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航模飞机设计基础知识
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你可能喜欢固定翼航拍之十讲入门；2012年1月；第一讲：怎样把飞机飞起来？；0.这篇文章是用来做什么的？；这篇文章是为YS09无人机（固定翼）自动驾驶仪配；此外，本文对本行业从业人员、准备进入这个行业的人；1.有哪几种固定翼（航模与无人机）飞机？怎么确定；从舵面布局的角度出发，有三类固定翼飞机：常规布局；从螺旋桨的安装位置出发，还可以分为前拉式和背推式；螺旋桨带起的涡
固定翼航拍之十讲入门
第一讲：怎样把飞机飞起来？
0.这篇文章是用来做什么的？
这篇文章是为YS09无人机（固定翼）自动驾驶仪配备的技术资料，目的是帮助对航模无人机了解不多的用户尽快掌握最基本的行业知识。为了照顾更多的用户，把最低入门标准设定为“对航模无人机一无所知”，但要求用户起码知道“力”和“电压”的概念，大致相当于初中二年级的知识水平。刚好踩到门槛上的用户，只要肯花上一两天的时间，通读几遍全文，即使在光看不练的情况下，也能从最基本的航模知识起步，逐步深入后，开始进入无人机领域，并最后达到无人机专业应用领域从业者的初等以上的理解水平。
此外，本文对本行业从业人员、准备进入这个行业的人员和对本行业感兴趣的人员（如航模玩家、无人机行业用户和研究者）来讲，都有一定的参考价值。
1.有哪几种固定翼（航模与无人机）飞机？怎么确定空速针管的安装位置？
从舵面布局的角度出发，有三类固定翼飞机：常规布局（无舵面混控，带有升降舵面、左副翼舵面和右副翼舵面，以及方向舵面）、飞翼布局（升降副翼混控，带有两个差动舵面）和V尾布局（升降方向混控，带有两个差动舵面）。“舵面”和“混控”的概念参见下文。 其中，无副翼布局（一是没有舵面混控，也没有副翼舵面；二是无混控且有副翼舵面，但闲置不用）也归类为常规布局。飞翼布局可分为两个子类：飞翼布局带方向舵，飞翼布局不带方向舵。V尾布局也可分为两个子类：V尾布局带副翼，V尾布局不带副翼。
从螺旋桨的安装位置出发，还可以分为前拉式和背推式两种飞机类型。上图所示的常规布局机型，螺旋桨装在机头位置，那么它就是前拉式飞机，上图所示的飞翼布局机型，螺旋桨装在机尾位置，那么它就是背推式飞机。
螺旋桨带起的涡流，会影响空速（即飞机飞行时相对于空气的速度）测量的精确性，而空速针管（空气从此处进入机体内，并作用于飞行控制处理器上的空速传感器）必须与飞机纵轴垂直，指向前方，所以对前拉式飞机而言，空速针管只能装在机翼上。 对背推式飞机，空速针管可以装在机翼上，如下图所示
对背推式飞机，空速针管还可以装在机头，如下图所示
空速测量的问题，以后再讲，这里暂时略过。还有其他分类，如涵道和非涵道等，与固定翼航拍这个主题关联不大，不再赘述。如需深究，请自行查阅相关技术资料。
2.什么是舵面？什么是混控？舵面有哪些使用规则？
行业习惯：以机头方向为准（即机头为前）来区分前后左右。
对常规布局机型，所谓舵面就是机翼后侧和机尾后侧可以自由转动的部分。其中升降舵面是水平尾翼后侧的可以上下转动的部分，方向舵面是垂直尾翼后侧的可以左右转动的部分（垂尾在平尾上方，为上单翼飞机，垂尾在平尾下方，为下单翼飞机）；左副翼舵面就是左机翼后侧的可以上下转动的部分，右副翼舵面就是右机翼后侧的可以上下转动的部分，一般而言，左右副翼舵面遵守“同时等幅反向转动”的使用规则，即：左副翼舵面以某个转动角向上运动，同时右副翼舵面必须以同等大小的转动角向下运动，左副翼舵面以某个转动角向下运动，同时右副翼舵面必须以同等大小的转动角向上运动。
对飞翼布局机型，可以把两个差动舵面当一个升降舵面来用，遵守“同时等幅同向转动”的使用规则，即两个差动舵面同时以某个转动角向上转动或同时以某个转动角向下转动；也可以把两个差动舵面当两个副翼舵面来用，即左差动舵面相当于左副翼舵面而右差动舵面相当于右副翼舵面，此时依然遵守“同时等幅反向转动”的使用规则。
飞翼布局机型如果带方向舵，使用规则与常规布局时相同。
对V尾布局机型，可以把两个差动舵面当一个升降舵面来用，遵守“同时等幅同向转动”的规则，即两个差动舵面同时以某个转动角向上转动或同时以某个转动角向下转动；也可以把两个差动舵面当一个方向舵面来用，遵守“同时等幅同向转动”的规则，即两个差动舵面同时以某个转动角向左转动或同时以某个转动角向右转动。
V尾布局机型如果带副翼，使用规则与常规布局时相同。
3.什么是通道？RC发射机的舵机通道有什么特点？
在航模中使用RC发射机，来控制飞机各舵面的动作。其中，“RC（remote control）”，即“遥控”的英文缩写。从用户接口的角度出发，RC发射机上比较重要的部件有舵机摇杆（Stick）、舵机微调(Trim)和开关(Switch)。
