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篇名： 搞什麼飛機 作者： 陳之凱 內湖高中。高二八班 吳昱緯 內湖高中。高二八班 指導老師： 黃貫倫老師 搞什麼飛機 壹●前言 一、研究動機 小時候在河濱公園騎車，看到遙控飛機在空中輕盈的飛翔，感到十分的奧妙，因 此開始對遙控飛機產生的興趣。 後來在奇摩拍賣找到一個賣家，專門製作純手工的輕型遙控飛機，機身只用珍珠 板和木條製成，構造十分簡單，想說這成本不高，實際仿製一台。動手之後才發 現其實沒有想像中的容易，在這簡單的構造在之中，隱藏了很多學問，才繼續深 入的探討。 二、研究目的 1 、了解搖控飛機飛行的機制。 2 、從無到有，如何製作能飛上天的遙控飛機與製作頇注意的細節。 3 、不同翼型的機翼對升力的影響。 三、研究方法 第一部份－遙控飛機實作：由於沒有任何相關知識與經驗，以買來的雙翼遙控飛 機為範本，製作成功的複製品，順便了解其中的細節與提升製作的技術，為之後 的研究做準備。 第二部分－不同翼型的機翼對升力的影響：製作不同規格的矩形翼、橢圓翼與三 角翼並將機翼與機身一起置入風洞中，利用電子秤測取得升力，並分析其在風洞 中不同角度、不同翼型對升力的影響。 1 搞什麼飛機 圖1 ：自製風洞 圖2 ：風洞用導風管 貳●正文 一、文獻探討 1 、白努利定律 2 P + ρ g h +ρ v / 2 = const. 其中v 為流體流速，ρ 為流體密度，g 為重力加速度，h 為流體相對於基準點的 2 高度，P 為流體壓力 ，ρ v /2 是流體單位體積的動能 。 白努利定律其實就是能量守恆定律，亦即動能與位能的和不論流體流往何處皆應 保持定值。由於攻角的存在，所以機翼上方的路徑較長，導致上方速度較快，則 在流體流速快的地方壓力會變小 ，反之，流體流速慢時壓力會變大。而上下表面 的壓力差就是升力所產生的原因。 ２、黏性 所有的流體都有黏性，空氣也不例外。圖3 ，左方為一般氣體，箭頭長度代表風 速，越接近接觸面速度越慢。右側則為理想氣體，無黏性，不會因靠近接觸面而 降低流速。 2 搞什麼飛機 圖３：一般流體與理想流體 當流體流過物體（圖4 ），貼著物體表面的a 層空氣分子黏附在表面，速度為0 。 由於a 層速度為0 ，拖住上方的b 層降低速度，以此類推。這種層層拖滯效果會 逐漸減弱，直到離表面某個距離d 後的粒子，幾乎不再受黏性的影響，仍速度v 流動。從速度0 到原速度v 之間的氣流層稱為邊界層，其厚度會隨著流體流過物 體表面的距離而變厚。 圖４：邊界層厚度 ３、邊界層分離 由於空氣具有黏性，使得空氣之間層層拖滯，造成動能的損失，當攻角太大或機 翼前緣與後緣的距離太長會導致空氣在中途動能消耗殆盡，滯留在原地。根據白 努利定律，從那點開始壓力就會逐漸變大，進入圖5 第二階段。 一開始只是少部分的空氣分子缺乏動能，很快地變成大部份的分子也有相同的情 況，進入圖5 第三階段。當過多空氣分子失去動能，會產生亂流和氣流分離，壓 力增加，使壓力上下差減少，甚至上方大於下方，導致升力大幅的減少，就是失 速主要的原因。 圖５：邊界層分離 ４、康達效應 因流體會有黏滯接觸面的傾向，把機翼設計成上方弧形，就是為了改變氣流的方 向。本來水帄運動的氣流，因為空氣的黏性而依附接觸表面，流經機翼後，流動 的方向變為偏向下方。換言之，機翼對於空氣的作用力，就好像把空氣「扔」向 3