航空模型设计与制作

前言
航空模型运动是当代流行的一种运动，因其有助于培养人们对航空运动的兴趣，锻炼动手能力以及提高个人的综合素质而在国外越来越流行。模型飞机包含了许多学科的知识，有流体力学，数学，机械、飞行器设计与制造等。
航空模型是指载人或不载人的、有动力或不带动力小型航空器，一般分为具有飞行能力的模型飞机和用于展览的飞机模型。
千百年来，人类一直都在向往着天空，不断有人去追逐飞翔。在中国古代，有记载的早研究飞行模型的是鲁班，他根据鸟的飞行而研制出的木鹊可“三日不下”。近代，莱特兄弟的架飞机的成功起飞让人们的飞翔梦得以实现。航空模型是在人类探索航空过程中产生的，人们通过坚持不懈的努力，将现代航空模型运动变成一种有组织，有领导的高级运动。
前人探索航空领域普遍通过对航空模型进行的试验和分析来进行研究飞行原理和设计飞行器。所以普遍认为航空模型是航空器的雏形。研究模型飞机是一种有效的理解航空航天技术的方式。现代航空航天技术飞速发展，结构和系统越来越复杂，对于一般读者来说理解起来较为困难，而模型飞机恰恰解决了这个问题。模型飞机在原理上与真实航空器相近，但是结构并不复杂，容易被一般读者接受。开展航空模型运动有利于开阔读者的视野，拓展读者的知识面；有利于激发读者对航空模型的兴趣，进而上升到对航空事业的热爱；更有利于培养读者在理论与实践相结合方面的能力，增强个人的整体素质。
本书较为系统地介绍了航模的设计与制作。本书第1章从模型入门基础开始，对模型飞机的部件做了详细的分析，对不同类型的飞机做了简单的介绍。第2章航模图纸主要介绍了图纸的绘制以及简单图纸的设计。第3章航模制作工具，介绍了制作模型飞机常用的工具类型和使用方法。第4章模型飞机制作，详细地介绍了模型飞机的制作过程。第5章模型飞机放飞，介绍了飞行事宜及飞行技巧。第6章和第7章主要介绍了多旋翼飞机飞行原理与制作过程，以及无人机在工程中的应用。第8章航模比赛主要介绍了国内外的锦标赛和一些适合大学生参加的航模比赛。
由于编者能力有限，时间较为仓促，特别是缺乏编写经验，本书无论是在技术水平，文字表达还是在文章章节结构、内容编排等方面上，难免会有一些错误和缺失，甚至会出现一些错误之处。恳请广大读者批评指正，便于后书的修订。
编者
2018年8月

航空模型运动是当代流行的一种运动，因其有助于培养人们对航空运动的兴趣，锻炼动手能力及提高个人的综合素质而在国内外越来越流行。模型飞机包含了许多学科的知识，有流体力学、数学、机械、飞行器设计与制造等。本书以模型飞机为中心，介绍了模型飞机的飞行原理、组成部分、制作过程及工程应用等。本书共八章，分别介绍了模型入门基础、航模图纸、航模制作工具、模型飞机的详解、模型飞机的制作、模型飞机的放飞、多旋翼飞机的飞行原理与制作、多旋翼无人机的工程应用及航模比赛等内容。

张成茂，男（1975.12- ），山东沂水人。现任临沂大学机械与车辆工程学院副院长、副教授、机械与车辆工程学院理事会秘书长。2000年7月本科毕业于山东工程学院并获学士学位，2007年7月研究生毕业于青岛科技大学并获硕士学位，2013年1月博士毕业于北京航空航天大学并获博士学位。2016年1月晋升为副教授。已在CERAMICS INTERNATIONAL、Int J Adv Manuf Technol、兵工学报等国内外学术期刊发表学术论文30余篇，其中SCI 检索3篇，EI 检索9篇，出版专著《贵金属、石墨烯纳米复合材料的合成及性能》一部。先后主持或参与了、省部级、市厅级等课题10余项，到位经费100多万元。先后主讲过《空间技术概论》、《工程软件》、《飞机构造学》、《计算机辅助飞机制造》等课程。先后获市厅级优秀科研成果十余项。2014年度校级优秀指导教师。指导学生参加科研类全国航空航天模型锦标赛获奖五十余项。研究兴趣或方向：先进制造技术等方面的研究工作。

