迴旋特技飛行

出自 全民科學平台
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原始設計者:蔡正立;蕭次融

簡介:

用珍珠板與一般生活中隨手可得的器材,製作模型飛機,藉著調整機翼、尾翼以及舵翼的彎度,使其射出後能迴旋飛行。

原理

流體力學是一相當專業而且艱難的學問,但知難行易,使用模型飛機,藉機翼彎度的調整可使模型飛機轉彎飛行。一般飛行機的機翼,都設計成具有弧度的形狀,並且在機頭設計有一個衝角,其目的都在改變氣流的方向與速度。一股水平運動的氣流,會因機翼面的弧度而改變流速。流經機翼上面(A)的氣流,速度加 快,產生較低氣壓;而流經機翼下面(B)的氣流,速度較慢,產生較高氣壓,如此就好像把機翼拉向上,產生升力(F)如圖 1。

三、活動一、垂直迴旋

(一)場地需求

  1. 每一組的場地:5m x 5m 正方形地面。
  2. 在地面依圖 2 所示,直立 4 支桿子:A 與 B 的高度 3.5m,C 與 D 的高度 2.5m。

(二)使用器材

  1. 大會(每隊四人):活動一:模型飛機珍珠板 4 張、螺絲帽 8 個。
  2. 自備:瞬間膠(3 秒膠)、單面膠帶、雙面膠帶、保麗龍膠、尺、剪刀、迴紋針。

(三)飛機製作

請見附件一。

(四)競賽說明

  1. 每隊四人,各製作一架模型飛機,在機翼的兩旁,分別編寫 1 至 4 的編碼,等候比賽。
  2. 各隊員依序輪流到發射區(圖 2 的平面圖,寬 0.5m,長 1.5m的矩形地面)發射飛機,每隊可發射飛機的次數不限,但時間限制為 140 秒內。若飛機已發射,在飛行中即使時限到,該次發射仍算有效發射。
  3. 第一輪每一隊員都要發射,在競賽中若有飛機損壞可現場修復,但無法修復時,則可跳過該隊員,其餘飛機可繼續發射。
  4. 輪流發射時,必須等候前一位隊員接到飛機或飛機著地後,始可發射,違者該次不計點。
  5. 因時限,最後一輪發射時,可以不撿飛機,但也同樣必須等候前一位隊員接到飛機或飛機著地後,始可發射。
  6. 發射飛機時,必須由下往上發射,違者該次不計點。
  7. 發射區如平面圖所示,0.5m x 1.5m 的長方形地面。

(五)評審標準

  1. 發射與接機時,足不可踏出發射區,也不可踩線,違者該次不計點。
  2. 發射飛機後飛機破裂,則該次發射不計點。
  3. 飛機迴旋飛行時,外繞一條線得 1 點,外繞二條線共得 2點,外繞三條線總共得 4 點。(請見圖 3 示例)。
  4. 接機時,發射者的足不可踏出發射區,也不可踩線而不用任何工具,以任何方式(包括伸手)接住完整的飛機時,另加 2 點,因此每一發射至多可得 6 點。
  5. 計點情形請參考得點示意圖 3 所示(左側面圖),不在 ABCD四根桿子的範圍內飛行者,不計點。

(六)得點圖示

請見圖 3 垂直迴旋得點示例左側面圖 3 垂直迴旋得點示例左側面圖。

(七)計分方式

隊員四人的得點加總,依高低排序後,再以六等第計分法(表一)計分,得 x 分。

名次
隊數 1 3 6 10 15 其他
得分 30 21 15 12 9 6

活動二:平面迴旋

(一)場地需求

  1. 每一組的場地:5m x 5m 正方形地面。
  2. 在地面依圖 4 所示,立 3 支桿子,A、B、C,高度均為 4.5m,並且在 4.3m 處用粗紅線連接 A、B、C 三支桿子。

(二)使用器材

活動二:製作模型飛機的材質不限,完全由學生自備。

(三)飛機製作

飛機的大小、造型、以及器材均不限(摺紙也可以),但大小與造型(不可只彩繪)要異於活動一的模型飛機,因此器材均由學生自備,並應事先製作帶到大會比賽。

(四)競賽說明

  1. 每隊四人,各事先製作一架模型飛機,在機翼的適當位置,分別編寫 1 至 4 的號碼,帶到會場等候比賽。
  2. 各隊員依序輪流到發射區發射飛機,每隊可發射飛機的次數不限,但時間限制為 140 秒內。若飛機已發射,在飛行中即使時限到,該次發射仍算有效發射。
  3. 第一輪每一隊員都要發射,但競賽中若有飛機損壞在現場無法修復時,則可跳過該隊員,其餘飛機可繼續發射。
  4. 輪流發射時,必須等候前一位隊員接到飛機或飛機著地後,始可發射,違者該次不計點。
  5. 因時限,最後一輪發射時,可以不撿飛機,但也同樣必須等候前一位隊員接到飛機或飛機著地後,始可發射。
  6. 發射的飛機可反時針方向迴旋(ABC 的順序),也可以順時針方向迴旋(CBA 的順序)。
  7. 發射區(圖 4 中的平面圖)為 1.0m x 1.5m 矩形地面。

