製作航空模型的材料和工具

2022-05-04 21:24:07 字數 4746 閱讀 1446

摘自《航空模型》2023年第一期

航空模型的材料

製作航空模型所用的材料品種很多,有木材、竹材、塑料、複合材料、紙、紡織品等非金屬材料,還有少量的鋁、鋼、鈦合金等金屬材料。

一、木材和竹材

早期的模型飛機幾乎全用木材或者竹材做骨架,上面再蒙上紙或者蒙上很薄的織物。現代的模型飛機,雖然應用大量的新材料,特別是各種塑料,但到目前為止,木材和竹材仍然占有相當重要的地位。

木材和竹材的優缺點:木材和竹材不但具有材料好找、**便宜、加工容易、粘結方便等優點,而且有著較高的比強度。比強度是指材料的極限強度和材料的比重之比。

例如松木順紋拉伸的極限強度是800千克力/立方厘公尺,普通鋼是5000千克力/立方厘公尺;但松木的比重是0.52克力/立方厘公尺,鋼的比重是7.8克力/立方厘公尺。所以,鋼的比強度是5000/7.8=641;松木的比強度是800/0.52=1538。可見,松木的比強度大約是鋼的2.4倍。

木材的比強度高對於航空模型來說是乙個非常顯著的優點。但是,木材和竹材有三個較大的缺點:

第—, 木材和竹材有木紋、木節、竹節等,這會給強度帶來損害。但木紋不見得全是缺點,正確地選擇木紋,對增加模型飛機的強度會有很大好處;

第二,木材和竹材當它的含水量變化的時候往往發生扭曲變形,這會給模型飛機的效能帶來不利影響;

第三,目前用於模型飛機的木條和木片,大多是用電鋸加工的。用這種方法從圓木加工成材,出材率大約只有20%-30%,也就是說有大約70%的材料浪費掉了。

模型飛機常用的木材。模型飛機的不同部位要採用不同的木材。

製作翼肋、蒙皮、緣條、整形件等,要採用比重很小而又有一定強度的木材。我國常用泡桐木做這種材料,它的比重大約是0.28克力/立方厘公尺。對於高階的模型飛機可以使用輕木(巴爾薩),它的比重大約是0.15克力/立方厘公尺。

但我國只有西雙版納出產輕木,**比較昂貴。

製作翼梁、機身桁條等受力部件,要採用比重不一定很小而強度較大的木材。常用雲杉、紅松、椴木做這種材料,它們的比重約是0.5克力/立方厘公尺。

製作螺旋槳和發動機架,要採用有較大強度和硬度的木材。常用樺木、柞木、層壓板等。

製作框架、區域性加強片、機身頭部或翼根的蒙板等,要採用各向同性的層板。常用的有0.5公釐厚的三航空層板、2公釐厚的五層航空層板和3公釐厚的三層椴木層板等。

木紋紋理的正確選用。從圓木的不同位置鋸出來的木片有弦切木片、徑切木片、斜切木片等三種。

弦切木片。 這類木片不穩定,乾燥後容易產生翹曲。因此,一般不用這類木片製作模型飛機。在鋸圓木時要合理下料,儘量減少出現弦切木片。

徑切木片。這類木片的橫向強度小大,容易變曲,不宜用來製作平板零件。如果要用它製作平板零件,必須在結構』二加強橫向強度,可以通過增加同木紋垂直的加強條來解決。

這種木片卻是製作曲面蒙皮的好材料。

斜切木片。這類木片的剖面木紋是傾斜的。木紋傾斜45~時最穩定,不易變形,橫向受力也比較好。這類木片適合製作平整的平板零件,比如整體的水平尾翼、垂肓尾翼、航空面、後緣條等。

竹材的特性:

從效能上看,竹材同木材相比有三點不同:第一,竹材的比重大約是0.9克力/厘公尺』,一般比木材大;第二,竹材順紋抗拉強度大,大約是2000千克力/立方厘公尺,是木材的4—5倍。它的抗拉強度比普通鋁還要大;第三,竹材容易彎曲,加溫後可以彎成各種複雜的形狀,而木材是做不到這一點的。

使用竹材一般要削去竹肉,只要竹青和竹皮部分。

二、塑料和複合材料

塑料和複合材料的比強度高,化學穩定性較好,不容易變形。一般塑料的比重大約在0.83-2.2克力/立方厘公尺之間,大約是鋁的一半。泡沫塑料的比重只有0.02—0.03克力/立方厘公尺。

因此,塑料和複合材料是在航空模型中除木材以外使用最廣泛和最有發展前途的材料。雖然它們還不能在航空模型領域內完全代替木材,但它們所佔的比例肯定越來越大,並對航空模型的發展產生積極的影響。

