨叶角、外形完全相同,实现动力平衡应顺理成章。问题是,这一基础条件并非轻易能具备。我们能做到的是尽量使两个桨叶任意一处的剖面相互对称;尽力实现静平衡。
  螺旋桨静平衡程度如何,可通过自制的平衡检查架检查(图11)。理想的静平衡状态是:螺旋桨无论处于价格体系角度均能自行静止;如果某一桨叶静止时的位置总是“下沉”,即应找出这个桨叶与另一桨叶的差异,并且进行修正、再试,直到合格。
飞机螺旋桨
五.涂敷涂料
  涂敷涂料前,应分别在两个桨叶的适当位置,用黑色签字笔清晰地写上桨的参数(D=200、H=120)作为备忘。日后螺旋桨损坏时,可根据残骸上留下的参数制作。
  涂敷涂料应选择在晴朗干燥的天气下进行。
  先用软布擦去螺旋桨表面残留的木屑、尘埃等;再刷上几遍透布油(不要把螺旋桨孔和桨尖端面遗漏)。透布油完全干燥后,把少许“502”胶液,用事准备好的白色绸布薄而均匀地迅速涂敷在螺旋桨表面上。为便于手持,先涂敷大半部分,干后再涂敷其余部分。“502”胶属速干型粘合剂,这一工序应一次性快速完成,不能反复涂抹,以免把表面拉毛而使之推动光泽。
  削好的螺旋桨要在试车台上作试运转。当发动机以各种转速运转时,从侧面看上去,在桨尖处应始终呈现出一个清晰的“圆环”。如出现“双环”现象或颤动,表明存在缺陷。有缺陷的螺旋桨应立即检查修正,禁止勉强使用。
  削制几根同样参数的螺旋桨,就做到桨叶角、外形和重量一致,使它们有互换性。
  至此,我们就可以把自己精工细作、如同工艺品般的螺旋桨安装在心爱的模型上了。新螺旋桨既能为模型增力,又可为模型增色,很成功(图12)!
飞机螺旋桨


鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

辽公网安备 21100402204006号|科技论坛 ( 辽ICP备07501385号-1   

GMT+8, 2018-8-18 02:48

Powered by tech-domain X3.4 Licensed

© 2001-2017 Comsenz Inc.

返回顶部