打开APP
userphoto
未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
让航模设计师造一架能飞的真飞机,难度有多大?

【airbunny的回答(87票)】:

玩了快20年航模的表示,设计航模和设计真家伙完全不是一回事啊!!!

比起传统的飞机设计者和高性能无人机设计者来说,一个航模设计师一般缺少以下的一些能力:

首先是结构设计。对于航模来说,尤其是运动机,很多时候可以采取非常粗暴的方式设计结构。在完全无必要的地方使用坚固但沉重的层板,使用堆砌胶水的方法固定某些结构这些都是家常便饭。当然有的时候这么做的目的是为了降低成本或者降低工艺复杂度,以及特别加固某些地方有利于承受粗暴降落(因为玩航模的人未必操纵技术够好)。但对于有使用价值的飞行器来说,这么做就很糟糕了。而且一般的航模结构效率都不高,因此实际上是没法携带什么载重的。当然航模也许除了一套FPV设备以外也没什么好带上天的。但是对于有实际应用价值的飞机来说就不一样了。而且气动弹性问题航模上一般也是不考虑的,可是大家伙上,这可是个让人头疼的事呢。

工艺和材料也是个问题。基本上航模的设计师在设计时能考虑到的材料也就是木材,或者是玻纤和碳纤的复材。但对于金属材料,大约就是一问三不知了。怎么设计半硬壳的金属机体?航空铝如何做钣金?如何下铆钉?金属梁如何和机身连接?开口处如何加固?呵呵,咱们还是来聊聊世界和平的问题吧。在复材上也是。航模厂家对于复材的要求也不是很高,因此你想让他们闹清楚该用什么什么胶配什么碳纤丝,该用什么尺寸的热压罐多少温度多少大气压,他们大约只会给你指指干活的师傅,然后让他凭着感觉来。即使是木材,航模设计师也未必多么精通。因为尺寸和重量偏小,就是木材的材料性能都没有完全发挥出来呢。

再次,设计气动外形时的思路也会很不一样。无论如何,就是在最差劲的飞机上也不会出现航模教练机机头的这种简陋到令人发指的外形。

这么做在阻力上的损失实在是太大了。但对于航模来说,想让飞机推重比到1简直易如反掌。所以这点阻力损失是可以接受的。而因为阻力上升导致的油耗增加,因为航模的单次飞行时间一般不到10分钟,所以也可以接受。但对于有续航力要求的飞机来说,这样的结构肯定不能考虑啊。还有垂尾容积,航模上一般也是算的比较简单,所以多数都偏小。读书时听说过一个事情,一个教飞设的老师指着一张练习机的图纸骂道:这么小的垂尾你是要进尾旋的啊!可是那个练习机其实非常的好飞。航模上强大的动力把很多气动设计上的问题都掩盖了。因此压根不需要认真考虑。当然做滑翔机,尤其是玩自由飞留空时间的那帮人还是需要好好面对这些问题的。但是这样的人,如今太少了。这么做在阻力上的损失实在是太大了。但对于航模来说,想让飞机推重比到1简直易如反掌。所以这点阻力损失是可以接受的。而因为阻力上升导致的油耗增加,因为航模的单次飞行时间一般不到10分钟,所以也可以接受。但对于有续航力要求的飞机来说,这样的结构肯定不能考虑啊。还有垂尾容积,航模上一般也是算的比较简单,所以多数都偏小。读书时听说过一个事情,一个教飞设的老师指着一张练习机的图纸骂道:这么小的垂尾你是要进尾旋的啊!可是那个练习机其实非常的好飞。航模上强大的动力把很多气动设计上的问题都掩盖了。因此压根不需要认真考虑。当然做滑翔机,尤其是玩自由飞留空时间的那帮人还是需要好好面对这些问题的。但是这样的人,如今太少了。

航模的飞行速度一般比较慢,所以空气还可以当作不可压缩流来看待。但是飞行速度上来以后肯定要考虑压缩性,这时候很多事情就麻烦了。可实际上,除了玩竞速机的人以外,一般的航模都飞不到要考虑压缩性的速度上,所以也罕有人会考虑这点。

对于一些飞机上常见的结构,可能航模设计师压根就没概念。比如如何操纵飞机的舵面,他们肯定会说各种舵机啊,Futaba,JR,Hitec的如数家珍的讲一通。可是你说作动筒,大部分人会傻眼。舵面上要加质量补偿,估计也是大多数人不知道你在说些啥。甚至连什么是铰链力矩都未必清楚。很简单,这些东西在航模上完全没有任何使用的必要啊,他们自然也不会去想了。

