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澎湃的汽油动力

作者:jnscsh   时间:2021-07-05 09:13:47   浏览次数:

目前,F3A遥控特技模型飞机的动力主要是甲醇内燃机或无刷电机,进行大量飞行练习时,消耗的燃料和锂电池较多,会增加飞行成本,使一些爱好者难以接受,一定程度上制约了该项目的发展。近几年,随着TOC大型花式机和其他大型遥控模型飞机的兴起,汽油发动机的使用越来越普遍,于是笔者开始思索能否将汽油发动机引入F3A遥控特技机中,以降低燃料成本。事实上,国内外已有爱好者开始了这方面的尝试,并积累了一定经验。笔者在改造过程中,对汽油发动机在F3A特技模型飞机上的应用也有了一定的认识,希望与大家分享。

一、汽油发动机在F3A特技机中应用较少的原因

汽油发动机主要用在翼展2000mm以上的大型遥控航模上。小型汽油发动机结构重量较大,与甲醇机比,相同工作容积条件下,推重比不理想,且油门线性和响应速度不如前者,尤其是不如四冲程甲醇机。但从另一方面来说,汽油发动机的燃料成本低、较省油,只要选择得当,对非专业的F3A遥控特技飞行爱好者而言,它还是可以胜任飞行任务的。

二、选择机体

F3A遥控特技机按尺寸和发动机级别大致可分为:小型(图1),翼展和发动机分别在1400mm和60级以下;中型(图2),翼展和发动机分别在1400~1800mm和60~120级;大型(图3),翼展和发动机分别在1800~2000mm和120~200级。它们各有特点:小型机成本低、便于携带,但剩余功率较小,抗风性和总体气动性稍差,常用于入门练习或一般性娱乐飞行,不适合进阶练习;大型机属高端航模,飞行性能优良,但价格和飞行成本都较高,且不易运输,多供专业选手使用,对普通业余爱好者而言并不适用;中型机的性能介于小型和大型机之间,综合了两者的优点,且自身的缺点不很明显,颇受业余爱好者的欢迎。

笔者原计划自制一架F3A特技机,进行换装汽油发动机试验,但由于时间紧张,最终选择了Spot On 120商品机(图4),其主要技术参数如下:

翼展: 1750mm

机翼面积: 55.4dm2

飞行重量: 3980g

机长: 1820mm

之所以选择Spot On 120,是因为它比较适合安装汽油发动机。首先,这架模型飞机的结构强度原本不错,再做适当加强后(如封闭座舱罩下的镂空部位),便可承受汽油发动机较大的震动。其次,其机头罩分上、下两部分,并且可拆卸,方便安装和维修发动机。第三,spot On 120使用的甲醇发动机本身级别较大,且多为四冲程,为降低震动的影响,发动机架出厂时就带有现成的减震部件,十分方便安装汽油机。

此外,Spot On 120的设计也很人性化:机翼和平尾采用插接式结构,方便拆装,便于运输;通过调节平尾插销管内的顶丝,可改变平尾安装角(图5),便于模型飞机的调整;机轮罩设计巧妙,不用拆下机轮便可方便拆装(图6);机翼下表面的蒙皮是红白方格图案(图7),十分醒目,容易辨别模型飞机在空中的姿态,并且机翼前后缘接缝处的蒙皮已经用透明胶带粘好,可防开胶;为减小机头罩开孔的误差,厂家提供了透明的机头罩模板(图8);副翼舵机配备了防油罩(图9),能减少废油对舵机的污染;机身尾部下方留出了升降舵连杆的安装孔(图10);防火墙上的反抓螺母也已安装好,可减少安装的工作量。

当然,这架模型飞机也有一些不足之处,如不注意选材,模型结构重量稍大等。但综合来讲,Spot On 120是一架不错的中级F3A特技模型飞机。三、选择汽油发动机

如何给Spot On 120选一台合适的汽油发动机,让笔者费了一番心思。进口品牌的汽油发动机虽然工艺较成熟,但它们主要为大型模型飞机设计,排量多在50cc以上,小排量的不多,仅有的几款也存在结构重量大、推重比低等问题,并不适用。

