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第一节 航空模型的材料

制作航空模型所用的材料品种很多,有木材竹材塑料复合材料纸纺织品等非金属材料,还有少量的铝钢铜钛合金等金属材料。 一、木材和竹材

早期的模型飞机几乎全用木材或者竹材做骨架,上面蒙上纸或者很薄的丝织物。现代的模型飞机虽然用了大量的新材料,特别是各种塑料,但到目前为止,木材和竹材仍然占有相当重要的地位。

1、 木材和竹材的优缺点

木材和竹材不但具有材料好找、价格便宜、加工容易粘结方便等优点,而且有着较高的比强度。比强度是指材料的极限强度和材料的比重之比。例如松木拉伸的极限强度是800千克力/厘米3普通钢是5000千克力/厘米3;但松木的比重是0.52克力/厘米,钢的比重是7.8克力/厘米3,所以

钢的比强度是:

松木的比强度是:

可见,松木的比强度大约是钢的2.4倍。木材的比强度高对于航空模型来说是一个非常显著的优点。但是,木材和竹材有三个较大的缺点:第一、木材和竹材有木纹木结竹结等,这会给强度带来损害。但木纹不见得全是缺点,正确地选择木纹,对增加描写飞机的强度会有很大好处。第二、木材和竹材当它的含水量变化的时候往往会发生扭曲变形,这会给飞机模型的性能带来不利影响。第三、目前用于模型飞机的木条和木片,大多是用电锯加工的。用这种方法从圆木加工成材,出材率大约只有20%-30%,也就是说有大约70%的材料浪费掉了。 2、模型飞机常用的木材

模型飞机的不同部位要采用不同的木材。制作翼豚蒙皮圆条整形件等,要采用比重很小而又有一定强度的木材。我国常用泡桐木做这种材料,它的比重大约是 0.28克力/厘米3。对于高级的模型飞机可以使用轻木(巴尔萨),它的比重大约是0.15克力/厘米3。但我国只有西双版纳出产轻木,价格比较昂贵。

制作翼梁、机身衍条等受力部件,要采用比重不一定很小而强度较大的木材。常用云杉、红松、桦木做这种材料,它们的比重大约是0.5克力/厘米3。

制作螺旋桨和发动机架,要采用有较大强度和硬度的木材。常用桦木、柞木、层压板等。 制作框架、局部加强片、机身头部或翼根的蒙板等,要采用各向同性的层板。常用的有0.5毫米厚的三层航空层板,2毫米厚的五层航空层板和8毫米厚的三层椴木层板等。 模型飞机常用的木材性能见表5-1模型飞机常用的木材性能表。 表5-1

3、木纹纹理的正确选用

从圆木的不同位置锯出来的木片有弦切木片、径切木片、斜切木片等三种如图5-1所示。 弦切木片。这类木片不稳定,干燥后容易产生翘曲,因此,一般不用这类木片制作模型飞机。在锯圆木时要合理下料,尽量减少出现弦切木片。

图5-1 木版的纹理

径切木片:这类木片的横向强度不大,容易变曲,不宜用来制作平板零件。如果要用它制作平板零件,必须在结构上加强横向强度,可以通过增加同木纹垂直的加强条来解决。这种木片却是制作曲面蒙皮的好材料。

斜切木片:这类木片的剖面木纹是倾斜的。木纹倾斜45度时最稳定,不易变形,横向受力也较好。这类木片适合专制作平整的平板零件,比如整体的水平尾翼、存在尾翼、舵面、后缘条等。 4、竹材的特性

从性能上看,竹材和木材相比有三点不同:第一,竹材的比重大约是0.9克力/厘米3。一般比木材大;第二,竹材顺纹抗拉强度大,大约是2000千克力/厘米3 ,是木材的4-5倍。她的抗拉强度比普通铝还要大;第三,竹材容易弯曲,加温后可以弯曾各种复杂的形状,而木材是做不到这一点的。使用竹材一般要削去竹肉,只要竹青和竹皮部分(见图5-2)

图5-2 竹皮、竹青和竹肉 二、塑料和复合材料

塑料和复合材料的比强度高,化学稳定性好,不容易变形。一般塑料的比重大约在0.83-2.2克力/厘米3之间,大约是铝的一半。泡沫塑料的比重只有 0.02-0.03克力/厘米3之间。因此,塑料和复合材料是在航空模型中除木材以外使用最广泛和最有发展前途的材料。航空模型常用的塑料合和复合材料有硬质泡沫塑料、注塑料、板材热压件、玻璃钢和石墨纤维等。此外还有热缩性的塑料蒙皮,它将逐渐代替传统的绵纸尼龙绢蒙皮。 1、 硬质泡沫塑料

常用的硬脂泡沫塑料有具苯乙烯硬泡沫塑料、聚氯乙烯硬泡沫塑料、聚苯乙烯硬泡沫塑料吹塑纸。在航空模型中硬脂泡沫塑料是使用最多的。可以根据模型德不同要求,选择不同强度和比重的塑料。加工硬脂泡沫塑料很方便,可以用加工木材的方法进行,也可以用电热丝切割,还可以用模塑的方法成批生产。 2、 注塑件和板材热压件