航空模型常用的塑料和複合材料有硬質泡沫塑料、注塑件、板材熱壓件、玻璃鋼和石墨纖維等。此外,還有熱縮型的塑料蒙皮,它將逐步代替傳統的綿紙和尼龍絹蒙皮。

硬質泡沫塑料。常用的硬質泡沫塑料有聚苯乙烯硬泡沫塑料、聚氯乙烯硬泡沫蛆料、聚氨脂硬泡沫塑料、聚苯乙烯硬泡沫塑料吹塑紙。在航空模型中硬質泡沫塑料是使用最多、最有發展前途的塑料材料。

可以根據模型的不同要求,選擇不同強度和比重的泡沫塑料。加:工:

硬質泡沫塑料很方便,可以用加工木材的方法進行,也可以用電熱絲切割,還可以用模塑的方法成批生產。

注塑件和板材熱壓件。可以用於注甥件和板材熱壓件的材料很多,常用的有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、abs、尼龍等。在航空模型中注塑件主要用來製作螺旋槳、槳帽、整流罩、發動機架、各種接頭和搖臂等。

也有整架模型飛機都是注塑的。注塑件的特點是可以製作各種複雜的零件,大批生產效率高,成本也較低,但由於模具較貴,不適宜少量或單件生產。

板材熱壓件。它可以用來製作薄殼機身、艙蓋、罩殼、翼尖等。生產這些塑料零件的裝置簡單,模具費低,因此,可以組織小批量生產。

玻璃鋼。它是用玻璃纖維和樹脂膠結合而成的複合材料。它在航空模型中可以用在木結構的區域性加強和表面加強上。

也可以用在硬泡沫塑料的表面加強上,形成復合夾層結構。還可以單獨製作成薄殼件,如機身、整流罩等。它的特點是強度大、重量輕、加工成型方便,適合單件生產。

石墨纖維。在航空模型中用在結構的區域性加強上。它往往同樹脂膠結合使用,利用預製的石墨纖維樹脂片,貼在翼梁或其他需要加強的部位上。

三、其他非金屬材料

紙。常見的書皮紙、繪圖紙、白板紙、卡片紙等,都有一定的剛性,可以用來製作小型紙模型飛機的機翼、尾翼、機身等。

綿紙。可以用作構架式模型—龜機的蒙皮。在大多數情況下,綿紙蒙皮要刷上塗料,以保證它的氣密性和張緊度。

有一些初級構架式模型—龜機用拷貝紙、打字紙、油封紙、捲菸紙等製作蒙皮。用這些紙可以不刷塗料,因為這些紙的氣密性比綿紙好得多,而且矇好以後只要噴上一點水就會張得很緊。用作蒙皮的紙最重要的是抗拉強度要好。

近年來出現了許多新型紙張,其中有一種是類似布的「不織布」紙,用來做模型·電機蒙皮很有發展前途。因為它的強度接近於布,比紙大許多倍,氣密性也好。

紡織品。有些較大的構架式模型飛機,用生絹、絕緣綢、尼龍紗等紡織品製作蒙皮。這些蒙皮不但重量輕,而汁強度大。

還有一些新型的傘翼機、帆翼機和其他柔性機翼的模型,它們的機翼多使用氣密性較好的軋光尼龍綢或塗膠尼龍綢。

橡膠。在模型飛機上,橡膠材料主要用來做動力橡筋,其次是橡膠機輪以及使用甲醇燃料的橡膠軟油箱和泡沫橡膠減震墊等。

四、金屬材料

除了極少數的全金屬模型—電機以外,金屬材料在模型飛機上使用的數量不大。

鋁。如果不算發動機,在模型飛機上.-使用的金屬材料中以鋁合金為最多。如橡筋動力模型飛機的硬鋁管機身、自由飛模型飛機和競速模型飛機的鋁合金前機身,還有鋁合金整流罩、搖臂、機翼插銷、起落架、發動機架等。

近年來出現了鋁箔蒙皮。這種蒙皮是把鋁箔蒙在木板上或泡沫塑料芯子上做成的。鋁箔蒙皮的結構強度大,抗侵蝕效能好,而且在陽光下閃閃發亮,模型飛機飛到很遠還能看到它。

鋼。在模型飛機上所使用的鋼材除螺絲釘以外,主要是各種鋼絲。如線操縱模型飛機的操縱鋼絲,一般用直徑0.25-0.5公釐的單股鋼絲,也有用合股鋼絲的;機翼連線用鋼絲,如fia國際級牽引模型滑翔機fib國際級橡筋動力模型飛機的機翼接頭,一般用直徑2-4公釐的彈簧鋼絲;起落架用鋼絲,模型飛機的起落架大都用彈簧鋼絲製作,鋼絲的直徑決定於模型飛機的大小和起落架的結構形式,一般用直徑為2-3.5公釐的。

