互动科普

前不久有媒体报道，在北京密云机场进行了一场无人飞行器创新大奖赛，各大院校、科研院所和工厂、民营企业乃至个人组建了100多支参赛队伍，现场佳作连连，创新频出。比赛中，固定翼无人飞行器要自主起飞，完成在移动平台上的着陆；旋翼无人机则要完成移动平台上的一系列抓举和码放动作。

相关新闻报道中的一些名词往往让局外人感到疑惑，无人机不就是大个儿的航模吗？航模不也就是大个儿的遥控玩具吗？其实，它们之间有很多的差别，当然也有很多共同点。

无人机、航模和玩具

一般来说，无人机多执行远距离乃至超视距（超过视力范围的远距离）任务，能上传和下传任务信息，利用导航飞控系统实现自主飞行。而航模的遥控距离短，多由操纵者在视线范围内操纵飞行，通常也谈不上执行什么特定任务。不过它们之间的界限也并不是泾渭分明，比如在飞行平台、动力系统部分，某些高档航模就与低档无人机没有什么太大区别。

而航模和玩具的差别就比较明显了，比如在遥控距离、飞行环境、控制精度、动力和控制系统方面，二者都存在着较大的差异。除此以外，航模和玩具至少还有4个方面的差别。首先，航模的遥控方式为“比例遥控”，也就是遥控器的摇杆转动多少，飞机的舵面就偏转多少；而玩具的遥控方式多为“开关式非比例遥控”，例如低端玩具汽车的动力电机和转向电机只有“正转”、“反转”和“停”3个状态，完全无法实现慢跑和特定角度的偏转动作。其次，航模使用的电子设备往往是通用的，而玩具里的设备却各式各样，很难互相兼容。第三，舵机的有无，也可以用来区分是不是玩具。比如一架遥控飞机里要是没有舵机的话，基本上就可以确定是玩具了。最后，航模的价格相对昂贵，需要动脑子，讲究的是专业和技术，同时还有一定的危险性；而玩具价格低廉，多为“傻瓜型”的，不需要了解原理、甚至不需要练习技术也能玩，也比较安全。

飞机是怎样飞起来的？

航模是航空模型的简称，可以分为气球、风筝、固定翼飞机、直升机、旋翼机、滑翔机、降落伞、地面效应飞行器、软翼机、伞翼机、扑翼机、滚翼机以及其他各种飞行器，也可以分为能飞的动态模型和不能飞的静态模型。

其中的固定翼飞机，是指飞机的机翼位置、后掠角等参数固定不变的飞机。这种飞机的机翼主体是固定不动的，又可以进一步分为上单翼、中单翼、下单翼、双翼、三翼、飞翼等类型。而我国歼-20飞机的布局则不同于一般的固定翼飞机，它和歼-10飞机一样，采用了更先进的鸭翼布局。

本文下面所谈的“航模”或“飞机”，如无特殊说明，均指可以飞行的固定翼飞机模型。

飞机发明之后，航模作为普及航空知识的工具和娱乐玩具的作用更加突出，早期的模型飞机更是在探索飞行原理、空气动力学和机翼翼型研究方面发挥了很大的作用。20世纪40年代后，又出现了用无线电信号控制的模型飞机，这就是我们现在所说的航模的始祖。     

不论采用哪种布局，飞机都必须有机翼。而机翼的剖面形状仿自鸟类的翅膀，通常是上表面弯曲而下表面相对平坦。当气流迎面流过机翼时，上表面气流需要以更快的速度流过，导致机翼上表面压强小而下表面压强大，由此产生的压力差就是升力。

飞行时，飞机的各个部件必须紧密配合，才能让飞机自由飞行。螺旋桨旋转产生拉力，拉动飞机向前运动；机翼产生升力，托举飞机；襟翼在起飞和降落阶段向下偏转，增加升力和阻力（在一般的模型中并不常用)；副翼可上下偏转，控制飞机左右倾斜；水平尾翼用于保持飞机在飞行中的稳定性；升降舵可以控制飞机的俯仰状态，使飞机上升或下降；垂直尾翼能保持飞机航向的平衡、稳定；方向舵则可以修正飞机的航向，等等。

在操作飞机飞行时，转弯和降落既是难点，又是必须掌握的技能。

操纵飞机转弯，需要一连串的熟练操作。首先，利用副翼将机翼向要转的方向滚转，然后将副翼操纵杆“回中”(回归零位，以便下次操作），以使机翼不再进一步倾斜。此时立即拉升降舵，直到飞机转向到合适位置，再将升降舵操纵杆回中，以停止转弯。然后向相反方向打副翼，使机翼恢复水平状态。最后，在机翼恢复水平状态的那一刹，将副翼回中。

至于降落，则是初学飞行时最难掌握的本领。在降落时，飞机飞行的高度、俯冲的角度和接地时的速度都需要精确操控，而且不同的飞机在降落阶段的特性也各不相同，必须逐个细心掌握。概括起来说，降落包括3个环节：首先降低飞行高度，低空通过场地并保持航线；然后调整油门，进一步降低高度；当飞机距离地面一米左右时，持续拉一点升降舵，使飞机轻微仰头，让起落架平稳地接触地面。要掌握飞行技巧，需要多次的实践和体会，自学固定翼飞行理论的读者，可以自行到网上查找相关教程。   

 航模转弯和降落的控制操作

（本文发表于《科学世界》2013年第11期）