此外航模设计师恐怕相当缺少的一种能力就是工程能力。设计航模的话,一本上一个人就够了。顶多和工厂的师傅交流下工艺问题,或者和有经验的操纵手交流下飞行性能(实际上很多航模设计师自己的飞行技术就不错),剩下的设计师一个人包办就成了。土豪们也许还会招个制图员。可是设计真实的飞机,就绝不那么简单了。除非是那种home build plane,否则设计一架飞机的分工还是相当精细的。总体、气动、结构、控制……这是一个系统工程,而不是一个个人英雄主义逞强的事情。就是牛到波特鲁坦那样几乎全场单挑的主,把他的手下人都撤走了,他也什么都做不了。

可靠性工程上,航模设计师更是几乎压根不会考虑的。为什么?一架航模,单次飞行时间10几分钟,顶多了20多分钟。飞行100个起落也就到寿命了。可是这点寿命,哪怕是对于粗制滥造的无人机都是不可忍受的。在美国,不能保证飞300小时不摔的无人机都不好意思和人打招呼(实际上军方也不会买)。而对于载人的飞机来说,航模标准的安全性更是要命的。

至于行业标准就更不用说了。适航是什么,能吃吗?冥航肿菊又是啥?为啥我的飞机上天要先给他打招呼?看看,玩航模的就是这样了。

所以对于一个航模设计师来说,设计需求和飞行器尺寸的特殊性,使诸多问题是他们无需考虑的。因此,一般的航模设计师大约能设计到的极限也就是无需适航的home build plane,或者一些超轻型飞机。其中高手大约可以搞搞大些的家伙,也就是轻型飞机级别或者中型的无人机。至于那些有商用价值的飞机……咱们还是接着聊世界和平问题吧。-_,-

最后,谢喵(邀?)~

【张水的回答(27票)】:

一看大小,二看速度,三看性能。说白了要让飞机飞起来就三点:结构不散架还不太重,发动机推力能带到足够的速度配合翼型能产生足够的升力,飞起来了操作者能控制得了飞机。

以下分析全部按照超轻型飞机,即重100-300Kg,最多容纳两人,长度不超过10米,速度不超过200公里来说。

1. 结构方面最适合用桁梁式结构,框架结构的设计也有。

##桁梁式结构可以理解为航模飞机外壳放大,内部加两根主梁跟一个座位,当然材料就得上LC4铝等金属了。

##用木头做的话表面看容易了,但是木头做的主梁强度太低,得用框架式结构,更费工。

##蒙皮嘛,框架式结构直接上帆布,桁梁式的不追求高(zhuang)大(bi)上的话,没有蒙皮完全不碍事。如果跟航模制造厂关系好能请人开模做树脂蒙皮那就更好了。超轻型飞机的蒙皮美化效果远大于使用价值。

##总体强度是不需要担心的,只要地上滑动不散架,不需要担心空中解体。

##重量问题比较麻烦,土飞机飞不起来多半就是造飞机的不懂受力设计和计算,结果造的太重,这个是需要一定的知识储备的。不过壕可以考虑直接买LC6工字挤压型材,强度绝对绰绰有余,需要考虑的是怎么说服操作者相信这种看似单薄的结构强度怎么会够。

2.速度不超过200公里,高度不超过500米,按照市场上能买到的民用发动机的水平,推力应该都是过剩的,基本不需要考虑气动阻力,稍微修修型就行,如果不装蒙皮裸奔的选手连这步都省了。

##螺旋桨是个大问题,船用的不合适,航空用的手工不太可能做出来,跟航模的差别很大,无法借鉴。

##用汽油发动机就必须配减速器,能传动100马力的减速器,这个调校跟寿命,唔……

##用电动机?确实不需要减速器,不过功率放大后的电动机——我觉得这个电动机的钱足够直接买小飞机了。

##升力系数主要看翼型,这个可以直接查NACA,层流翼就别想了,选个薄翼型,允许公差大的,NACA手册的数据都很详细。跟航模飞机比,我是没见过大的航模,小航模的翼型见过的都很粗糙,肯定是不能直接套到大飞机上的,这方面要考虑的是怎么造而不是怎么设计,大翼公差要求高,手工照着图纸做出来的东西很难好用。

3. 性能方面。

##大翼要有个3-5度上反角,垂尾/平尾得有个1、2米厂,滚转跟俯仰稳定性不会太差的,偏航嘛——我觉得不是大问题。

##副翼反效和气动调整片对超轻型飞机来说太高端,不用考虑。

##操作杆最好带点助力,要求不高,汽车转向助力足以。

总之造个能飞的飞机不难,区别只在风险高低。不过想战翻二战前的飞机……不说别的,他们的发动机普遍能战翻现有的民用发动机——那时候要求的最大功率和高空性能是汽车发动机根本不会考虑的性能,而航空活塞式发动机,其到二战末期就已经达到巅峰水准了,后面的改进基本都是成本和经济性改善。而金属蒙皮工艺、增压座舱这些都是土法造飞机不可能达到,也不需要用到的工艺。

