航模概论

有人曾经想过飞机、无人机是如何飞行的？如果是，那么让我们深入研究飞机和无人机的科学。该课程最吸引人的方面之一是挑战用木头建造飞机并让螺旋桨与真正的发动机一起旋转。尽管航空建模似乎是一个与航空航天/航空工程密切相关的主题，但它涉及许多跨学科概念——主要是航空航天/航空工程、机械工程、电子工程、电气工程和计算机科学。通过航空建模发展这些工程技能可以很好地理解他们在飞机制造的现实世界中的作用，并为创新提供了很好的机会。

航模

它是指涉及飞行器的设计、建造和飞行的活动。这些模型只是现实飞机的小版本。模型的分类是——

• 静态模型

飞机的静态模型被视为收藏品。这些飞机的模型是为在博物馆中展示而建造和涂漆的。使用静态模型在主要航空公司中非常流行来宣传他们的飞机。在航空旅行的早期，航空公司会制造大型飞机模型并将它们作为促销品运送给旅行社，其中最著名的是达美航空公司和法国航空公司。其中一些模型是顶级收藏模型飞机之一。

• 功能模型

那些无需从地面控制即可飞行的模型被称为自由飞行模型。轻木通常用于制造这些简单的“滑翔机”。通过遥控器可以从地面控制一些飞机。许多飞行模型看起来像有人驾驶飞机的缩小版，而另一些则无意看起来像有人驾驶飞机。有鸟类和飞行恐龙的模型。飞机的飞行行为取决于其规模。规模和速度影响雷诺数。比例模型通常需要比比例更大的螺旋桨，因为低雷诺数时阻力会增加。

不同类型的航空模型

• 水火箭

一个真正的火箭的缩影。工作原理是牛顿第三运动定律。它的工作原理是将水瓶部分装满水，然后用空气对内部加压。

水火箭

工作原理：静止时，力是平衡的。即重力和法向力相互平衡。在运动中，推力克服重力并向上移动。牛顿的变质量运动第二定律和牛顿第三运动定律用于水火箭的概念。

变质量的牛顿第二运动定律：牛顿第二定律指出，系统的动量变化率随施加的力而增加或减少。使用这个等式，

m × (dv⁄dt) + v × (dm⁄dt) = F

对于可变质量，它可以表示为，

F+ v_相对× ( dm⁄dt) = m × a

其中 v _rel是被喷射的质量相对于物体中心质量的相对速度。

牛顿第三运动定律：自然界中的每一个动作都伴随着一个反作用。

F _AB = -F _BA

施工中使用的工具和材料：塑料瓶（火箭体）、翅片、翅片支架、塞子、塞子接头、泵接头、延长管。

• 遥控飞机（遥控飞机）

遥控飞机（RC Plane）是真实飞机的缩影。它由手持式发射器控制，该发射器与安装在 RC 模型中的接收器通信。

遥控飞机

工作原理：飞机在飞行过程中受到四种力。所涉及的力是重力、升力、阻力和推力。飞机的机翼，称为翼型，其形状使得它通过的空气在前缘分开，在其上方和下方以不同的速度穿过，因此它将沿机翼的后缘到达同一点同时翼。如果翼型周围的流体流动特性已知，则可以使用伯努利原理计算翼型上的升力。根据伯努利原理，以较快速度运动的空气比以较慢速度运动的空气具有更低的气压。

P ₁ + 1⁄2 × ρ (v ₁ ) ² + ρ × g × h ₁ = P ₂ + 1⁄2 × ρ (v ₂ ) ² + ρ × g × h ₂

施工中使用的工具和材料：车身用 Corosheet，机翼用聚苯乙烯泡沫塑料，ESC（电子速度控制器），电池，发射器，接收器，电机。

• 滑翔机

滑翔机是一种没有发动机的飞机。它通过漂浮在空中旅行。只要它被空气抬起，它就可以留在空中。

滑翔机

工作原理：滑翔机必须产生升力才能飞行。升力是由滑翔机在空中移动产生的。滑翔机在空中移动时也会产生阻力。动力飞机的发动机产生的推力与阻力相反，但滑翔机没有发动机来产生推力。滑翔机旨在缓慢而有效地下降。由于它们没有任何引擎，因此它们被飞机抛出以提供初始速度。他们也根据伯努利原理工作。

