研究性學(xué)期中期報告

研究性學(xué)習(xí)中期報告指導(dǎo)老師：劉登平組長及組員：江琦，鄧哲涵，柳方正江曉烽，林哲晟，姚蘇捷我們的課題紙飛機滯空時間與什么因素有關(guān)？我們的大致研究階段第一階段通過網(wǎng)絡(luò)與書籍，知道紙飛機基本結(jié)構(gòu)，進行紙飛機的初步學(xué)習(xí)，了解紙飛機的構(gòu)造，初步明白紙飛機飛行原理，為之后進一步研究奠定基礎(chǔ)

第二階段

自己動手創(chuàng)作屬于自己的紙飛機，了解為什么有些紙飛機飛的遠，有些飛機的留空時間長，分類別進行了解與研究第三階段

通過進一步發(fā)展自己的動手折紙能力，爭取達到量化控制，研究各個參數(shù)與比例之間的關(guān)系，制作出屬于自己的最好記錄紙飛機，進行研究性總結(jié)與匯報?！窘榻B】1.滯空機：滯空專用機。2.國際要求：A4或A5折出的純折的無粘貼不用訂書器固定的紙飛機。3.滯空時間：滯空時，紙飛機從出手瞬間到落地的一剎那為止的時間。4.世界紀錄：日本戶田卓夫2009年

27.9s（29.2s官方未認可）【基礎(chǔ)】滯空機的基礎(chǔ)就是滑翔機?；铏C分為室內(nèi)滑翔與室外滑翔，而兩者有一個共同點：機翼。機翼是滑翔機最重要的地方，好的機翼能給飛機極大的升力，能保證遠距離與長時間的飛行?；铏C的機翼最好是與地面平行并且直的，因為這樣會大大減小飛機失速的幾率。室外飛機的整體要扁，如刀刃一般，因為這樣會大大減小風(fēng)阻。一般來說室內(nèi)飛機的機翼最好要軟，并且成為流線型，因為這樣會給飛機帶來很大的浮力，因為沒有別的大阻力了，飛機很容易墜毀，所以室內(nèi)飛機需要很大的浮力?！究偸觥?.留空時間≠飛行距離2.制作穩(wěn)定性3.飛行穩(wěn)定性4.機翼面積大≠留空時間長5.封頭，封尾6.斜膛，平膛，反斜膛7.升力1.留空時間≠飛行距離滯空機不是距離機，有的飛機確實飛得也挺遠，但是無法滑翔，經(jīng)過試驗，把一張紙對折，然后再不斷對折，最后做了一個重重的小飛機頭，尾巴都撕短了，用力猛投，可以投得非常遠，估計幾十米，可是飛機像一根小樹棍一樣快速飛行，遠是遠，可是盤旋時間短，相反，有些飛機飛得不遠，可是盤旋能力超強。2.穩(wěn)定性飛機的穩(wěn)定性，又有兩個方面，一個是飛行穩(wěn)定性，另一個是制作的穩(wěn)定性。紙飛機的飛行有三個階段，1）爬升，2）改出，3）滑翔。穩(wěn)定性好的飛機要求爬升時更穩(wěn)上升，不能打圈，后翻、栽頭，偏航，改出時要求無論飛機失速時是什么姿態(tài)，都能夠順利進入滑翔，這個要求飛機的重心位置合理，長寬比合適?；钑r要求不能側(cè)翻，搖擺。在氣流沖擊時能夠有效恢復(fù)到原理的飛行狀態(tài)，這個需要飛機在三個方向上的穩(wěn)定性都符合要求。另一個是制作的穩(wěn)定性，就是每一次制作，每一次投擲，都要一樣好飛。許多飛機，有時好飛，有時不好飛。在進行飛機比賽的時候，有些平時實力很強的同學(xué)，卻難以取得良好的成績，原因主要是制作穩(wěn)定性不夠，或者是投擲時的穩(wěn)定性不夠。飛機留空時間、穩(wěn)定性、距離三者之間存在矛盾。因為留空時間取決于升力與重力之差，重力大致是固定的，升力是變化的，假設(shè)我們投擲速度大致是相當(dāng)?shù)?，則影響升力最主要的原因是機翼的面積。我們可以大致地說，紙飛機的機翼總面積與留空時間成正相關(guān)。3.機翼面積大≠留空時間長是不是機翼面積越大，留空時間就越長呢？當(dāng)然不是。升力與重力之差過大的話，在爬升階段飛機就會后翻，升不高。更別說滑翔了，有些人會進行拋高，然而無論怎么投擲，這個比例過大，飛機就很難到高處，滑翔比雖大，可是高度不夠，留空時間也難以保證。4.側(cè)向穩(wěn)定穩(wěn)定性特別是側(cè)向穩(wěn)定性，取決于側(cè)向的面積，我們手持的機柄，就是側(cè)向安定面。類似于真飛機的垂直尾翼。這個面積的大小，直接決定了飛機轉(zhuǎn)向需要的力度，有許多飛機給機柄分配的面積非常小，這樣飛機非常容易側(cè)翻，雖然有一次兩次沒有翻而留空時間很長，可是大多數(shù)時候會翻。但并非機柄越大，飛的就越好，機柄大小同樣也決定著翼展的大小，翼展大小決定空中滑翔能力，這可是滯空機滯空的精髓。skyking的機柄面積小，它在機翼邊緣制作了兩個垂直尾翼，這個一方面可以保證紙飛機爬升時的穩(wěn)定性（不側(cè)翻），又減小了飛機航向的力矩，使它容易盤旋，所以留空時間才能夠保證很長。5.封頭，封尾封頭是指將紙飛機頭部的尖角進行固定，在飛行過程中不會因為風(fēng)阻而散開，滯空機使用封頭，可以防止拋高時路線向前和向后偏移，封頭和封尾的主要作用是為了給飛機機翼定型，不然再出手的瞬間機翼就會變形。6.斜膛，平膛，反斜膛三種紙飛機機膛，適用于不同的紙飛機，斜膛有利于形成一定的攻角（仰角），有助于產(chǎn)生升力。而反斜膛則有助于封尾。7.升力

