모형 비행기

(에어로모델링에서 리디렉션)
다이캐스트 보잉 747-400 스케일 디스플레이 모델

모형 항공기는 소형 무인 항공기로 기존 또는 가상 항공기의 복제품일 수 있다. 모형 항공기는 비행과 비비행의 두 가지 기본 그룹으로 나뉜다. 비비행 모델을 정적, 디스플레이 또는 선반 모델이라고도 한다.

항공기 제조업체와 연구자들은 공기역학적 특성 시험, 기초 연구 또는 새로운 설계 개발을 위한 풍동 모델을 만든다. 때로는 항공기의 일부만 모델링된다.

정적 모델은 흰색 금속이나 플라스틱으로 대량 생산된 완구에서부터 박물관 전시용으로 제작한 매우 정확하고 상세한 모델까지 다양하며 수천 시간의 작업이 필요하다. 많은 것들이 키트로 제공되며, 일반적으로 주입 몰딩 폴리스티렌 또는 수지로 만들어진다.

비행 모델은 종이, 살사, 카드 스톡 또는 폼 폴리스티렌으로 만들어진 단순한 장난감 글라이더에서부터 발사, 대나무 막대기, 플라스틱으로 만들어진 동력 스케일 모델, 금속, 합성 수지, 단독으로 또는 탄소 섬유 또는 섬유로 된 것, 그리고 휴지, m, m으로 된 가죽에 이르기까지 다양하다.야라와 다른 재료들. 일부는 매우 클 수 있으며, 특히 제안된 실물 크기 항공기의 비행 특성을 연구하는데 사용될 경우 더욱 그러하다.


공기역학 연구 및 모형 제작

Loire-Nieuport LN-10 플로트 평면의 풍동 모델

모델은 풍동 및 자유 비행 연구 시험을 위해 제작되며, 다양한 부속품과 구성을 비교하기 위해 교환할 수 있는 구성품을 가질 수도 있고, 비행 구성에 다양한 것을 반영하기 위해 위치를 변경할 수 있는 제어장치와 같은 기능을 가질 수도 있다. 또한 스폿 측정을 위해 센서를 장착하는 경우가 많으며 일반적으로 공기 흐름과 정확한 정렬을 보장하고 추가 측정을 제공하는 구조물에 장착된다. 풍동 연구의 경우, 제안된 항공기의 일부만 제작하면 되는 경우가 있다.

전면적인 정적 엔지니어링 모델도 제안된 설계와 다른 재료로 종종 만들어지는 생산 개발을 위해 구성된다. 다시 말하지만, 종종 항공기의 일부만 모델링된다.

정적 표시 모델

전시 중인 Lufthansa Focke-Wulf Fw 200 콘도르 모델

정적 모형 항공기는 비행할 수 없으며, 표시, 교육에 사용되며 풍동 터널에 사용되어 대형 항공기 설계를 위한 데이터를 수집한다. 플라스틱, 목재, 금속, 종이 및 섬유 유리를 포함하는 적절한 재료를 사용하여 제작할 수 있으며, 원형의 크기를 다른 항공기와 비교할 수 있도록 특정 규모로 제작할 수 있다. 모델은 완성되거나 접착제, 나사 또는 절단을 통해 도장 또는 조립이 필요할 수 있다.

세계의 많은 항공사들은 그들의 항공기가 홍보를 위해 모델링되는 것을 허용한다. 항공사들은 자국 항공기의 대형 모델을 주문해 여행사에 홍보 품목으로 공급하곤 했다. 항공사를 홍보하거나 새로운 노선 또는 성과를 축하하기 위해 공항, 항공사 및 정부 관계자에게 데스크톱 모델 비행기를 제공할 수 있다.[1]

척도

참고 항목: 축척 모형 크기 목록

정적 모형 항공기는 1:18 척도에서 1:1250 척도까지 다양한 척도로 주로 상용화된다. 조립과 도장이 필요한 플라스틱 모델 키트는 주로 1:144, 1:72, 1:48, 1:32, 1:24 스케일로 제공된다. 다이캐스트 메탈 모델(사전 조립 및 공장 도장)은 1:48부터 1:600까지의 저울로 이용할 수 있다.

