手擲滑翔機

飛機的構造與原理 要製作一架手擲機並讓它飛得好，必須先了解飛機的構造及飛行原理。

飛機的構造

飛行原理 飛機飛行於空中，影響飛行的力有： 重力Gravity﹙即飛機本身之重量） 阻力Drag（相對風產生的阻力） 升力Lift（保持飛機高度） 推力Thrust（來自引擎） 此兩種力分別由機翼及發動機 （以下簡稱引擎）所產生的。

飛行原理 飛機的力要剛好平衡，如果不平衡就是合力不為零，依牛頓第二定律就會產生加速度。 X軸不平衡 飛機會滾轉 Y軸不平衡 飛機會偏航 Z軸不平衡 飛機會俯仰

三軸---X軸 X軸不平衡 飛機會滾轉 主要是由飛機的副翼來控制。 副翼

三軸---Y軸 Y軸不平衡 飛機會偏航 主要是由方向舵所控制 方向舵

三軸---Z軸 Z軸不平衡 飛機會俯仰 主要是由飛機的升降舵所控制 升降舵

飛機的基本構造原理 1.機翼 2.機身 3.尾翼 4.重心

機翼 飛機能夠飛行，最重要的就是機翼。 白努利定律 根據空氣動力學的原理，地球上的物體要能夠對抗地心引力「飛」起來，必須借重空氣的「昇力」，而「昇力」又是如何產生呢？ 物理學家發現，一個物體的兩側如果空氣流動的速度不同，那麼兩邊就會產生不同的壓力，當機翼下方的壓力大於上方的壓力時，就會有「昇力」使得飛機飛起來。 白努利定律

伯努利定律 伯努利定律是空氣動力最重要的公式，簡單的說流體的速度越大，靜壓力越小，速度越小，靜壓力越大，這裡說的流體一般是指空氣或水，在這裡當然是指空氣，設法使機翼上部空氣流速較快，靜壓力則較小，機翼下部空氣流速較慢，靜壓力較大，兩邊互相較力﹝如下圖﹞，於是機翼就被往上推去，然後飛機就飛起來。

伯努利定律在日常生活上的應用 最常見的可能是噴霧殺蟲劑了﹝如右圖﹞，當壓縮空氣朝A點噴去，A點附近的空氣速度增大靜壓力減小，B點的大氣壓力就把液體壓到出口，剛好被壓縮空氣噴出成霧狀，同學可以在家裡用杯子跟吸管來試驗，壓縮空氣就靠你的肺了，吹氣時吸管不要成90度，傾斜一點點，以免空氣直接吹進管內。

機翼構造圖(剖面圖) 為了讓飛機透過手的投擲在空中行進時有好的「昇力」，因此機翼的設計與打造就非常重要啦！ 中弧線彎曲的方式、程度決定了翼型的特性，弧線越彎升力係數就越大 。

翼平面 矩形翼：﹝如下圖﹞從左至右翼弦都一樣寬，常用的形狀，因為製作簡單。

翼平面 和緩的錐形翼：﹝如下圖﹞從翼根往翼端漸縮，製作難易度中等，合理的翼面應力分布。

翼平面 橢圓翼：﹝如下圖﹞製作難度高，最有效率的翼面應力分布，最優美的翼面形式。

翼端處理 一個機翼不可能無限長，一定有端點，我們現在知道翼端是很多問題的根源，翼前緣有點後掠的飛機，因幾何形狀的關係，翼前緣的氣流不但往後走而且往外流﹝如下圖﹞，使翼端氣流更複雜：

翼端處理-渦流阻力 右圖為一架小飛機，如像類似747這種大飛機起飛降落後，小飛機要隔一陣子才能起降，否則飛入這種渦流，後果不堪設想，這種阻力是因為渦流產生，所以也稱渦流阻力。