紙飛機的機翼并不像飛機的機翼那樣，有上下的凹凸，有一定的厚度，因此我們在研究紙飛機的升力時，不能借助伯努利原理，那么紙飛機的升力是怎么來的呢？我們來看一幅受力分析圖。由圖我們看出，當(dāng)飛機投擲出去之后只受到了自身重力和空氣阻力，而由于投擲時飛機以一定的仰角（這里叫做攻角）向前飛，對空氣阻力進行分解時就可以得到一個豎直向上和水平向后的效果力，所以飛機在上升階段速度會減小，到了滑翔階段會勻速下降。實驗部分這部分主要有兩個實驗，也是經(jīng)過很多的曬選才推出的實驗第一個實驗，為手工實驗，一架紙飛機飛的好不好，除了本身布局，還有做工，做工的好壞，會大大影響滯空時間。所以，做工的好壞很大程度決定了紙飛機的好壞。作為研究紙飛機的我們自然少不了對手工的精益求精第二個實驗，為室內(nèi)測試時間，由于福州的天氣和場地的限制，我們很少能找到適合滯空的場地進行測試，所以我們自然而然的想到是不是狹小室內(nèi)滯空的情況，會反映出滯空的優(yōu)良呢？經(jīng)過我們大量的實驗，于是就有了這個實驗，通過不同的對比實驗來證明室內(nèi)飛行情況符合標準的紙飛機，在標準場地可以飛的很好！我們可以間接判定新設(shè)計是否有發(fā)展?jié)撡|(zhì)的方法。做工對比示范紙1.對折正確折法1.對折錯誤折法正確折法錯誤折法不能像錯誤折法這樣，不對齊中線，而且不弄平正確折法第二邊要對齊中線和另一邊的痕跡，并且刮平錯誤折法正確折法錯誤折法打開我們就可以得到鮮明的對比正確折法下折，三角頂尖要對折中線，刮平錯誤折法這一次會比較厚，直接折的話會讓倒三角會產(chǎn)生挪移，所以要壓住倒三角再折正確折法錯誤折法對比很明顯，折飛機最重要的就是：第一，對齊，第二，要刮平，第三，要有耐心，不能因為急著想把飛機做完而急急忙忙的不對齊不刮平，這樣做出來的飛機再好也不是精品正確折法錯誤折法實驗1：20%力度平投：A組這種平穩(wěn)滑行的狀態(tài)是正確的，B組跳躍顛簸這種軌跡是不適合滯空的。當(dāng)在標準場地實際操練，A組能飛出標準的滯空軌跡，B組很可能拋不高并且有波浪型顛簸飛行中若某時刻機首俯角過載，有直接撲街的可能。實驗1中B組的顛簸飛行是大部分方塊機的通病，像sail4這種翼面面積小的還稍好些，方塊機翼面面積稍大些就時有顛簸失控，失速扎地撲街的情況出現(xiàn)。這本來就是方塊機布局自身的特點，也是制約其自身發(fā)展的重要因素。實驗2：

