5月4日晚,终于做完了自己设计的滑翔机,5月7日首飞。也算了却了高中至今的一桩心愿。制作与试飞过程见以下链接:
Bilibili: 飞行
往事
初三,开始玩滑翔机。遥控电动滑翔机(P5B)和遥控手掷滑翔机(DLG)。这是个陌生的领域,要学的东西很多(气动、工艺、电子技术等),而且大多只能看着别人的帖子自行摸索。一直玩到高二(中间的经历后面再说),因为学业的事情搁置到大学。但欲望并未因为搁置而减退,反而更加强烈,在各种各样的地方冒出来。生活就是这样充满矛盾。高二时,每晚躺在宿舍床上,关于滑翔机、足球的想象便盘旋在脑海,填满了真正睡着前的四十分钟,有时让人烦躁而又挥之不去。到了大学,这些想象变成了滑翔机、CADC和攀岩。这些想象大多是关于设计的细节和飞行时的姿态,大部分想法实际做起来是不好的。这种想象和现实的矛盾、想法与能力的矛盾贯穿成长的过程——多想自己从头到尾地做一架滑翔机啊!然而,涉及到的各个陌生领域吓怕了我,我望而却步。
这样呼唤着,逐渐积累知识,慢慢地磨,也坚持到了现在。做什么事情都是这样,切勿先入为主地假设自己做不到,更不要纠结于“做不到”——一开始必然做不到,而且,正是因为“做不到”才要做啊!多数理想的结果,都是多次迭代出来的。纠结于结果和回报,是考试留下的影子,是一种功利。在大学的日子里,做诸如“玩航模”、“参加社团活动”、“看展”、“听音乐会”之类“务虚”之事的时候,我是在竭力逃离这影子。在做这些事的时候,专注于过程的我可以投入。当然,做事之余也会有点害怕,怕结果导向的功利把我拖回去。这种功利是自设的陷阱。
迈步
自己做电动滑翔机的想法,是在高中时产生的。当时受到济宁的一位做木机的老师启发,想要做架简洁易做的模型。但开始设计、画图后才发现许多细节以当时的水平难以解决。上大学后,有空就做一点,逐渐磨出来了。气动设计差不多在21年11-12月借助xflr5完成(那时真是整天除了上课都在干这个),图纸在22年2月画出来并付诸切割,期间看了不少帖子和博客,Mark Drela、世良守先生的博客和制作AVA的帖子很有帮助。
最近因为疫情封校,打乱了以往不健康的生活方式(见另一篇日记),我边调整生活方式边做,断断续续地完成了这架飞机。生活节奏的调整很重要——做事不一定要献祭自己的健康。这也算是封校带来的收获之一。
设计的时候给自己挖了一大堆坑,比如薄后缘、大舵面、Topdrive、广泛应用的打印件、细尾管、紧凑的构架式机身、短机头之类的,后来做的时候都得一个个慢慢填,结果还凑合,至少和想象中差别不大。以前觉得创新就是非要完全靠自己想出一些点子,但这是错的,没有立于虚无之上的创新。多数创新还是对已有事物的改进,慢慢迭代,小步快跑,重在尝试,不在完美。
木机的工作量很大,保守估计,设计用了小100个小时,制作用了100小时+,用在空想上的时间也不少。空想是件矛盾的事情,有几分完美主义,期望能在脑中模拟出现实中的结果,但更简单的办法是先转移注意,等能动手时,做做试试。让现实去完成“模拟计算”,在做事时进行脑力劳动,减少思维负担。当然,失败也肯定会有,例如一开始想着用做机翼的方式去做尾翼,后来发现做不起来这么脆弱的结构。
设计
我给它起名叫Aleph0。为什么叫Aleph0呢?对范数有所耳闻的朋友可能会会心一笑。不过我这么取名主要是因为这个字母写出来比较好看,又是希伯来语系中的首个字母,也符合“自己设计的第一架飞机”这个名字。
这个字母写出来是这样的:
$$\aleph_0$$
这架飞机的设计重点在于漂浮和盘旋。这是我做的第二架滑翔机(上一架是Guppy),因此设计时较为保守,把穿透性之类的任务需求放在第二位。木机比起复材热气流机而言,一般会沉一些,翼型的厚度也大些,这二者的合理匹配在滑翔时是很不错的;但传统的厚翼型(8%左右)阻力较大。我想挑战一下,将飞机做得轻一些,同时尝试synerj之类的在木机上用得少的小弯度薄翼型,看看能不能做出来、飞得怎么样。
- 翼展 1.8m
- 翼弦 180mm-170mm-120mm
- 翼型 synerj80-synerj65(开源,RCG上可以下载)
- 翼面积 28.1dm$^2$
- 尾容量 ~0.41
- 机身长 ~950mm
- 起飞重量 540-700g
- 翼载荷@625g 22.35g/dm$^2$
- 动力:2212 1400KV+8x6/10x6/12x8折叠桨(待测试)@3S锂电
经过几次尝试,将只考虑机翼+尾翼的电子风洞结果的升阻比优化到了20出头(平飞,3度迎角),这比起AG24-25-26的16-17的升阻比好一些。当然,算出来的结果毕竟理想且有偏差,加上机身后可能会差一些。如果飞机更沉一些,升阻比会上升许多,这也是配重的原理。在盘旋的时候,相当于飞机加了配重,升阻比也一样会增加,但由于侧滑的缘故,会稍微有些损失。在电子风洞(xflr5 v6.53)里尝试各种各样的设计很有意思,跟着作者的教程学到了不少东西,发现了一些之前没有直观感觉的事情。比如,襟翼角度的小幅度变化对飞机的影响很大。
尾翼的展长比弦长更重要。一开始的设计,平尾展长360mm;制作时,擅作主张地加到了420mm,再一算,发现升阻比降得很少而俯仰稳定性好了许多,很划算。垂尾也类似,根据Martin Simons的说法,大展弦比尾翼的操纵效率更高。不过垂尾在制作时做得太大了,以至于首飞时方向稳定性过强,很难操纵,切了三分之一垂尾才解决。
细节上的一些想法比较有趣。重要的结构连接处用了3D打印件,包括翼根、襟翼中段、全动平尾翼台、垂尾抱箍等,大大方便了制作;虽然翼根的打印件略超重,但结构强度好了很多。机身的结构比较独特,分体翼台、吊舱式的机头、尾管承力,有几分像人力飞机。当然,这些地方也给自己挖了一堆坑,多花了一些时间解决,也有一些不得不放弃,比如在尾管里塞配重的想法,因为会和螺栓、舵机线打架,无法实现,而过小的机身也难以挤出更多的空间。
机翼的图通过Profili+CAD画出,因为不会在建模软件里建骨架的模型,所以机翼的平面形状很憨。机身的图是通过现学CATIA画出来的。曲面功能很强大,和报错斗智斗勇也很费时。
诘问自己
整个过程里一直在诘问自己。
做的时候会怀疑“真的能做出来吗”“强度够用吗”,做着做着就发现活慢慢干完了,强度逐渐起来了。暗示自己“这一小部分工作,我能在半小时内干完”,让自己开始做,就一点点做下来了。
也不要追求完美主义,怕破坏现在的“美”而不敢下手。暂时的混乱、浪费是为了之后更好的成品。况且,半成品、边角料,为什么没有美的地方呢?
也会问自己“误了课怎么办”,在时间的安排上犹豫。我觉得自己很幸运,专业和爱好相关,又遇到支持自己发展的环境。但依旧会犹豫——我相信做模型比学习专业课更重要吗?我相信“玩航模”这件事比“学习”或“科研”更有意义吗?我是否被自己的欲望所塑造,而觉得非要投入到航模中不可呢?古人说的“玩物丧志”,又是否是真的呢?玩航模,到底是好是坏呢?