另外,還用到馬口鐵,一般用來製作油箱。

銅。薄銅片主要用來製作油箱,其他銅材主要用來製作摩擦件和油管等。

鈦合金。鈦合金輕而強度大,近年來廣泛應用在模型飛機的承力部件上。航空模型常用的金屬材料效能見下表。

五、粘合劑和塗料

粘合劑粘接是在製作模型飛機過程中進行結合加工的主要手段。在所有的模型飛機結構中,除了要經常拆裝的部件外,很少有使用釘子和楔子連線的地方。因此,粘合劑就成了製作模型飛機不可缺少的重要材料。

在模型飛機製作中常用的粘合劑有快乾膠、乳膠、各種合成樹脂膠和酪素膠等。

快乾膠。這是一種在木結構模型飛機上使用最普遍的傳統的粘合劑。快乾膠是用噴漆稀料或者丙酮等溶劑溶解硝酸纖維素(如桌球、可燃性照相底片或其他賽璐珞製品)製成的,它的特點是在常溫常壓下乾燥快,不怕水。

它的缺點是在乾燥過程中揮發出有害的氣體會汙染空氣,而且容易著火燃燒。另外,快乾膠不能粘接聚苯乙烯硬泡沫塑料。

乳膠。也就是聚醋酸乙烯乳液。這是一種粘合劑,目前使用十分普遍。

它的優點是本身雖是水溶性的,但固化後不溶於水。在它固化的過程中對空氣沒有汙染,不易燃。缺點是固化時間長和固化後不能長時間浸水。

乳膠不僅可以用來粘結木材,還是硬泡沫塑料的理想粘合劑。乳膠稀釋後還可當作塗料使用。

合成樹脂膠。合成樹脂膠的種類很多,如環氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚脂、脲醛樹脂、聚氨酯膠(即「烏利當」)等。其中環氧樹脂膠對木材、金屬、陶瓷、玻璃、橡膠等都有很好的粘結性能,只是對塑料差一些。

它可以在常溫常壓下固化,收縮率很小,不怕水,穩定性好。因此,在航空模型製作的各種粘合中,使用環氧樹脂都有良好的效果。環氧樹脂同玻璃布結合使用可以製成玻璃鋼零件。

常用的型號有e—5l (即618) ,e—44 (即610) ,e—42 (即634)等。不飽和聚脂的流動性比環氧樹脂好,多用來製作另一類玻璃鋼零件。酚醛樹脂和脲醛樹脂在航空模型製作中主要用來粘結木材。

聚氨脂膠用來粘結軟性泡沫塑料。

502膠。502膠是一種q-氰基丙烯酸脂類粘合劑。它是一種無色透明液體,使用很方便,不需加熱、加壓、在室溫下就能迅速固化;可粘結金屬、玻璃、橡膠、木材、塑料(但聚乙烯、聚四氟乙烯不能粘結)等。

502膠的耐水性不好,固化後很脆。由於膠液很稀,付於多孔性的材料容易滲透,因此,並不是很好的木材粘合劑。

酪素膠。這是一種在航空工業中使用了多年的木材粘合劑,後來也在航空模型中廣泛應用。但由於使用不方便,目前已被新的粘合劑所代替了。

不幹膠。也叫做壓敏膠。它是一種不用等待固化就有良好粘結強度的粘合劑。在航空模型套材中被廣泛應用。

航空模型製作基礎

工具的使用 常用的工具有 尺 刀 刨 鋸 銼 鑽 鉗子 剪子 扳手 筆 烙鐵等。各工具要正確使用,以發揮工具的作用,使模型製作的精度 準確度不斷提高,製作出效能優良的模型飛機。尺要注意平直度。刀要鋒利使用時不要逆著木紋切削。刨用模型專用小刨,平整大模型的表面可以提高工作效率及製作精度。鋸的使用,因製...

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航空模型製作基礎要點

工具的使用 常用的工具有 尺 刀 刨 鋸 銼 鑽 鉗子 剪子 扳手 筆 烙鐵等。各工具要正確使用,以發揮工具的作用,使模型製作的精度 準確度不斷提高,製作出效能優良的模型飛機。尺要注意平直度。刀要鋒利使用時不要逆著木紋切削。刨用模型專用小刨,平整大模型的表面可以提高工作效率及製作精度。鋸的使用,因製...