题主说的《凤凰劫》我没看过,只能根据豆瓣影评和题主发的几张图推测,如有误勿喷。

1. 第二张图似乎是飞机手册,推测是给出了飞机的升力系数的,根据这个计算飞机升力毫无难度,关键是看懂手册。

2. 失事飞机似乎两个大翼和发动机、螺旋桨都在?造大飞机第一难是动力装置,第二是机翼制造公差,至于机身,说实话只跟舒适性有关,只剩几根骨架都能飞。

【王玉良的回答(14票)】:

说句不好听的,看到玩航模的孩子们用推重比那么大的发动机

我真的在想,你们到底是在造飞机还是火箭?

飞机靠的是机翼产生的升力,火箭靠的反作用力。

你确定玩航模的孩子们的航模上的机翼不是放大号的平尾?

【浩浩的回答(8票)】:

之前和一个北航飞设专业的小伙伴试图设计过一架飞机,后来不了了之。发现问题确实很多。

比如控制器,我可以去做一个小型飞行器的平飞稳定的自动驾驶仪,但问题是,传动用纯电传还是液压动作筒?液压系统应该怎么在这么轻的飞机上做多余度?是否有合适的液压筒?是否可以保证稳定性。

飞行器的材料如果资金冲突其实是没有太大问题,但是设计-组装-调整的周期太长。成本太高。

动力系统的选配和动力属性需要大量的资料支持。

气动模拟什么的倒都不是太大问题,然后关于金属疲劳仿真什么的心里一点底都没有。

差的更多的是经验和钱吧。

【东郭的回答(17票)】:

基本不可能。

1、设计思想方面。大飞机与小飞机的设计思想就不一样,更不用说飞机与航模了。由于结构简单质量轻,航模根本不用考虑结构强度和人的生理约束对过载的限制,航模只需要可以在一定的范围内飞行就好了,而真正的飞机设计要考虑的因素很多,每一种设计方案都是对各种影响因素的权衡。

2、动力方面。飞机飞行速度增加一倍,发动机功率就要变为原来的8倍,飞机飞行速度大,对推力的要求就更大。现在航空发动机的推重比增大真的很困难,因此要充分利用发动机的推力,襟翼副翼等升力部件必须要设计得非常好才能产生足够大的升力。但航模由于动力充足,就没有这方面的顾虑。这就是为什么很多航模能够飞出真正飞机做不到的诡异动作。

3、结构强度方面。由于尺寸效应,飞机需要对结构设计进行优化,从而在满足强度要求的情况下尽可能降低结构质量。有句话叫“为减轻每一克质量而奋斗”,但航模不需要顾虑那么多,很多时候用带骨架的泡沫、塑料或者木质结构就能满足要求。

4、控制方面。航模一般都由人在地面控制,直接遥控伺服电机就能操纵舵面控制飞行。航模飞行中所受干扰少,所以控制起来简单。但飞机飞行时,气流复杂,舵面所受的反馈力矩大。应对复杂的飞行状况,光靠人是不行的,飞机中有复杂的助力系统和控制机构,甚至还有自动控制自主飞行的能力,这都是航模所没有的。

5、安全性方面。航模成本低而且无人,所以偶尔一些小故障是可以接受的,也是在所难免的。但飞机的制造成本高,而且关乎人命,同时飞行速度快危险性大,因此必须尽可能把风险降到最低。飞机上很多关键部位的机构都不止一个,是有安全裕度的,一个坏了另一个立即参与工作保证飞行安全,航模实在不行了可以强行着陆然后回收修复,但飞机可不能轻易坠毁。

以上是我的一些看法,很不全面,因为飞机设计是一个很大的系统性工程,需要很多专业人士设计几年才能完成。像燃油系统和经济性这些方面我都没有提,因为实在是才疏学浅,不过可以看出的是,要让航模设计师设计飞机,实在是太难太难太难太难太难太难太难太难太难太难太难太难太难太难了XD

【知乎用户的回答(0票)】:

航模设计基本上就是给板砖足够大的推重比就可以飞上天的水平吧。

正宗飞机要么要省油,要么性能要好。基本上可比性很小很小很小

【哟哟的回答(8票)】:

航模和真飞机区别主要在动力上面,航模的动力,不论是电动,油动,还是涡喷,动力都是大大的富余的

所以航模可做各种吊机,翻滚,所以不太需要考虑什么翼面升力,气动模型什么的。

如果材料发动机过关,真要造根据现有的图纸,应该问题不大,问题是你敢飞吗?

