遥控滑翔飞行的基本原理

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什么是滑翔机
滑翔机是一种高性能的无动力飞机, 它能够利用大气中的上升气流来飞行。模型滑翔机主要分为两大类, 一类是利用上升的热气流来提供动力, 另一类是利用当风吹向倾斜的山岥时所产生的上升气流来提供滑翔动力。 山岥滑翔机的机师如果能够掌握这些上升的气流就能使飞机长时间在空中翱翔.山岥滑翔机的飞行速度比热气流滑翔机的速度要快, 一般来说它们的体积也比较细小。它们的机翼主要由发泡胶外包一层木皮来造成。有些高性能的滑翔机它们的机翼是由碳纤维倒模而成。有很多打空战用的滑翔机是由特别的发泡胶EPP材料所造成, 这些材料是比较坚轫和有很强的防撞能力。
在斜岥上产生的升力
自盘古以来,雀鸟都能利用在斜岥上产生的上升气流悠闲地翱翔,我们人类懂得利用这些大自然力量作滑翔飞行只是百多年历史。这些上升气流是如何产生的呢? 当风受到障外物,例如,山坵,水霸或建筑物,所阻,它就会绕过这些障外物,如果风是被迫尚上走,那么在这些障外物的前方,就会产生一鼓上升的气流,能够为滑翔飞行提供动力。在斜岥上玩遥控滑翔飞行,就是利用风撞向山时所产生的升力作动力,请参看以下图片。如图所示,当风从海洋或平原吹向山岥时,就会受到阻挡而向上走,这鼓上升气流的强弱是因风速的大小和地势而不同,有时甚至离山顶上百多尺的高空也有升力。就因为这里的升力足够而稳定,一般玩山岥滑翔飞行的机师就会将他们的飞机在山岥前面作来回飞行。可是,在后山的情况就完全不同了。当高速受压的气流经过山顶后,由于没有障外物阻挡,气压下降,风速就会被减弱而且产生很多乱流。你的飞机如果飞经这里,有可能会被撕断。话虽如此,有些玩Dynamic Soaring的高级机师,就会利用山前和山后不同的气流层,作极高速的飞行。初学者绝不可常试!
如何在斜岥上产生升力
模型滑翔机
滑翔机是一种高性能的无动力飞机, 它能够利用大气中的上升气流来飞行。模型滑翔机主要分为两大类。 一类是利用上升的热气流来提供动力, 另一类是利用当风吹向倾斜的山岥时所产生的上升气流来提供滑翔动力。 山岥滑翔机的飞行速度比热气流滑翔机的速度要快, 一般来说它们的体积也比较细小。它们的机翼主要由发泡胶外包一层木皮来造成。有些高性能的滑翔机它们的机翼是由碳纤维倒模而成。有很多打空战用的滑翔机是由特别的发泡胶EPP材料所造成, 这些材料是比较坚轫和有很强的防撞能力。
滑翔机的种类: 滑翔机有各种不同的设计,如果以翼和尾的形态来分类,大致上可以分为传统有尾机,无尾机和Canard机。有尾机可以再以机翼的前后掠和尾板的形像分细。无尾机由于形态像一个三角形,一般都称为三角机。Canard机的升降板是在翼的前方机头位置。有些飞机在翼尖的位置是加上一个winglet,用以增加飞行时的稳定度。
传统有尾机: 以机翼的形态来分类,有尾机可以分为前掠翼,后掠翼和无掠翼机。如果以尾板来分,可分为低尾,中尾,高尾和V尾机。V尾机是很适合玩山坡滑翔比赛。

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遥控装备