飞机做完后,依旧会纠结犹豫。“这么久没飞滑翔机了,敢飞么”“花时间做的,万一摔了怎么办”“自己设计的,万一不靠谱呢”。不过想起以前看到的一篇帖子——一位日本老人拿着自己做的模型去模型聚会,顶着大风把飞机飞起来,摔了之后也笑得很开心。我还是打定主意去试飞了。毕竟,做出来就是为了飞的,不飞也就没有意义了。
I’m Jazzing
做完飞机,好像也没啥特别的感觉。就像《心灵奇旅》中提到的小鱼到大海的故事一样,结果并不是轰轰烈烈的,平平淡淡、甚至有点虚浮感才是生活的基调。做飞机之初也不应只有被赞美的期望,反而要有被质问指责的准备,因为这种交流讨论是好事。少点期望,一直做事,一直平平淡淡,生活就挺好的。毕竟,一架飞机,是一个连续的过程,做出成品的那一刹那并不特别重要,更像是把对前面过程的纪念堆在了一起。
《心灵奇旅》里提到,总要找到一点像Jazz一样的事情,不问回报,只求自己满足。爱好就是这样,功利的目标会让行动变味。20岁了,不知不觉玩航模已有十年,从自由飞玩到滑翔机,这架滑翔机算是一个里程碑,也算是给自己的一个交代。下一个十年,又会是什么样呢?我倒是挺期待找回小时候的那种纯粹的乐趣的。也期待能一直玩到老,像教过我的航模老师、像在AMA的Mailing List里发帖的外国老爷子一样,慢慢做,悠闲飞。
设计、制作与飞行紧密结合,这是航模运动的魅力。我更喜爱在案头做飞机的时间和看书的时候。纯粹的乐趣。钱理群先生在《和志愿者谈社会重建》中也提到,手工之类的体力劳动不可或缺,生活的节奏也应“慢而不息”。这些事情就像是砖缝里的野草、草地上的捩花一样,一有空,就瞅准生活重压中的缝隙,蓬勃地冒出来,兀自飘摇。
看博客、论坛、杂志,学到许多知识。Mark Drela的帖子注重复材加工和设计理念,世良守先生的博客将做飞机的整个过程都记录了下来,RC Soaring Digest杂志上,Martin Simons的文章对滑翔的过程做了深入阐述(他的《模型飞机空气动力学》很好),玩自由飞的模友们各有高招,5imx上许多老前辈的奇思妙想、物尽其用也让人惊叹。航模的乐趣不光在精美而花费不赀的成品机里,也在就地取材、土法上马、自己动手的极客精神里。不是非要烧钱才能玩模型,但是一定要动脑动手才能玩转模型。
我总结了相关的文章链接,请参阅另一篇博文。
踟蹰
最后大概讲讲高中时的犹豫吧。这可能是个有点阴暗的话题,类似的痛苦许多人都经历过,可这是成长的过程。奶奶和我讲:“长大不舒服,舒服不长大”,如此。《EVA》和《漂流少年》“面对赤裸裸的生活”的主题也是如此。
高一高二的日子是有点灰色的。参加省锦标赛时失误不断,犯各种各样的低级错误(电机断线、起飞错舵、看错飞机等);在学校学习时疲累而无所得,物竞和信竞常年吊车尾。那时的压力让我沉郁了许多,心理素质也不好。平时焦虑拖延,比赛时慌场,如同和初中时的自己隔了一层泡沫。所做的事情虽然是现实中的,但似乎不是以往那个会给予反馈、让人进步的现实。平行世界的漂流。
2018年,我买了DLG,但却迟迟没有装起来飞,因为陌生,害怕装机装废了;二手的DLG,飞行时炸机,迟迟不敢修。损坏的模型都堆在一旁,不敢再看第二眼。这是一种逃避。害怕面对钱财的损失、自己的失误和“完美状态”的破碎。当时没有看到,修好飞机,再去练习,又是一片不同的天空和新的美好。飞买来的飞机和自己做的飞机,心境大不相同。
这考试与比赛的阴影直到大一结束才逐渐散去。一种应试思维,一种功利主义,一种说不清的状态。老师说,大学阶段要完成应试教育到素质教育的转变,这思维就是要转变的主要对象。找到一些“Jazz”一样的事情做,才逐渐脱离了应试的评价。但我依旧像小白鼠,害怕背后push着自己的考试。依旧是生活的课题之一。