- 多旋翼无人机的设计与制作
- 陆元杰 李晶主编
- 1781字
- 2021-04-04 23:57:43
1.1 航空模型的历史
航空模型(简称“航模”)是各种模型航空器的总称,多为遥控器控制的模型无人机,也有线操纵、自由飞等非遥控类,操作航模飞行也被称为航模运动。航模飞行的操作原理与真无人机的相同,因此操控比较困难。
人类自古以来就幻想着飞行。昆虫、鸟禽、风吹起树叶和上升的炊烟都曾唤起过人类飞行的遐想。西汉的刘安在《淮南子》中记载着后羿的妻子嫦娥偷食了长生药而飞上月宫的美妙故事;敦煌莫高窟壁画中的“飞天”,讲述了一位婀娜多姿的美丽少女,潇洒飘逸,衣袖一甩,飘然而上,畅游于天地之间;还有黄帝乘龙升天、唐明皇遨游月宫等,都反映了古人对飞行的追求和向往。
(1)春秋战国时期的鲁班和墨子,曾分别在不同的时间制作过一种木鸟,称为“木鸢”,如图1-1 所示。《韩非子》中记载着“墨子为木鸢,三年而成,飞一日而败。”
(2)风筝是中国在2000 多年前发明的(相传发明者是西汉初期的韩信)。
(3)相传在五代时期(另一说法是三国时期孔明发明的)出现的“七娘灯”(或称松脂灯、孔明灯),其原理后用于军事上的热气球。
(4)东汉时期的张衡制作了木鸟;宋朝李昉等人编的《太平御览》中也有“张衡尝作木鸟,假以羽翮,腹中施机,能飞数里”的记载。
(5)明朝《武备志》:“火龙出水”,是两级火箭的雏形,可视作喷气式火箭。
(6)竹蜻蜓(西方人士见到它后,将其称为“中国陀螺”,距今有400 余年),如图1-2 所示。
图1-1 木鸢
图1-2 竹蜻蜓
唐代以后,我国的风筝传到国外,在世界上流传开来。西方有人用风筝做飞行试验,探索制造无人机的可能。美国的莱特兄弟是世界上第一架无人机的制造者,他们的无人机在1903 年12 月17 日试飞成功。他们先用大风筝进行种种试验,然后制造出了滑翔机,解决了升降、平衡、转弯等问题,最后才把无人机制造成功。在无人机发明之前,航模具有强烈的探索性质;在无人机发明之后,航模仍然是研究航空科学的必要工具。新无人机的试制,要先在风洞里用模型进行试验;航天无人机这样先进的航空器,更要经过模型试验阶段,取得必要的数据,才能获得成功。
航模的种类是非常多的。从构造上看,有用一张纸、几分钟就能制作好的最简单的纸模型无人机,也有要用上千个零件、花几千个工时才能制作好的无线电遥控仿真模型无人机;从性能上看,有仅能飞几米远、在空中停留几秒钟的模型,也有能飞几百千米、在空中停留几十小时的模型。这些种类繁多、性能各异的模型,为不同年龄、不同条件的航模爱好者提供了广泛的选择余地。
先进的航模是按照严谨的科学原理设计出来的,简易的航模同样按照科学原理进行设计。没有科学知识,不按科学规律办事是很难把航模制作出来并放飞成功的。开展航模活动要用到材料学、结构学、工艺学、空气动力学、电子学和发动机科学等多方面的知识和技术。知识面广和技术性强是航模活动区别于其他活动的显著特点。
航模活动在世界各国开展得非常普遍,一些发达国家,活动更为频繁。很多国家有专门指导开展这项活动的组织机构。这些机构大致有三种形式:一是完全由国家设置的专门的组织机构,负责管理全国的航模活动;二是半官方性质的组织机构,管理全国航模活动的机构由国家设置,对外代表本国参加国际航联,会员自愿参加,活动经费除部分由国家承担外,主要由会员和一些生产航模器材的厂商捐助。除国际活动外,国内活动基本属于民办性质。还有一种形式,完全是民办性组织的民间团体。
航模活动的世界性组织为国际航空联合会下属的国际航空模型委员会,总部设在法国巴黎,负责安排世界竞赛、修改规则和审批世界纪录等工作。目前已有五十多个会员国,我国于1978 年10 月被正式接纳为会员。世界性航模比赛十分活跃,项目繁多。目前世界比赛已发展到7 个大项,每个大项每两年举行一次世界锦标赛,每年有3 至4 次世界锦标赛。此外还有区域性的比赛,如欧洲、美洲等的洲际比赛。较大的国际性比赛,每年多达三十多次。开展航模活动较好的国家有俄罗斯、美国、匈牙利、联邦德国、瑞典、法国、丹麦、日本、英国、朝鲜和中国等。
我国航模活动起步晚,虽然曾大力普及和发展航模活动,但有段时间发展速度缓慢,使我国航模活动的发展相对落后不少,在近几年发展相对较快。
初学者学习航模知识可在各大论坛学习或与模友直接交流。国内较知名的航模论坛有5iMX、5iRC、mx3g 等,内有相关设备的使用板块、各类无人机的技术交流板块等;也有相关的贴吧以及分布在各地的俱乐部或协会等,都比较适合学习以及技术交流。