随后,笔者将注意力转向国内品牌。国产模型汽油发动机起步虽晚,但性能较稳定,且具有一定的价格优势。尤其是小排量汽油发动机,动力强劲、结构紧凑,有些品牌的汽油发动机性能甚至可与甲醇机一比高低。国产汽油发动机品牌很多,从爱好者的使用评价看,DLE的性价比较高,于是笔者决定选择安装小排量DLE汽油发动机。SDot On 120原设计安装四冲程120级甲醇发动机,大致相当于排量在26~28cc汽油发动机的功率。当时,DLE最小级别的发动机是排量为30cc的DLE30,对SpotOn 120而言功率足够。

汽油发动机的汽化器大多安装在汽缸侧面,而F3A特技机机身通常相对较细,如此安装汽化器会露出大部分,影响模型飞机的美观和飞行性能。DLE30将汽化器装在机匣后部,虽然可将其隐藏,却给改装带来麻烦:发动机长度超过了Spot On 120发动机架的允许,若勉强装上,不仅模型的重心过于靠前,而且机头罩与机身也无法正常安装,严重影响外观。而要想顺利安装,必须将机匣后盖改为与机身防火墙连接,工作量会增加不少。

正当举棋不定时,排量为20cc的DLE 20汽油发动机问世了(图11)。起初,笔者认为它功率不足,不适合装在Spot On 120上,因此没有太关注它。直到有模友将其装在一款特技机Groovy 90上试飞时发现,模型垂直爬升时还有较大剩余功率,效果不错,并且评价很高,笔者才对它产生了兴趣。

根据厂家提供的数据,Spot On 120比Groovy 90重180g、翼展大80mm、翼面积增加1.4dm2,其差别不太大。从其装在Groovy 90上尚有剩余功率这点估计,若将DLE20汽油发动机装在Spot On 120上,功率有可能会发挥到极限,应该可胜任要求不高的一般性特技练习动作。此外,从发动机角度进一步分析,120级四冲程甲醇发动机的功率相当于15~17cc的二行程甲醇发动机,而20cc汽油发动机的功率恰好相当于该级别的二冲程甲醇发动机。DLE20汽油发动机重约820g(含排气管和点火装置),而OS120和YS110四冲程甲醇机分别重约1000g和820g,与DLE20汽油发动机的重量大致持平。

最让笔者感到欣喜的是,DLE20汽油发动机采用与甲醇机一样的安装方式,不用改变发动机架的结构便可顺利安装,而且其安装孔与原装发动机架完全吻合(图12),发动机长度也符合要求,丝毫不影响机头罩的安装,可谓绝配!

四、改造汽油发动机和模型部件

这款DLE20汽油发动机采用进口汽化器,且位于机匣后面(图13),进气效率高、工作稳定、不影响安装机头罩。该汽化器使用泵膜供油,这样便可将油箱安装在模型飞机的重心处(图

14),使重心位置不受油量变化的影响。

安装时,笔者对DLE20汽油发动机的排气管改动较大。原排气管位于汽缸侧面(图15),若直接安装,大部分会露在机头罩外,影响美观。且原配的消音器体积较小,消音效果一般。噪音污染不但影响环境,而且一定程度上使操纵者心情紧张,间接影响飞行效果。因此,笔者对消音器进行了改造。

消音器的升级配件主要有两种,效果最好的是类似于四冲程甲醇发动机上安装的消声器(图16),既不影响模型飞机的外观,又能获得很好的消音效果。但因笔者未能找到适合DLE20汽油发动机使用的该形式消音器,所以只好选择了另外一种改良式消音器(图17)。这种消音器结构非常简单,可使排气口方向改变90。,膨胀室和排气路径都有所增加,噪音也略有所降低。但由于膨胀室体积还是不够大,消音效果不太明显。安装时,因消音器的侧面与机头罩略有干涉,不得不“忍痛”在机头罩上开孔,装好的汽油发动机整体上看与机体比较协调(图18)。