一套完整的遥控装备包括有一个发射器(Transmitter),一个接收器(Receiver)和几个服务器(Servos)。服务器是以三芯线连接到接收器上,每一个授控制的频道是须要一个服务器作输出。至于须要几多个频道,就由你要控制的模型来决定,例如,一个双频道的滑翔机就须要一个频道来控制尾舵(Rudder),另一个频道来控制升降舵(Elevator)。在应用时,接收器,服务器和电池就会被安装在模型飞机上,而发射器就会由机帅操作,用以控制在飞行中的滑翔机。机帅是以拨动发射器上的推杆或选制来控制飞机的动作。
基本原理: 现时新一代的遥控系统都是采用比例控制方式,即是说发射器上推杆的移动量与服务器上控制杆的移动量是成正比。至于无线遥控的原理基本上与无线广播的原理大同小异。在无线广播中,音频讯号是经调变在载波上,而载波的频率是比音频讯号的频率高很多。这样高频的载波才容易由发射器的天线离开传送到接收器中。至于调变的方案主要分为调幅(Amplitude Modulation)和调频(Frequency Modulation)两种。一般来说,调频技术比调幅技术更能有效扺抗噪音的干扰。这里提醒大家,很多遥控机师都有一个误解,认为调频发射器和调幅发射器是互不干扰的。这个观念是绝对错的!其实只要是两个发射器的载波频率相同,就会互相产生干扰!所以各位机师在开启你们的发射器前,请检查清楚附近有没有机师用同一个载波频率的发射器。许多遥控设备其实可以很容易更换载波频率,在发射器和接收器内都有一粒晶体是用以决定载波的频率,只要你更换晶体便可改变载波的频率。你可以到模型商店购买多一套晶体以便当遇到相同频率的发射器时可以有得更换。请注意,一套晶体是有分发射和接收用的,发射用的是有一个Tx的标记而接收用的是有一个Rx的标记。请不要将发射的晶体放到接收器上或将接收的晶体放到发射机上。有些接收器是采用双层转波技术(Dual Conversion),那么它们的接收晶体是不可与单层转波的接收晶体互换,就算它们有相同的标记频率。
在无线遥控系统中,未被调变的基频讯号是由许多个独立的控制频道组合而成,而每个频道是用来代表发射器上每一个控制杆的动作。至于基频讯号的组成,现时主要有两个方案,第一个是脉冲位置调变(Pulse Position Modulation)而第二个是脉冲编码调变(Pulse Code Modulation)。脉冲编码调变主要是配合调频系统使用而脉冲位置调变就可以与调频或调幅系统配合使用。脉冲位置调变的基频讯号是由每秒有50幅的脉冲群组成,每幅脉冲群是由一连串的脉冲组合而成,而每个脉冲的宽度就代表每个频道的控制值。每个脉冲的宽度是由1ms到2ms变化,当控制杆的位置回中时,脉冲的宽度是1.5ms。由于每幅脉冲群有20ms长,这种调变方式最多只可以有8个频道(请注意,巿面上有些使用PCM制式的遥控装备是有9个频道)。至于脉冲编码调变的原理是将每个频道的控制值数码化,换句话说是将控制杆的活动范围分成1024个小部份,每个部份都可以用一个10位的数码代替。所有频道的数码就会被集合一起再加上一个核对和,然后被安放在20ms长的信息段内再以调频方式被传送出去。由于脉冲编码调变系统有错误检测的功能,如果讯号在传送中受到干扰,这种系统就比脉冲位置调变系统更有效和安全。一般来说,PCM的接收器当检测到有外来的干扰时,就会将服务器调较到指定的位置,这样飞机就可以继续在航行。这里我们继续提醒大家,很多飞机师都有一个错误的观念还以为PPM和PCM系统是互不干扰,其实无论什么调变系统也好,只要是如果两个发射器的载频相同就会产生干扰!所以希望各位机师开机前紧记要检查清楚附近有没有其它发射器用同一个载频!