可以用注塑件和板材热压件的材料很多,常用的有聚乙烯、聚苯烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等。在航空模型中注塑件主要用来制作螺旋桨、桨帽、整流罩、发动机架、各种接头和摇臂等。也有整架模型飞机都注塑的。注塑件的特点是可以制作各种复杂的零件,大批生产效率高,成本也较低,但由于模具较贵,不适合少量和单件生产。板热压件可以用来制作薄壳机身、舱盖、罩壳、翼尖等。生产这些塑料的设备简单,模具费低,因此,可以组织小批量生产。 3、 玻璃钢

玻璃钢是用玻璃纤维和数脂胶结合而成的。它在航空模型中可以用在木结构的局部加强和表面加强上。也可以用在硬泡沫塑料的表面加强上,形成复合夹层结构。还可以单独制作成薄壳件,如机身、整流罩等。它的特点是强度大、重量轻、加工方便,适合单件生产。 4、 石墨纤维

石墨纤维在航空模型中用在结构的局部加强上。它往往同树脂胶结合使用利用预制的石墨纤维树脂片,贴在翼梁或其他需要加强的部位。 三、其他非金属材料 1、 纸

常见的书皮纸、绘图纸、白板纸、卡片纸等,都有一定的钢性,可以用来制作小型纸模型飞机的机翼、尾翼、机身等。绵纸可以用作构架式模型飞机的蒙皮。在大多数情况下,绵纸蒙皮要刷上涂料,以保证它的气密性和张紧度。有些初级构架式模型飞机用拷贝纸、打字纸、油封纸、卷烟纸等制作蒙皮。用这些纸可以不刷涂料,因为这些纸的气密性比绵纸好的多,而且蒙上以后只要喷上一点水就会张的很紧。用来蒙皮的纸最重要的是抗拉强度要好。近年来出现了许多新型纸张,其中有一种类似布的“不织布”纸用来作模型飞机蒙皮很有发展前途,因为它的强度接近于布,比纸大许多倍,气密性也好。 2、 纺织品

有些较大的构架式模型飞机,用生绢、绝缘绸、尼龙纱等纺织品制作蒙皮。这些蒙皮不但重量轻,而且强度大。还有一些新型的伞翼机、帆翼机和其他柔性机翼的模型,它们的机翼多

使用气密性较好的轧尼龙绸或油胶尼龙绸。 3、橡胶

在模型飞机上橡胶材料主要用来作动力橡筋,其次是橡胶机轮,以及使用甲醇燃料的橡胶软油箱和泡沫橡胶减震垫等。 四、金属材料

除了极少数全金属模型飞机以外金属材料在模型飞机上使用的数量不大。目前在模型飞机上常有的金属材料有铝、钢、铜、钛合金等。 1、 铝

如果不算发动机,在模型飞机上使用的金属材料以铝合金为最多。如橡筋动力模型飞机的硬铝管机身、自由模型飞机和竞速模型飞机的铝合金前身,还有铝合金整流罩、摇臂、机翼插销、起落架、发动机架等。近年来出现了铝箔蒙皮。这种蒙皮是把铝箔蒙在木版上或泡沫塑料芯子上作成的。铝箔蒙片的结构强度大、抗侵蚀性能好,而且在阳光下闪闪发亮,模型飞机飞到很远还能看到。 2、 钢

在模型飞机上所使用的钢材除螺丝钉以外,主要是各种钢丝。如线操纵模型飞机的操纵钢丝,一般用直径0.25-0.5毫米的单股钢丝,也有用合股钢丝的;机翼连接用钢丝如F1A国际级牵引模型滑翔机和F1B国际级橡筋动力模型飞机的机翼接头,一般用直径2-4毫米的弹簧钢丝;起落架用钢丝,模型飞机的起落架大都用弹簧钢丝制作,钢丝的直径决定于模型飞机的大小和起落架的结构形式,一般用直径2-3.5毫米的。另外,还用到马口铁,一般用来制作油箱。 3、 铜

箔铜片主要用来制作油箱,其它铜材主要用来制作摩擦件和油管等。 4、 钛合金

钛合金轻而强度大,近年来广泛应用在模型飞机的成力部件上。

航空模型常用的金属材料性能表见表5-2航空模型常用的金属材料性能表。 表5-2

第二节 粘和剂和涂料

模型飞机上各个零件的结合,几乎都依靠胶合。因为胶合结构重量轻、强度大、应力分布均匀、外形光滑整齐、工艺简单。所以制作模型飞机离不开胶合剂。制作模型飞机常用的胶合剂有快干胶(硝化纤维溶剂)、白乳胶、酪素胶、501和502胶、树脂胶等。各种胶合剂的性能和成分差异很大,必须很好地了解才能根据需要,选择最合适的胶合剂。