100%力度平投：由于大多滯空飛機尾部有升降舵，所以剛離手速度較大的時候基本都是不穩(wěn)定的，所以這時像A組中的顛簸是被允許的(但最好不要出現(xiàn)大回環(huán))，關(guān)鍵是看它后面能自己穩(wěn)定下來平穩(wěn)滑行。而B組前期出現(xiàn)大回環(huán)，或看似與擲出方向一致，但當(dāng)后期速度逐漸降下來時可能就會撲街。這是絕對不允許的。當(dāng)在標準場地實際操練，A組能飛出標準的滯空軌跡，而B組因為設(shè)計上存在問題，往往根據(jù)升降舵的配合程度，會表現(xiàn)成直接撲街、拋物線、勉強飛出滯空盤旋后逐漸高下降率然后撲街等實驗2的B組往往是一些設(shè)計上存在紙飛機頭部過重、升降舵嚴重依賴、機翼強度不足(正視“Y”形)等問題，要參照Skyking作出修改1、真正的好滯空在于布局，而非厚重的機頭+升降舵強行“拔”起。2、機翼強度要夠。實驗3：20%力度上拋(根據(jù)你房間的高度選擇合適力度，以Skyking恰好能有力撞擊到天花板為準)。這個很好理解，普通房間和標準場地的區(qū)別最大的就是天花板的高度，所以進行減力的小規(guī)模測試，要求是每次拋的力量盡量一樣大，其大小以Skyking紙飛機頭部恰好能有力撞擊天花板為準。如果你的測試機像A組那樣能盡量沿直線上升并撞擊天花板，那它是有前途的。如像B組這樣根本碰不到天花板，出手后直接劃著弧線翻身了，那無論它平飛有多優(yōu)秀都是不行的。不過每架飛機都有它最適合的上拋角度，Skyking是大約80度，sail4是大約85度。你需要用合適的力度，在60-90度之間嘗試，如果任何一個角度它都不能盡量沿直線撞擊天花板，而是提前翻身劃弧線飛走，那基本就可以宣布淘汰了。標準場地実際操練中，A組能飛出標準的滯空軌跡，而B組不用想了，根本是拋不高的。實驗3是判定一枚飛機滯空可能性的硬標準，如果是滯空飛機，一定要像A組的直接撞擊天花板。

如果一枚飛機通過了全部3個實驗，去標準場地試飛一般就都能飛出標準的“滯空軌跡”：拋-上升-盤旋-落地。而與滯空時間直