只要在发射器和接收器内更换晶体便可以改变载波的频率
发射器: 大部份遥控发射器都有两枝推杆,分别在控制板前左手边和右手边。这些推杆都能同时以水平和垂直的方向移动而每个移动方向就有对应的频道来作控制飞机的升降,详情请参看以下图片。以放模型飞机为例,我们主要有两种流行控制模式,每项模式中,发射器推杆的移动方向与飞机上授控制的翼板都有特定的关系。它们的关系就明列在以下图表中。
第一模式(Mode I) 第二模式(Mode II)
频道 1 副翼(Aileron) 副翼(Aileron)
频道 2 升降舵(Elevator) 油门(Throttle)
频道 3 油门(Throttle) 升降舵(Elevator)
频道 4 方向舵(Rudder) 方向舵(Rudder)
一般来说,你可采用任何一种控制模式,其主要不同是;如果你采用第二模式,你可以单手来操控一枝推杆从而控制一架双频道的飞机作升降和转向。如采用第一模式,你就需要用两只手来作操控。在香港大部份机帅都是采用第一模式来作操控的。美国和加拿大地区就多数采用第二模式。有些比较先进的遥控发射器是可以贮存有关各类模型的数据,例如直升机,飞机和滑翔机,而且各频道的控制数值可以互商混合,例如aileron/elevator混合,flap/elevator混合等等
遥控发射器推杆的移动方向与频道之间的关系
接收器: 遥控滑翔机接收器的体积当然越小越好,因为滑翔机的机舱一般都很狭窄。接收器体积的大小与接收器拥有多少条频道有关,越多频道,体积就会越大。还有PCM的接收器一般都比AM和FM的接收器大。每个接收器都有一条线形的天线,当你安装接收器在飞机上时请紧记把天线尽量伸长以增加接收的敏感度。每个接收器都有一排三脚的插头是用来连接到服务器的,而其中有一个是用来接驳到电池取电。通常我们都喜欢用可再充电的NiCad电池以减少开支。
接收器,电池,开关和服务器都是安装在滑翔机上
选择遥控装备: 现时巿面上有各类的遥控装备发售。最主要的生产商有Futaba,JR和Hitec 等。选择一个适合的遥控装备是很重要,以下是一些主要的考虑因素。
价钱:当然廉价是一个重要的考虑因素。一般来说,价钱是由下列因素来决定:有多少条发射和接收的频道,AM或FM的发射制式,PCM或PPM调变制式与及发射机的功能等。最廉价的应该就是双频道的AM系统,而最贵的是九频道可编程的PCM系统。
控制频道:频道的多少就决定在你要用来控制什么模型。大部份的滑翔机就只需要两个频道,比较高级的滑翔机就会需要到6个频道。一般来说,一个4频道的遥控系统,例如Futaba的Skysport 4,就己经很足够。当然如果你要玩Delta Wing的飞机,你就需要有混合的功能,那么你就需要买要有电子混合功能的发射器,或者可以安装电子或机械混合装置在飞机上。
发射调变制式:AM的系统大部份都在27MHz的频谱上工作,这个频谱都是属于玩遥控车和遥控船用的,所以非常济迫。虽然AM的系统比较廉宜,但AM接收机容易受到噪音的干扰,使用时要特别小心。在香港可以买得到的FM遥控系统,有工作在72MHz,40/41MHz和35/36MHz频谱的,现时在香港最多人使用的是40/41MHz频谱。有些比较贵的系统会采用堪入式高频组模的设计,例如Futaba的FF7,你只要将这个高频组模更换,就可以转变频谱,例如由40MHz频带转到72MHz频带,当然你的发射和接收晶体在新的频谱上要相配才可。请注意在香港使用无线电遥控发射器是须要领有合法的牌照、除了27Mhz有两个频道是开放给遥控模型使用而不需领牌外、其余只有72MHz有两条频道是开放但也需要到电讯管理局领牌才可使用。请到香港电讯管理局网页参看有关条例。
基频组合制式:以玩滑翔机来说,PPM制式己经足够使用。有些比较贵的系统就有可转换的双PPM和PCM功能,可以随意转换组合制式。由于PCM系统有防错锁定装置,一般人都应为PCM系统比较安全。无错,有了这装置,当有干扰的时候,飞机可以继续稳定地飞翔,但是,这未必是件好事,因为如果在授到干扰时,飞机继续以原本的航道飞行,最后可能飞到遥远的地方才堕毁,例如堕落在海中,那么你就全机尽失。然而,如果没有锁定装置的话,就算飞机堕落在附近的地方,残骸也可以拾回多少! 此外,如果有锁定装置的话,接收器可以将错误隐藏,直至你发现时可能己经太迟,再没有足够的时间给你作反应!

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