科研类全国航空航天模型锦标赛3kg级载重项目经验谈

1、科研类全国航空航天模型锦标赛3kg级载重工程经历谈科研类全国航空航天模型锦标赛3kg级载重工程经历谈3kg级载重工程全称为3kg级遥控油动模型飞机限时载运空投，是科研类全国航空航天模型锦标赛的传统工程。该工程要求模型飞机搭载一定质量的载荷从起降区起飞，飞行至载荷投放区上空一定高度后将载荷释放，模型飞机平安返场，如此循环往返至比赛完毕。比赛以搭载质量大、投放准确取胜。3kg级载重工程的前身是从2022年开场的5kg级载重工程。该工程最初主要考验模型飞机的载重飞行才能，使用的载重物多为铁板、铁棍等。2022年后，比照赛规那么进展了较大修改，主要是将比赛中的载重物改为水袋，降低了本钱，进步了比赛的平

2、安性，同时使载重工程的综合性增强。此后有多所高校积极参与到3kg载重这项充满魅力与挑战的工程中，其中北京航空航天大学、西北工业大学、沈阳航空航天大学、南昌航空大学为突出代表。笔者有幸参加了两届科研类比赛，并参与了所在学校的3kg载重工程，在此和大家分享参加这个工程的感受。一、比赛策略的选择参加什么样的比赛就应该用本文由论文联盟.Ll.搜集整理什么样的模型飞机。要在比赛中获得优异成绩，首先应该深化研究比赛规那么，然后根据自己队伍的技术程度确定适宜的比赛策略，最后再根据比赛的需要进展模型飞机的设计和制作。该工程的全称是3kg级遥控油动模型飞机限时载运空投，其中限时一词尤为重要。参赛模型飞机必须在规

3、定时间内尽可能多搭载重物并进展空投。由于搭载重物质量=每次搭载质量飞行次数，因此参赛队伍需要选择适宜的搭载质量，并尽可能选择高效的航线以缩短每次飞行消耗的时间，进步每轮比赛中载重飞行次数。比赛中，参赛者通常选择模型飞机通常选择在动力充足的情况下以尽可能短的间隔 起飞，然后以较小的半径转弯到达空投所需高度。各个参赛队只是在着陆航线上有所不同。近两年来，该项比赛中常采用的着陆航线主要有两种：以正常的椭圆航线着陆，这种方法对模型飞机和操纵手的要求较低，平安性较高图1；以筋斗航线着陆最早由西工大的强龙和王斑在2022年的比赛中使用，图2，模型飞机在完成空投后，平稳地拉筋斗，倒飞一段间隔 后着陆。北航的

4、王川在2022年的比赛中也采用了这种着陆航线。在2022年的比赛中，北航航模队更是将这种航线的优点发挥到了极致。他们根据飞行的需要对模型飞机进展了气动优化缩短了机身，减小了垂尾面积，使模型飞机在做筋斗时更加容易和稳定；同时在模型飞机上加装了高效的减速板，可以近乎垂直地下降，飞行轮数远远超过其他对手。在2022年的比赛中，参赛各队都根据自己的实际情况对参赛模型进展了优化设计，有3所学校加装了高效的减速板图3、图4。北航、沈航在比赛中使用了筋斗航线着陆。西工大虽仍以小航线着陆，但配合高效的减速板也获得了理想的成绩。二、动力先行充分的动力一直是3kg比赛获得好成绩的重要因素。目前，参赛模型飞机均选用

5、车模或海模发动机配合使用减速齿轮的动力方式。各参赛队对发动机的选择、减速器的设计和制作都进展了大量的研究和试验，积累了丰富的经历。比赛中使用的发动机主要是NVA车模发动机和S海模发动机，减速组从最初的小减速比配小直径桨图5、图6逐渐开展到如今的大减速比配大直径桨图7图10，动力组地面静拉力能到达6kgf以上。因为比赛规那么要求模型飞机必须熄火着陆，所以在比赛中冷静、正确地调试并启动发动机就成为一个非常重要的环节。因为近两年比赛中使用的螺旋桨桨径逐渐增大，所以启动发动机时稍有不慎就会发生螺旋桨打手的情况，严重威胁运发动的平安。有的运发动认为，在以后的比赛中可以考虑使用电启动的方式，以减少不平安因