另:知乎日报上面曾经看到过一篇文章提到过有一个深圳的工厂,专门提供全套木质飞机套件,价格不贵10W以内,刚找了一下实在是想不起网站了,有知道的麻烦告知一下。

终于找到了,www.mini-max.cn

【张堃的回答(0票)】:

这样看什么样的飞机了,要是仅仅只需要飞起来,我觉得没多大问题,自己找找农民造飞机,就可以了解了,但是如果需要设计合理,飞行安全等等等等,那别说玩模型的,就是天天玩飞机的,自己来这么造一个也挺麻烦的。但并非不可能。

【王玉良的回答(0票)】:

首先定义一下“真飞机”,喷气式能安全载人的飞机。

如果航模是小学数学,那造真飞机就是现代数学,除了都是数学,好像关系不大。。。

同理,航模和真飞机,除了都是人造飞行器,好像也没啥关系。。。

【蔡和铭的回答(0票)】:

就好象你玩船模,用的是遥控器,你觉得还可以,你真的想开开真船吗?估计你连划浆都难。

【夏尔谢夫的回答(1票)】:

玩航模的都经历过“提控回家”吧。

这要是真飞机就上晚间新闻了。

【Center的回答(1票)】:

亲,你敢做航模设计师做出来的飞机么~貌似航模大多数都是以坠毁结束自己的生命…

【航笛的回答(3票)】:

如果你指的是及其简易的那种航空器,那没任何问题。如果你指的是你能看得上眼的那种飞机??,几乎没有任何可能。飞机制造属于高端制造业,涉及的工程学科繁多,只有建立了航空工业体系的国家才有设计生产制造的能力。

【柴健翌的回答(0票)】:

看了这段视频你就有概念了....

设计已经有很大障碍了,还有实际的建造问题,哪里搞材料哪里搞配件,安装工艺怎么办

【720P】黑科技:非洲人民也要造飞机

【ACI字幕组】

【知乎用户的回答(1票)】:

我不知道难度多大,我感觉应该很大很大。

因为模型只是个非常简单的实现原理的最原始的原型而已。

比如汽车模型,用到内燃机或是电机,用到连杆机构,用到齿轮就可以跑了。

真正的汽车是在这些原型上面经过百年的琢磨改进的,设计时应该会考虑用途?那么会更具这些用途考虑:发动机的选择,位置,使用寿命,安全性,动力; 考虑舒适度:用那种避震系统,座椅大小位置材质; 考虑外观风格,内部装饰,整体的统一性;考虑安全性能......这些所有的设计又都互相影响与牵制,得找到个平衡点。还要考虑到成本与价格及市场......

飞机也许更麻烦。

航模设计师要造真飞机,那应该能应付这么多的挑战才行。

【李宇的回答(4票)】:

来,跟我念,

只要推力大,板砖飞上天!

只要推力大,板砖飞上天!

只要推力大,板砖飞上天!

【airbunny的回答(2票)】:

让四驱车制造商生产出一辆能开上路的汽车试试?

【知乎用户的回答(0票)】:

我觉得难度主要在强度、动力和操纵上。

动力就不多说了,航模和大部分小型飞机动力问题都不大,主要是发动机重量。

操纵问题如果仅要求能飞的话油门、俯仰、滚转、偏航四个够用了,甚至偏航可以舍掉。高度、速度、姿态等参数用人的感觉也能凑合。

最不好解决的就是强度问题。航模的很多零件什么的飞行过程中几乎都当做刚体,没有变形或者变形很小。真机就不行了,气动力、重量等和航模都不在一个数量级上,材料使用受到很大限制。还有一个问题就是预应力,航模很多东西都是强行连接的,很多地方都是胶水粘的,真机上可没有这么强的胶水,也不会允许预应力的出现。

题主提到的算升力其实情况恰好相反,航模雷诺数小反而不好算,单就气动设计的话设计航模的去舍设计真机难度不大。

【飞翔的回答(0票)】:

气动原理都差不多,差距主要在重心的测定,因为真飞机不可能让人拿手上去试重心

【哲生的回答(0票)】:

楼主先让民间造个2000马力发动机再说

原文地址:知乎

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP,阅读全文并永久保存 查看更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
【热】打开小程序,算一算2024你的财运
飞机气动布局型式探析之联翼布局(1)
鸭式气动布局是什么?它有什么用?
F-15的气动布局真的不行吗?
可变后掠翼技术消逝在历史长河中了吗?
伊朗自行研制的隐身战机:做工十分粗糙,结构不合理,舱盖不平整
航模技术丨固定翼电机安装角讨论!
更多类似文章 >>
生活服务
热点新闻
分享 收藏 导长图 关注 下载文章
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!

联系客服