P ₁ + 1⁄2 × ρ (v ₁ ) ² + ρ × g × h ₁ = P ₂ + 1⁄2 × ρ (v ₂ ) ² + ρ × g × h ₂

施工中使用的工具和材料：用于设计、伺服、发射器、接收器的 depron 材料。

• 多旋翼

多旋翼是一种具有两个以上旋翼的飞机。这些旋翼有助于为飞机提供升力和推力。

无人机

工作原理：多旋翼工作在功率相关模式，即当旋翼推动空气时，空气也将旋翼推回。这是Multi-Rotor可以升降的基本原理。此外，当转子旋转得更快时，高度会增加，反之亦然。流体动力学在转子性能中起着重要作用。螺旋桨在空中旋转会产生碰撞和重力等各种力。无人机操作系统类似于飞机。

建筑中使用的工具和材料：框架、电机、ESC（电子速度控制器）、螺旋桨、电池、飞行控制器、发射器、接收器。

• 直升机

它是一种可以垂直起降的飞行器。转子用于为直升机提供升力。它可以向后、向前和横向飞行。

直升机

工作原理：当直升机的叶片旋转时，它们会产生一种称为升力的力，使直升机能够悬停。升力由主旋翼产生。带有旋转旋翼的直升机在技术上比垂直飞机更复杂。尾部腐烂产生类似于飞机螺旋桨的推力。这称为扭矩反应。牛顿第三运动定律和流体动力学用于直升机的工作。

施工中使用的工具和材料：机身、聚碳酸酯板（挡风玻璃）、电机、螺旋桨、电池、飞行控制器、发射器、接收器。

示例问题

问题 1：玛丽和戈尔迪用一些力量互相推挤。结果，两人都朝相反的方向移动。考虑到两个人的质量相同。找到离起点最近的人。

解决方案：

Both Mary and Goldy will travel same distance as the force acting on both the bodies are equal. Hence

F₁ = F₂

m₁ a₁ = m₂ a₂

As mass of both bodies are equal so, 

a₁ = a₂

Hence both will travel same distance as acceleration of both is equal .

问题2：举一个牛顿第三运动定律的真实例子。

解决方案：

Whenever we stand or sit or lie down we feel nothing. But there is actually an reaction from the ground that counteracts our body weight. The action here is our body weight and the ability to react is a powerful force from the ground to support us. So, newton’s 3rd law of motion is acting between our body weight and normal force from ground or chair.

问题三：简述无人机的两种应用。

解决方案：

1. Delivery of items: Delivery of food and local transportation of goods is done by drones as they are able to carry heavy loads and speed up delivery times. It also reduces human labour and is safe and cost worthy. As it is functioned programmatically so can deliver to the door step and will reduce transportation cost as well.
2. Photography: As drones can capture images from a good height so it is used to capture the parts of earth where human can’t reach by road. They are even used in wedding photography and many movies. They are also used for science and research.

问题4：解释水火箭和燃烧火箭的区别。

解决方案：

1. A rocket engine uses heat to create a thrust, while a water rocket uses water pressure to create a thrust.
2. Since water is 100 times heavier than air, the extracted water produces greater pressure than compressed air alone.
3. The rocket mixes air and oil to form a fire, which pushes the sides of the engine, while the water rocker presses the water into pressure.

问题 5：为什么飞机是流线型的？

解决方案：

Airplanes and ships have developed elaborate bodies to reduce drag. A well-formed body experiences less resistance when walking on water or air. It helps to reduce friction. Many animals, such as birds and dolphins, and technology, such as airplanes and submarines, have well-organized bodies. These well-organized bodies are called streamline bodies.