6、素。三、气动布局目前，3kg载重工程的模型飞机多采用常规气动布局图11。这种布局的模型飞机便于制作和操纵，载荷舱布置方便，可将水袋挂载在机腹下或者放置在机身中部。为进步模型飞机性能、减小阻力，参赛队伍对模型飞机的很多细节都进展了精心设计，如翼梢图12、图13、水舱整流罩等。比赛中也不乏创新设计，如2022年比赛同济大学设计的鸭式布局模型飞机，性能优良，不搭载重物时可实现小半径转弯而不失速；2022年，昌航设计了一款翼身交融模型飞机图14，增大了升力面积，并为水框加装了盖板，起到了很好的整流作用。可惜的是比赛中这些模型的发挥都不太理想，可维护性有所欠缺。笔者认为，3kg载重模型飞机的气动设计应仔

7、细考虑比赛的需要，外形尽量简单，特别是水舱的设计和布置要考虑到快速装填的需要。此外，在进展模型飞机性能计算时，应充分考虑其在大迎角起飞、大坡度盘旋等情况下的性能。四、构造设计和制作工艺3kg载重的机体必须具备很高的强度、刚度才能满足比赛的需要，而且还要兼顾质量不能太重。为此，各参赛队都在构造设计方面下了不少工夫。为了进步模型飞机性能，复合材料和各种新技术都被运用到了参赛机的设计和制作中。机翼大多采用单梁、半蒙板与构架肋图15、图16配合的构造，以兼顾强度和重量的要求。机翼主梁普遍使用轻木-碳-凯夫拉复合梁图17在轻木梁的外外表贴碳纤维片，打磨后在梁上缠绕凯夫拉纤维，以防止复合梁受压时失稳。翼肋

8、通常使用轻木拼接而成，并适当贴碳片以增加强度。2022年的比赛中，北航在参赛模型飞机上使用了泡沫夹层梁，进一步减轻了构造重量。笔者认为，在以后的比赛中会有更多先进的材料被运用到模型飞机制作中，同时也应采用各种先进的软件，准确分析模型飞机各种情况下的受载情况，使构造设计更为合理。机身设计非常重要图18。为了减小阻力，从2022年起各参赛队普遍将水舱设计在机身内部，并采用碳梁和碳管进展加固。在2022年比赛中，各参赛模型飞机的水框设计各具特色：北航参赛机使用碳管作为主要承力构造图19，简洁明快；西工大参赛机那么使用了较为复杂的复合梁构架构造图20。起落架的设计和制作也不能无视图21图23，必须在满

9、足强度要求的同时，保证模型飞机滑跑时具有足够的稳定性和操纵性，尤其是在模型飞机满载起飞时。目前参赛模型飞机起落架一般采用前三点式，使用高强度碳管制作。只是在主起落架的布置上各参赛机有一些区别。多数参赛队选择将主起落架安置在机身上，这样装载水袋时效率较高，但主轮轮距较小，滑行时不太稳定。西工大参赛队那么将主起落架放置在机翼上，增强了滑行时的稳定性，只是主起落架构造比拟复杂，而且在放置水袋时翼根蒙板容易发生变形。五、真正的团队工程笔者认为，3kg级载重工程真正吸引人的原因并不仅仅是其高技术含量和刺激、惊险的比赛过程，还因为它是一项真正的团体工程。在赛场上，操纵手、启动发动机的队员、扶模型飞机的队员、装填水袋的队员必须齐心协力、默契配合才能完成比赛。而且赛场下，也需要有更多的队员支持：从一开场参赛模型的设计和制作、日常训练和维护到比赛前一天制作比赛用的水袋，都需要所有队员的共同努力。因为比赛空投要用到大量的水袋，所以它的制作就成为准备阶段非常重要和辛苦的一个环节。笔者忘不了和队友们夜里坐在地上制作水袋、打着手电筒接力运送水袋的情景。2022年，3kg载重的最后一轮比赛是在雨中进