接下来改造模型部件。为方便发动机散热,在机头罩关键部位多开了几个进气孔,而且面积较大(图19)。原配油箱按添加甲醇燃料设计,一些部件禁不住汽油的侵蚀,故将油箱塞和油管换成了耐汽油的材质。为防止CDI点火器对接收机造成干扰,将其装在机头下方(图20),远离接收机。此外给各通道的舵机连接上带磁环的延长线。CDI点火器单用一组4.8V镍镉电池组供电,并用单独的开关控制(图21)。

五、试飞感受

装好这架汽油动力F3A特技机后,笔者便迫不及待地磨车并准备试飞。发动机选配16×8的螺旋桨,燃料和润滑油比例是35:1(考虑到新发动机磨合需要润滑油的比例较大)。

启动发动机十分容易,即使在汽缸内无油的状态下,用启动器轻轻一带桨罩,发动机就顺利启动了,怠速运转很稳定。磨合两箱油后,粗略调整了一下油针,试着推中油门,发动机提速很快,而且用手能感觉到发动机静拉力不小,Spot On 120就像只抓不住的小牛一样总想挣脱束缚。

待磨合完成后,再次调整油针时,考虑到是新发动机,笔者将其调得稍微富油,以防止过热停车和意外损伤发动机。但即使在富油状态,笔者依然能感觉到其动力充沛。而且,汽油发动机的震动没有预想得大,只相当于一台120级的二冲程甲醇机。笔者认为,除发动机本身性能外,还与发动机和螺旋桨的配平及发动机架的减震效果好有一定关系。

确认模型飞机一切无误后,便加大油门操纵其升空。模型先平飞了一段,这一过程中,1/3油门的拉力便足够了。平飞时模型飞行姿态正常,除调了两格拉杆微调外,未动其他微调。操控起来整体感觉较柔和,模型抗风能力不错,由于机身侧面积相对不是很大,因此受侧风的影响也较小。随后,操纵模型做了其他特技动作,正、倒飞的姿态差别不大,倒飞时推杆量较小,说明模型的重心位置、翼型选择、机翼安装角和EXP设置都到位。模型的滚转动作较正,设置方向舵最大舵量在约40°、EXP30%,升降舵最大舵量约15°、EXP25%的情况下,慢滚时修舵量较小。模型飞机侧飞时偏航不大,基本不用设置联动。其蒙皮上的图案在空中十分明显,尽管试飞时天空阴沉,但模型飞远后仍清晰可辨,尤其在滚转时,机翼下表面的花格十分醒目,很容易看清姿态。

这架Spot On 120在做方筋斗、正倒筋斗或垂直上升横滚等特技动作爬升时,DLE20汽油发动机表现良好,尤其是完成方筋斗的第二转角和垂直上升横滚后,发动机还有少量剩余功率,模型没有出现减速现象,降低了操纵难度,动作可完成得流畅优美。

汽油发动机总体上表现良好,但也有一些小问题。首先,油门中高速线性差。中油门时,模型就能完成筋斗动作,而推至高油门时,除剩余功率稍稍变大外,并无明显不同。由于油门的中低速线性相对较好,因此平飞时油门总在约1/3处,刚开始不太习惯。笔者认为这种汽油发动机油门的非线性问题可通过调节油门曲线来解决,并无大碍。

其次,发动机噪音稍大,换装的消音器效果不明显,若更换更好的消音器应该会有较大改善。

总体来说,配备的DLE20汽油发动机表现很好,用它练习F3A基础动作是不错的选择。模型的各项性能也较均衡,能照顾到不同动作的要求。其飞行动作平稳、速度均匀,抗风能力也较好,完全可胜任P3A-2和P3A-3动作的要求。

尽管这架Spot On 120飞行重量稍大,但降落时下沉速率并不大,滑翔性能好。无风降落时需设置合适角度的襟翼。与使用甲醇机不同,降落后的模型机身下腹部几乎没沾上排出的废油,十分干净。

以上便是笔者在F3A特技机上改装汽油发动机的一些过程和感受,由于试飞时间仓促,可能还有不少问题尚未发现,希望广大模友提出意见和见解,共同切磋。

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