室内微小模型飞机的设计与制作（7）

体会，了解重心对飞机稳定性的重要性以及飞机飞行的基本原理。

（2）增加了课程的实践性、科普性、知识性和娱乐性。这个环节里，学生共制作了室内模型滑翔机40余架、纸飞机40余枚，在愉快的气氛中学到了知识（图12）。

5.风筝气动设计

从某种意义上讲，风筝是人类发明的一种历史最为悠久的飞行器，几乎每个人都放过风筝，接触过这种飞行器。如果说纸飞机是无动力飞行器，室内模型飞机是电动飞行器的话，那么风筝应属于风动力飞行器。

风筝的气动设计需要用到美国NASA的空气动力学软件Kite Modeler。通过该软件，同学们共设计了7种构型的风筝，并计算了其尺寸、重量以及某级风速下的飞行高度、距离等参数。然而遗憾的是，由于时值高温暑期，加上课时有限，因此风筝设计完毕后，制作、放飞等环节均被迫放弃，没有进行。

Kite Modeler软件是一款基于JAVA技术的开放式网络在线运行程序。只要电脑安装有JAVA运行环境（JRE），联网并访问美国NASA官方网站： www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/kiteprog.html，即可直接进入该软件的交互界面。

Kite Modeler是一款十足的“傻瓜”软件，只需用鼠标点击按钮、选择备选项、拖动活动条即可设计出自己心仪的风筝。软件界面右上角的“Diamond kite”下拉条内共有“Delta kite”、“Box kite”等7种款式的风筝选项供设计者选用（图13）。界面的左半部分视窗用于显示风筝的近距离俯视图、侧视图及远场放飞侧视图，可通过视窗上方的“Front”、“Side”和“Field”按键切换。

软件界面的右半部分用于设置或计算风筝的参数。用鼠标依次点击“Design”和“Shape”后，拖动软件界面右上方的四个水平滑动条，就可以调整风筝的长、宽、高等尺寸。点击“Material”按键，软件会提示选择风筝蒙皮、骨架、收放线、尾巴的材质。其中蒙皮的材质选项有塑料、棉纸、丝绸等；骨架的材质选项有1/8英寸方形截面轻木杆、松木、塑料管等；尾巴的材质选项有塑料、尼龙等；收放线则有尼龙和棉线两种材质可选。而点击“Trim”按键后，可设置风筝的缰绳、俯仰角以及缰绳与收放线连接点的位置等。此处需要说明两点：

（1）对于任何一款风筝，Kite Modeler软件内部都自带了一套“默认”的构型/材料方案，该方案实际上已经过“优化”，供设计者参考。

（2）如果用户调整参数后使风筝缰绳过长或过短，或使缰绳与收放线的连接点过于靠前或靠后，软件都会实时提示用户出现错误：“Unstable design or trim”（不稳定的设计或缰绳/收放线连接）。

设置好风筝的几何参数、材质及缰绳等参数后，点击“Fly”按键，再设置风速、收放线长度，软件会自动计算、并显示出风筝的飞行参数（升力、阻力、重量、蒙皮压力、俯仰力矩、迎角、飞行高度、放飞水平距离以及收放线张力等）。

非常有趣的是，Kite Modeler软件除了可以设计地球表面放飞的风筝外，还别出心裁地根据火星大气的密度等信息，添加了火星表面风筝设计模块。

（未完待续）

致谢：本文受同济大学实验教学改革项目及上海市本科重点课程项目支持，在此感谢。

推荐访问: 微小 模型 飞机 室内 制作