目 录
第1章 模型入门基础 6
1.1飞行原理 6
1.1.1连续性定理和伯努利定理 6
1.1.2 升力的产生 7
1.1.3 机翼的升力 9
1.2 航空模型分类 11
1.2.1 航空模型的操纵形式 11
1.2.2 航空模型的动力方式 15
1.2.3航空模型的机架类型 16
1.3.1 机翼 19
1.3.2 尾翼 22
1.3.3 机身 23
1.3.4 起落架 24
1.3.5 动力装置 24
1.4 部件组成及分析 27
1.4.1 零部件综述 27
1.4.2 机翼（尾翼）部件 29
1.4.4 动力部件 30
1.4.5 起落架部件 31
第2章 航空模型图样 32
2.1绘图软件 32
2.2 绘制图样 32
2.2.1 寻找图样 32
2.2.2绘制图样 32
2.2.3 排版 36
2.2.4保存 37
2.2.5 导入Auto Laser 39
2.2.6 保存切割文件 41
2.3轻木机图样 42
2.3.1 翼肋 43
2.3.2 机身 43
2.3.3 机翼 43
2.3.4尾翼 44
第3章 航空模型制作工具 45
3.1 刀具 45
3.1.1 美工刀 45
3.1.2 刻刀 45
3.1.3 剪刀 46
3.1.4 锯 46
3.2量具 46
3.2.1 尺 47
3.2.2秤 48
3.3五金工具 48
3.3.1扳手类 49
3.3.2夹持类 50
3.3.3其他种类 52
3.4电动类工具 54
3.4.1电钻类 54
3.4.2电磨削类工具 55
3.4.3真空泵 56
3.4.4电启动器 56
3.5电热类工具 57
3.5.1电烙铁 57
3.5.2热风枪 57
3.5.3蒙皮电熨斗 58
3.5.4热熔胶枪 58
3.6仪器仪表 58
3.7耗材 59
3.7.1胶类 59
3.7.2其他耗材 61
第4章 航空模型制作 65
4.1 KT复合板航空模型的制作 65
4.1.1切割材料 65
4.1.2准备工作 65
4.1.3制作流程 66
4.2纸飞机的制作 73
4.2.1准备工作 73
4.2.2制作流程 74
4.3轻木机的制作 76
第5章 航空模型放飞 82
5.1掌握飞行调整的基础知识 82
5.1.1重力和重心 82
5.1.2航空模型的重心 82
5.1.3航空模型的动平衡 83
5.1.4航空模型滑翔及常见问题分析 85
5.2检查校正和手掷放飞 86
5.2.1橡筋动力航空模型 86
5.2.2 KT复合板飞机 87
5.3航空模型的改进与航线飞行训练 90
5.3.1航空模型的改进 90
5.3.2三种飞行方式 91
第6章 多旋翼飞机飞行原理与制作 93
6.1 多旋翼 94
6.2 多旋翼飞行器一般结构 96
6.3 多旋翼飞行器控制原理 97
6.4 多旋翼的核心控制系统 100
6.5 多旋翼飞行器特点 103
6.6 多旋翼飞行器的制作 104
6.6.1配件 104
6.6.2组装 107
6.6.3试飞 109
第7章 多旋翼无人机工程应用 110
7.1 多旋翼飞行器在农业中的应用 110
7.1.1农业信息获取 110
7.1.2植保应用 111
7.2 多旋翼飞机在输电线路巡检中的应用 113
7.2.1 多旋翼无人机巡线工作内容 113
7.2.2多旋翼无人机巡线作业流程 114
7.3 多旋翼无人机在水文监测中的应用 116
7.3.1水资源调查、水资源用地巡查 117
7.3.2水灾害监控及水域警戒 117
7.3.3水库蓄水水位监测、河流水文监测 118
7.3.4冰凌应急监测 119
7.4多旋翼飞机在海事方面的应用 119
第8章 航空模型比赛 121
8.1航空模型运动的发展 121
8.2航空模型锦标赛 122
8.2.1自由飞行类 122
8.2.2线操纵圆周飞行类 123
8.2.3无线电遥控飞行类 125
8.2.4像真模型类 126
8.3国内外航空模型运动大赛 126
8.3.1中国国际飞行器设计挑战赛暨科研类全国航空航天模型锦标赛 126
8.3.2中航工业杯无人机大赛 130
8.3.3国外航空模型运动大赛 131

航空模型运动是当代流行的一种运动，因其有助于培养人们对航空运动的兴趣，锻炼动手能力及提高个人的综合素质而在国内外越来越流行。模型飞机包含了许多学科的知识，有流体力学、数学、机械、飞行器设计与制造等。本书以模型飞机为中心，介绍了模型飞机的飞行原理、组成部分、制作过程及工程应用等。本书共八章，分别介绍了模型入门基础、航模图纸、航模制作工具、模型飞机的详解、模型飞机的制作、模型飞机的放飞、多旋翼飞机的飞行原理与制作、多旋翼无人机的工程应用及航模比赛等内容。

张成茂，男（1975.12- ），山东沂水人。现任临沂大学机械与车辆工程学院副院长、副教授、机械与车辆工程学院理事会秘书长。2000年7月本科毕业于山东工程学院并获学士学位，2007年7月研究生毕业于青岛科技大学并获硕士学位，2013年1月博士毕业于北京航空航天大学并获博士学位。2016年1月晋升为副教授。已在CERAMICS INTERNATIONAL、Int J Adv Manuf Technol、兵工学报等国内外学术期刊发表学术论文30余篇，其中SCI 检索3篇，EI 检索9篇，出版专著《贵金属、石墨烯纳米复合材料的合成及性能》一部。先后主持或参与了、省部级、市厅级等课题10余项，到位经费100多万元。先后主讲过《空间技术概论》、《工程软件》、《飞机构造学》、《计算机辅助飞机制造》等课程。先后获市厅级优秀科研成果十余项。2014年度校级优秀指导教师。指导学生参加科研类全国航空航天模型锦标赛获奖五十余项。研究兴趣或方向：先进制造技术等方面的研究工作。