(五)評審標準

  1. 發射與接機時,足不可踏出發射區,也不可採線,違者該次不計點。
  2. 發射飛機後飛機破裂,該次發射不計點,飛機飛高於 4.3m(紅線)者,該次發射也不計點。
  3. 飛機迴旋飛行時,外繞一支桿子得 1 點,外繞二支桿子共得 2 點,外繞三支桿子總共得 4 點。
  4. 接機時,發射者的足不可踏出發射區,也不可採線,而不用任何工具,以任何方式(包括伸手)接住完整的飛機時,另加 2 點,因此每一發射至多可得 6 點。
  5. 計點情行請參考圖 5 的得點示例平面圖,不是外繞桿子的任何迴旋飛行者,均不計點。

(六)得點圖示

(七)計分方式

隊員四人的得點加總,依高低排序後再以六等第計分法計分,得 y 分。

五、競賽時間

  1. 製作:活動一的製作時間 20 分鐘,活動二的飛機要事先製作帶至會場。
  2. 評審:活動一與活動二,可同時或分組分組進行,時間共 40分鐘。
  3. 注意:本項活動必須在 70 分鐘內完成。

六、總成績

  1. 每一隊的總成績:(z = x + y)。
  2. 依 z 高低排序後,再以六等第計分法計分並決定名次。

活動三、創意競賽

飛機的造型與製作器材不限,只要能轉彎飛行即可,例如超群的外觀或異常的飛行,如波浪飛行或垂直轉彎後改為水平轉彎飛行亦可。本項競賽單獨評等,不計入 z 評分。

評審標準

功能 30%,造型 10%、創意 40%、說明書 20%。

說明書

文字 200 字以內,而且文字、解說圖與照片等要在兩張 A4紙內完成。說明書包括設計原理、功能與特點(包括創意),於報到時一併繳交。

器材總表

大會提供


項目 名稱 規格 數量
活動一 飛機模型珍珠板 大會發給規格 4張
螺絲帽 大會發給規格 八個

自備

瞬間膠(3 秒膠)、單面膠帶、雙面膠帶、保麗龍膠、尺、剪刀、迴紋針。(黏著膠的種類 (黏著膠的種類大會僅列出參考,參賽者要自行選擇適合的黏著膠使用)

給競賽者的建議

  1. 用珍珠板製作的模型飛機容易損壞,尤其機頭部分,可用單面膠帶加以保護。
  2. 要飛機迴旋飛行,要細心調整機翼的 a 與 b、尾翼的 c 與 d,以及舵翼的 e 等(請見附件一)的調整片,每次調整一項,而且要一點點,漸漸地調,以體會其影響。
  3. 迴旋的半徑,可調整尾翼,要飛機垂直迴旋不偏向,可調整舵翼。
  4. 要得高成績必須事先多練習。
  5. 珍珠板模型飛機有現成的,若需要者請洽 02-23633118 遠哲科學教育基金會。

模型飛機的組立

器材:飛機模型珍珠板、雙面膠帶、單面膠帶、瞬間膠(三秒膠)、保麗龍膠、尺、剪刀、迴紋針。

步驟:

  1. 從飛機模型真珠板取下飛機零件 A-E,如圖 1。
  2. 用雙面膠帶或瞬間膠以 C 為中間,A 與 B 為 C 的兩旁而且對準 C,將 A、B、C 組成機身。
  3. 機翼 E 上的長邊點線移到桌子邊緣並且對準邊緣,用尺壓住點線後,往下稍壓,使機翼成一弧面。
  4. 用瞬間膠將機翼黏在機身上,並用單面膠帶固定。注意,此時翼面要有下彎的弧度。
  5. 同樣方式將尾翼 D 黏在機尾。
  6. 輕輕地挖出機頭兩側的小圓板,點一小滴的瞬間膠或保麗龍膠後,放上螺絲帽,也同樣用單面膠帶固定之。
  7. 調整機翼與尾翼的調整片(剪開實線後沿著點線往上或下稍壓),使模型飛機能轉彎飛行。

操作:

  1. 等待膠乾後,平射飛機,檢查飛行是否平順,若機頭太輕,可加一支迴紋針增重,並調整整架飛機的重心位置。
  2. 調整尾翼的調整板 c 與 d 往上翹,可使飛機垂直迴旋。
  3. 調整機翼的調整板 a 與 b 往下彎,可增加飛機飛行的浮力,減小轉彎的半徑。
  4. 調整舵翼的調整板 e,可調整飛機水平飛行的轉彎半徑。
  5. 每次調整調整片時,都要一點點的調,即使微調也可體驗其影響。
  6. 試一試平飛,垂直迴旋,與平面迴旋。

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