各式各樣的方法來減少誘導阻力 把翼端整成圓弧狀，模型飛機最常見的方式﹝如下圖﹞但對實際飛機效果不大。

各式各樣的方法來減少誘導阻力 把下翼面往上整形，希望渦流盡量離開翼端，特技機magic及一次大戰像真機常用﹝如下圖﹞。

各式各樣的方法來減少誘導阻力 把翼端裝上油箱或電子戰裝備，順便隔離氣流，不讓它往上翻，希望一舉兩得，如T-33﹝如下圖﹞。

各式各樣的方法來減少誘導阻力 小翼：目前最流行的作法，大部分小翼是往上伸，但也有些是往下伸的，實機的小翼很明顯，飛行時看的非常清楚﹝如下圖﹞，波音747-400的小翼相信很多搭乘過的人都注意到，小翼的作用除了隔離翼端上下的空氣外減少誘導阻力外，因安裝的角度關係還多少可提供一些向前的分力節省一點馬力。

展弦比 L 展弦比A：就是翼展L除以平均翼弦b (A=L/b) L與b單位都是公分 如果不是矩形翼的話我們把右邊上下乘以L 得 A=L2 / S S是主翼面積，單位是平方公分 這樣省得求平均翼弦，一般適合的展弦比在5~7左右，超過8以上要特別注意機翼的結構，不要很容易就斷了。

展弦比的應用例子 高速飛機展弦比低，最典型的例子就是F104﹝如下圖﹞ F104為高速攔截機，速度達2倍音速以上，展弦比4.5

展弦比的應用例子 滑翔機速度慢，採高展弦比，最典型的例子就是U2﹝如下圖﹞ U2為高空偵察機，為長時間翱翔，典型出一次任務約10~12小時，U2展弦比為10.5。

上反角 上反角就是當機翼擺正時翼前緣與水平線的夾角，大部分飛機都有上反角。

上反角的作用如下 1.維持滾轉方向平衡：當飛機飛行時突然受到側向力﹝如一陣風﹞，這時飛機會傾向另一邊，這時上反角就要負責修正回來。 2.提高壓力中心：機翼上反後，壓力中心也提高，有助於穩定性。

維持滾轉方向平衡 假設碰到右陣風飛機往左傾，左邊機翼往下掉，於是左邊機翼的相對氣流除了一般從前緣往後緣流的向量以外，還碰到一個從下往上的向量﹝如下圖﹞，結果就是相當於左邊機翼攻角增大升力增大，右邊剛好相反升力減小，於是產生修正力矩，使飛機擺正。

常見的形式如 一級上反角﹝如下圖﹞製作簡單。

常見的形式如 二級上反角﹝如下圖﹞，內外機翼上反角度不同，外翼上反角較大，修正效果最好。

常見的形式如 U形上反角﹝如下圖﹞是內翼沒有上反，只有外翼有上反，機翼中間應力集中處沒有接點，結構堅強，手擲機常用。

機身 一架飛得好的手擲機，機身的長度與機翼的寬度之間有一定的比例，通常是0.85～1.0比1。因為我們使用的材料是巴爾沙木(珍珠板)，建議同學在製作機身時以2～3層的材料組合製作，會比較堅固。

尾翼 分水平安定面及垂直安定面 水平安定面： 用來穩定飛機的俯仰運動 垂直安定面： 用來穩定飛機的側向運動

垂直尾翼 垂直尾翼負責左右的穩定，原理就如同箭的箭羽一樣，當飛機偏航時產生一個修正力矩，使飛機恢復直線飛行﹝如下圖﹞。

水平尾翼 水平尾翼分兩部分： 固定於機身的叫水平安定翼 活動部分叫升降舵 有部分飛機採用全動式尾翼，就是整片水平尾翼皆可轉動，水平尾翼負責俯仰的穩定，也如同箭的箭羽一樣，升降舵負責飛機的俯仰。

尾翼 因為手擲機是最簡易的飛行器，沒有機械動力控制，沒有升降舵及方向舵，重要的是一定要保持尾翼的水平及垂直，才能使手擲機的飛行保持平穩。

重心 有適當的重心，飛機才能飛的穩健。 尋找手擲機的重心方法很簡單： 用拇指與中指將機身托撐住，若飛機能保持前後平衡，表示重心差不多就在這樣位置上。一般重心約會落在機翼中央偏前的位置上，只要在此加上配重（錢幣or鐵夾子），給手擲機一個必要的重量，就能飛得四平八穩。