主题：【原创】高中时作航模写的论文（献丑） -- 大鹏翔宇

千百年来人们一直有一个飞翔之梦，这个梦指引人们去探索、去尝试。终于在1903年第一架飞机飞向了天空。现在不管你仰望天空还是从电影电视中都可以不时的发现飞机美妙的身影。出于对它的浓厚兴趣，我们参加了航模小组，一次偶然的机会，我们开展了一种新式飞机的研究，这就是——鸭式动力飞机。提起鸭式飞机，对于一些模型爱好者并不陌生。莱特兄弟发明并飞行成功的飞机就是鸭式布局。首次完成8字航线飞行的人力飞机也是鸭式飞机，这里向大家介绍的鸭式模型飞机，采用了典型的鸭式气动布局。它最突出的特点是：前面是小鸭翼，主翼在后面，与常规布局的飞机形式正好相反。

在这篇文章第一部分“我们手中的鸭翼飞机”中介绍了我们对鸭式飞机飞行原理的理解及研究的过程，希望能用浅显的语言使大家都明白他的飞行原理。在第二部分“我们的神箭”中，我们将结合图片介绍这架我们自行研制的“神箭一号”前鸭翼飞机的构造。

附：● 俯仰安定性

模型飞机围绕横轴(即过重心沿翼展方向的假想轴)的运动称为俯仰运动，飞行中的飞机在正常俯仰状态受到外界扰动后能自动恢复的性能叫俯仰安定性。

为什么平尾能保证飞机的俯仰安定？一般的解释是由于平尾离重心远，有较长的尾力臂，飞机一旦抬头，平尾迎角增加，升力随之加大，在长尾力臂的配合下产生一个大于机翼抬头作用的低头力矩，使飞机恢复到原有正常的飞行状态。

这是我们这架飞机研究的关键。

我们第一次接触鸭式飞机是一次偶然的机会：在一次橡筋动力飞机试飞的时候，我们好奇的将它的机身与翼台倒过来进行飞行，但飞机完全不听我们的使唤。飞机出手后，要么直栽到地上，要么翻转着撞到墙上，要么便干脆挺着机头（现前鸭翼），直冲向天花板，拾起来之后已经惨不忍睹。我们按先前正常布局飞机进行调试的方法对它的俯仰安定性进行处理，但很难找到一个合适的位置安置翼台。正在我们苦思冥想的时候，一次，我们把一架坠毁的试验机拣起来，将翼台后移到了机尾，在飞行时，发现现在飞机在无风情况下飞行平稳了许多，这十分出乎我们的预料。在正规布局飞机中，如果将翼台安置在机头（正如现在将翼台安置在机尾），那么过大的升力会使它猛烈的抬头，这样的飞机根本无法飞行。

在长时间的思考与实验之后，我们终于想通了，下面，我们便将我们分析出的它的飞行原理介绍给大家

鸭翼布局的飞机与一般常规飞机不同，它没有飞机的尾翼，而是在主机翼的前方有一鸭翼，（见图1）别看这小机翼不起眼，可它改变了常规飞机的气动力布局。

我们知道，飞机在空中水平飞行的时候，其重力与升力、推力与阻力是相等的，全机的受力是均衡的。鸭式飞机的前鸭翼与正常布局飞机的尾翼的作用是有区别的，这并不是简单的将水平尾翼移到前面去。由于正常布局飞机的机翼产生的升力与机身重心在同一条竖直直线上或稍后于重心，因此，机翼在获得升力的同时，相对于飞机重心，就产生了一个低头力矩。为了抵消这个低头力矩，飞机的水平尾翼就要向上偏转，产生一个负升力去平衡。这样就减少了飞机的总升力，增升效果明显降低。 如图

图1

而鸭式飞机中的前鸭翼是安装在飞机重心之前，并且有一个合适的迎风的夹角，以便提供一个小的升力，这是正常布局飞机中尾翼所不具有的作用（正常布局飞机的水平尾翼不提供升力，只起到平衡的作用）。鸭式飞机在飞行中也会受到气流的干扰，气流干扰会使机头抬起，这时，如果想用主翼起到原尾翼的平衡作用是非常困难的。因为这时升力中心与飞机的重心在同一条竖直直线上，要想使飞机立刻恢复平衡，必须在很短的时间里产生一个很大的升力以产生使飞机平衡，见

图2

但这时的力臂极短，并且调节飞机平衡时间有限,于是，前鸭翼应有一个迎风的夹角，并且主翼升力不应与重心在同一竖直直线上，而应在重心之后合适的位置，如图3

前鸭翼产生一个小的升力，力臂长，后主翼产生一个大的升力，力臂短，从而使得力矩平衡，达到稳定的效果，而且这样也可以使其俯仰稳定性增强，因为这样设计，整机的重量集中在重心附近，飞机在受到气流干扰时，摆动的惯性小，也就容易恢复到原来的平衡状态。

机翼对飞机重心产生低头力矩，不仅可由鸭翼产生的升力所抵消，而且飞机的总升力为机翼与鸭翼的升力之和。真可谓是一举两得。这便是鸭式飞机的优势所在。

附：● 飞机的重心与升力

模型飞机的重心是机翼、机身、尾翼等各部分重心的“合重心”，当模型飞机被设计出来并且制造出来以后，重心的位置便确定了。模型飞机是重于空气的飞行器，要在空中飞行必须要有升力。升力主要是由机翼和水平尾翼产生的，这两部分升力的合力便是模型飞机的总升力，其作用点便是升力中心，它的位置是否恰当是决定飞机性能的重要因素之一。升力是变化的，它与机翼本身的翼型、形状、安装角等因素有关，又与气流的方向、速度等因素以及飞机的飞行状态有关，所以升力有时大有时小，有时甚至为零，升力中心也要相应地变化。

• 然也
• 想起当年做模鬼和破烂大王的日子了