舵机摇杆有两个，一左一右，每个摇杆都能上下转动和左右转动。假设对常规布局机型，摇杆动作满足以下使用规则：左摇杆上下转动时，升降舵面上下转动，左摇杆左右转动时，副翼舵面上下转动，右摇杆上下转动时，螺旋桨的转动速度发生变化，右摇杆左右转动时，方向舵面左右转动。此时称：“左摇杆上下转动时，控制升降通道；左摇杆左右转动时，控制副翼通道，右摇杆上下转动时，控制油门通道，右摇杆左右转动时，控制方向通道”。
在这里可以这样简单理解“通道”的概念：一个通道对应一个(或一组)控制接口和一个（或一组）被控制设备，以及一个（或一组）控制功能，如，升降通道对应于升降摇杆（即上下转动时的左摇杆）和升降舵面，以及升降舵面的转动，即控制接口是升降摇杆，被控制对象是升降舵面（实际上是升降舵机，下文详细展开），控制功能是使升降舵面发生转动。
同样，一个两段开关（有两个可移动位置，即拨上和拨下）可以对应于一个降落伞舵机通道。开关拨上为开伞，开关拨下为关伞。此时该通道只有有限个（两个）控制状态，称之为开关通道。而在升降通道中，升降舵面可以转过许多角度（如10.1度，10.2度，11度，20度等），实际可对应于无数个状态，这样的通道一般称之为比例通道。
RC发射机上的每个旋钮，也可以对应于一个比例通道。但在本文中，旋钮用处不大，所以不作详细展开。
RC发射机上有四个基本舵机通道：副翼通道、升降通道、油门通道和方向通道，行业习惯将之定义为：CH1=AIL，CH2=ELE，CH3=THR，CH4=RUD，其中，AIL是aileron缩写，即副翼舵机，ELE是elevator的缩写，即升降舵机，THR是throttle的缩写，即油门，RUD是rudder的缩写，即方向舵。CH是channel的缩写，即通道。
RC发射机上的四个微调开关，与四个基本舵机通道相对应，用于调节每个通道的舵机中立位（在下文展开）。按照上面假设的摇杆动作使用规则，在上图的上图，即“RC发射
机接口示意图”中，从左到右，四个微调分别是：副翼微调（水平放置）、升降微调（垂直放置）、油门微调（垂直放置）和方向微调（水平放置）。
注意到，关于摇杆的使用，有“美国手”、“日本手”等不同定义，即左摇杆左右运动时，可能对应方向通道而非副翼通道，也可能对应副翼通道而非方向通道。具体情况因RC发射机厂家技术标准和用户个人习惯的不同而不同，此处不做展开。
★为简单起见，本文从头到尾都遵从上面假设的摇杆使用规则，即：“左摇杆上下转动时，控制升降通道；左摇杆左右转动时，控制副翼通道，右摇杆上下转动时，控制油门通道，右摇杆左右转动时，控制方向通道”。
★关于摇杆动作和舵面运动的关系，有几个必须遵守的行业习惯：
（1）副翼摇杆往左打，左副翼舵面向上偏转而右副翼舵面向下偏转，副翼摇杆往右打，左副翼舵面向下偏转而右副翼舵面向上偏转。
（2）升降摇杆往上打，即“推杆”，升降舵面向下偏转，升降摇杆往下打，即“拉杆”，升降舵面向上偏转。
（3）油门摇杆往上打，螺旋桨转速加快，油门摇杆往下打，螺旋桨转速减慢。
（4）方向摇杆往左打，方向舵面向左偏转，方向摇杆往右打，方向舵面向右偏转。
（5）舵面混控时，同时遵从前文所述的舵面使用规则和上面的四条行业习惯，即： ①当升降舵面用时，升降摇杆往上打，两个差动舵面同时向下等幅偏转，升降摇杆往下打，两个差动舵面同时向上等幅偏转；
②当方向舵面用时，方向摇杆往左打，两个差动舵面同时向左等幅偏转，方向摇杆往右打，两个差动舵面同时向右等幅偏转；
③当副翼舵面用时，两个差动舵面同时反向等幅偏转，即：
副翼摇杆往左打，左差动舵面向上偏转而右差动舵面向下偏转，副翼摇杆往右打，左差动舵面向下偏转而右差动舵面向上偏转。
根据舵机安装位置的不同，以及RC发射机设置的不同，有可能出现不符合上述行业习惯的情况，此时必须进行一个很重要的操作，即舵面反向设置（下文展开）。
4.假设开始时飞机水平直飞，所有舵面在中立位上，此时舵面运动与飞机运动有什么关系？
如果读者无法把上文的摇杆动作和舵面运动相关的行业习惯背下来，那么，这里再深入展开一个简单的力学分析，解释该行业习惯的来龙去脉，以帮助大家更好的理解其中的道理。所谓舵面中立位，一般是与机翼或机尾处于同一平面的位置，即舵面没有发生偏转。除油门摇杆（把摇杆推到某个位置，松开摇杆，摇杆保持原位不动而不会自动归中）外，升降摇杆、副翼摇杆和方向摇杆，推到某个位置，松手后，它们都会自动归中，即回到中间位置。平衡性能较好的飞机，放开摇杆后，一般都能水平直飞，否则可以使用微调进行校正。
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