概括:飞行、投掷姿势、升力、阻力、重力、推力
一、问题的提出
本文作者是一个爱折纸飞机的人。看着天空中自由自在飞翔的纸飞机,也曾思考过为什么纸飞机能遨游天空,并对其进行了改造。制出了回旋纸飞机、冲浪纸飞机等新型纸飞机,得出了纸飞机飞行的奥秘。
二、理论准备
1)纸飞机的分类
纸飞机分为:冲浪机,滑翔机,掷远机等。这里,最明显的分类莫过于掷远机与滑翔机的区别。
掷远机机头较尖,整体机身紧而长,机翼小而直,能投掷较远的距离。
滑翔机机头坚实,整体机身短而宽,机翼肥大,平整,滞空时间长,飞行十分悠闲。
滑翔机为了寻求飞行平稳,延长滞空时间,多会增加翼梢小翼、升降舵等。这也是掷远机和滑翔机的不同之处。
2)投掷姿势的不同
掷远机与滑翔机的姿态大有不同,那他们的投掷方式定然也不一样。
投掷掷远机时,应当叉开双脚,与肩同宽。将右手移至脑后,手握纸飞机,朝斜上方45°,全力掷出,才能达到最远投掷距离。
投掷滑翔机时,当将手放至脚旁,朝向空中,将纸飞机投至15-20米的高度。届时,纸飞机由于推力与重力的“妥协”,将270°旋转一周,并向前滑行。最佳能达到滞空时间20秒左右。
3)纸飞机的各个结构
纸飞机分机柄、机翼、机头、机身等四个部分。
机柄应足够握,并尽可能偏小,使阻力降至最小。
机翼分为两种,掷远机的机翼应较小,尽量偏长;而滑翔机为了下降速度低,应使机翼较为肥大,升力更高。
机头无论是属于掷远机还是属于滑翔机,都应该有一个坚硬的机头,使之不易变形,并能够让气流更平稳地流过飞机。但是两者的机头还是有一定的区别。掷远机的机头偏尖,相应的也是空气对纸飞机的阻力减小,而使纸飞机的飞行速度提高,投掷距离更长。而滑翔机的机头宽度极大,基本是整个飞机的横轴。这样的机头会增长对纸飞机的阻力,但可以降低重力对之的影响,使纸飞机的滞空时间大幅变长。
机身是一架纸飞机最主要的组成部分,需坚固并不易散架。
4)对纸飞机造成影响的“四个力”
对纸飞机产成影响的有不同的四个力,这四个力相互支持又相互对立。在一架飞机上,一般会形成一种平衡,使之较好地飞行。这四个力分别是推力、阻力、升力以及重力。
推力与阻力相对立。推力是人赋予飞机的力,产生方式一般是被人力推行进入空中。纸飞机在得到推力(动能)后,会在空中依靠惯性滑行直至降落。阻力是一股阻止飞机飞行的力。在飞机飞行途中,飞机会与空气摩擦产生阻力(摩擦力),而阻力会抵消推力,使纸飞机没有足够的升力而降落。
升力与重力同推力与阻力,一样互相抵消。升力是让飞机提升高度的力量。在飞机飞行途中,人赋予纸飞机的动能会被机翼转化为升力,使飞机能够抵抗重力。重力是一种恒定的力,一般等于1G,由地球发出。这个力会把纸飞机向下拉至地面。
升力与推力共存,推力也就是升力的前身,是人发出的力,并非恒定的力。阻力与重力共存,共同抵消推力与升力,都是恒定的力。这两种力互相抵消,只有使之平衡,才能使飞机平稳,较好地飞行。
5)纸飞机上的“加装”部分
纸飞机上除了主要的四个部分外,还可以分别安装翼梢小翼、升降舵等。
翼梢小翼位于机翼末端,一般会折叠两个于左右两个机翼上。它能使气流在流过机翼表面时不得轻易摆动,并抛乱飞机航线,使飞机飞行更平稳。
升降舵是机翼后端的组成部分,一般也成对出现。表现形态为半月牙形,向上倾斜。能使气流在通过机翼表面时,向上倾斜,使飞机大幅提高升力。但缺点就是升力太高,推力难以支持。会在飞机垂直于地面时,因抵抗不住重力而坠落。为了平衡飞行,在投掷纸飞机时,加装了升降舵的纸飞机可以稍微倾斜一些,获得回旋的效果。
三、实战尝试
1)我的自制纸飞机 (单位m)
样式
次数
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第一次
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第二次
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第三次
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标准
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11.2
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13.1
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12.3
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加装小翼
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13.5
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14.2
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13.7
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加装升降舵
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12.1
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11.1
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13.3
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结论:在加装时,单独加装小翼效果最好。
2)世界纪录级纸飞机
世界纪录级纸飞机是曾创过世界纪录(飞行长度)的纸飞机共有四架,分别是:“苏珊”“复仇者”“世界纪录飞忆”和“空中之王”纸飞机。
四、结论
通过研究与实验,本文作者得出了结论:各种不同的纸飞机各有不同的姿态,可以加装折叠,也可以造出不同的机身、机翼等,增加飞行距离。
五、参考资料
《给世界儿童的100种纸飞机》浙江儿童出版社