逆風飛翔
一、目的
以簡單的材料製作出一架利用手擲為動力的小飛機,體驗升力與白努利定律之間的關係,手擲 滑翔機無動力,也沒有控制面可供操縱,完全依賴自身的穩定。飛機要能在空中飛行,最重要的是 要達到兩點:升力的產生和穩定性的維持,產生升力來克服地心引力,使飛機在空中維持一定高度,
而具有穩定性,才能使飛機平穩的飛在天空中。比賽誰的飛機能夠飛的最遠、最久。
二、原理
(一)白努力定律
這是說當流體流速減少時,壓力會增加,試想空氣流經飛機機翼截面,通過機翼上方的流 體因為行徑路線比較長 (機翼上半部曲面弧長較長) ,因此速度比較快。因而壓力會較下 方流體壓力來的小,所以下方氣壓大於上方氣壓,造成飛機的昇力。
(二)飛機製作原理
a.機翼如何產生升力
b.升力與攻角(上揚角度)的關係
機翼相對氣流
的攻角必需為 正值
相反,在面向氣流的翼面空氣會
減速 ,
令氣壓 增加
低
高 壓
流體特性令空氣在背向氣流的翼面 加速
,根據伯努利定律,氣壓會因而 下降
c.修正與穩定方向-後置水平穩定板機
俯仰穩定性
攻角大 升力高
升力 阻力
攻角小 升力低
升力 阻力
攻角過大 升力驟降
阻力 升力
失速
水平穩定板﹕
零攻角 主翼﹕
正攻角
重心
升力中心
橫擺穩定性
滾轉穩定性
機頭下墮時的回復
壓力令機身回復水平
機頭抬起時的回復
升力令機身回復水平
飛行方向
壓力令機身回 復原來指向
主翼上反角
升力線傾斜令飛機側滑 壓力大
壓力差造成的力矩 令機翼回復水平
壓力小
三、競賽方式
活動一:天長
飛行距離:
(1) 參賽隊伍的手擲機須在會場內完成,限時 1 小時。
(2) 比賽場地為 50M × 50M 的場地。
(3) 手擲機所需之巴沙木及相關手工具由主辦單位提供。
(4) 手擲機樣式不限,但尺寸限制為:
1.機身長度不超過 50 cm。
2.翼展長度不超過 30 cm。
超出尺寸限制者本項競賽不計分。
(5) 參賽者之手擲機若射出比賽區域不計分,每隊有兩次機會,取最好的成績計算,若手擲機於第 一次飛行過程中如斷裂或損壞,即以該次獲得之成績計算之。
(6) 場地佈置說明:
(7) 參賽者須在 2 分鐘內在起飛點上準備發射,逾時將喪失一次發射機會。
(8) 飛行距離以落地點為基準計算,若落於線上,以較高分計點,滑行距離不予計算。
(9) 每隊限做一架手擲機參賽。
活動二:地久
滯空時間:
(1) 參賽隊伍的手擲機須在會場內完成,限時 1 小時。
(2) 比賽場地為 50M × 50M 的場地。
(3) 手擲機所需之巴沙木及相關手工具由主辦單位提供。
(4) 手擲機樣式不限,但尺寸限制為:
1.機身長度不超過 50 cm。
2.翼展長度不超過 30 cm。
超出尺寸限制者本項競賽不計分。
(5) 參賽者之手擲機若射出比賽區域不計分,每隊有兩次機會,取最好的成績計算,若手擲機於第 一次飛行過程中如斷裂或損壞,即以該次獲得之成績計算之。
(6) 參賽者須在 2 分鐘內在起飛點上準備發射,逾時將喪失一次發射機會。
(7) 滯空時間是以飛機離手至飛機停止飛行之時間,一秒一點。
(8) 每隊限做一架手擲機參賽。
四、器材
大會提供
1. 巴爾沙木(飛機木)或珍珠板 三塊?×? & 兩根 ??cm 2. 砂紙版
3. 白膠(或熱熔膠) 4. 小鐵夾(配重用)
自備
1. 直尺 2. 美工刀
3. 筆、鉛筆、橡皮擦
五、時間
製作時間 1 小時
比賽時間各 30 分鐘共 1 小時
六、附錄:飛機參考製法
(a) 繪畫 1 : 1 設計圖
(b) 巴沙木棒裁割至機身尺吋
(c) 從設計圖剪下主翼和尾翼的形狀,貼在木片 上,然後小心用刀片切出主翼和尾翼
(d) 切下一小片長方形巴沙木,用沙紙把一邊 打磨至弧形,成為翼肋。跟著設定主翼位 置
(e) 將左右翼黏合並設定所需上反角
(f) 將翼肋黏在翼底,令主翼有弧度,提昇飛行 效率
(g) 將主翼尾翼、固定在機身上
(h) 檢查尾翼是否與主翼平行
(i) 固定垂直尾翼
(j) 設定重心,約在翅膀的前三分之ㄧ
(k)完成