척도는 랜덤하지 않지만 일반적으로 제국 시스템 또는 미터법의 구분에 기초한다. 예를 들어 1:48 척도는 1/4"~1피트(또는 1"~4피트)이고 1:72 척도는 1"~6피트(또는 1"~6피트)인 반면, 1:100분의 1과 같은 척도에서는 1 센티미터가 1미터와 같다. 1:72 척도는 1932년 스카이버즈 목재와 금속 모형 항공기 키트로 도입되었으며, 1936년부터 같은 척도를 사용한 '개구리 펭귄' 브랜드가 그 뒤를 바짝 따랐다. 1분72호는 2차 세계대전 당시 미국 육군성이 공통적으로 접하는 단일 엔진 항공기와 1분144초 규모의 다중 엔진 항공기의 모델을 요청해 미국에서 대중화됐다. 그들은 크기와 세부사항 사이에서 절충된 이러한 규모와 항공기 인식 능력을 향상시키기를 희망했다. 제2차 세계대전 이후 제조사들은 이러한 규모를 계속 유지했지만, 키트는 제국 시스템의 다른 부서에도 추가된다. 1:50번째와 1:100번째는 미터법을 사용하는 일본과 프랑스에서 흔하다. 항공사 홍보 모델은 1:200~1:1200 범위의 규모로 제작된다.

일부 제조사는 같은 규모의 자동차와 함께 가기 위해 1:18단계의 항공기를 만들었다. 항공기 모델, 군용 차량, 그림, 자동차, 그리고 열차는 모두 다른 공통 스케일을 가지고 있지만 약간의 교차점이 있다. 보다 유명한 주제들이 서로 다른 스케일로 상당 부분 중복되어 있어 강제적인 투시 상자 디오라마에 유용할 수 있다.

구형 모델은 박스 크기에 맞게 크기가 조정되어 정해진 스케일을 준수하지 않는 경우가 많으며, "박스 스케일"에 해당한다고 한다.

자재

사출 성형 트리에 여전히 플라스틱 모델 비행기 부품
도르니에 X호 비행선의 종이 모형

키트의 가장 일반적인 제조 형태는 강철 형태로 형성된 사출 성형 폴리스티렌 플라스틱이다. 플라스틱 알갱이는 액체로 가열되고 나무들을 통해 높은 압력에 의해 곰팡이로 강제 주입되며, 플라스틱이 곰팡이의 모든 부분으로 흐르도록 보장한다. 이것은 다른 제조 공정보다 더 높은 수준의 자동화를 허용하지만 몰드는 그것들을 만드는 비용을 충당하기 위해 대량 생산 런을 필요로 한다. 오늘날, 이것은 대부분 아시아와 동유럽에서 일어난다. 구리 주형으로는 소형 주행이 가능하며, 일부 회사에서는 수지나 고무 주형을 사용하지만, 주형의 경우 비용이 저렴한 반면 내구성도 낮아 인건비도 훨씬 높아질 수 있다.

수지 키트는 제한된 런 플라스틱 키트에 사용되는 것과 유사한 형태로 만들어지지만, 이러한 주형들은 보통 내구성이 좋지 않아 생산량이 적을 수 밖에 없고, 완제품의 가격은 더 비싸다.

진공 형성은 다른 일반적인 대안이지만 더 많은 기술이 필요하며, 세부 사항은 모듈러에 의해 제공되어야 한다. 높은 수준의 디테일을 허용하고 복합 곡선을 재현할 수 없는 소수의 사진 식각 금속 키트가 있다.

스케일 모델은 종이 또는 카드 재고로도 만들 수 있다. 상용 모델은 주로 독일이나 동유럽의 출판사에 의해 인쇄되지만 인터넷을 통해 배포될 수 있으며, 일부는 이런 방식으로 무료로 제공된다.

제1차 세계 대전부터 1950년대까지 정적 모형 비행기들은 가벼운 무게의 대나무나 살사 나무로 만들어졌고 비행 모형과 같은 방식으로 휴지로 덮여 있었다. 이것은 제2차 세계대전의 시작을 통해 실제 비행기의 건설을 미러링한 시간 소모적인 과정이었다. 많은 모형 제작자들은 실제 항공기의 도면으로부터 모형을 만들 것이다.[2]

기성품 탁상용 모델에는 여행사와 항공기 제조사용 섬유유리로 생산된 모델뿐만 아니라 다이캐스트 금속, 마호가니, 수지, 플라스틱으로 만든 수집기 모델도 포함된다.

플라잉 모델

자유 비행 핸드 런칭 글라이더

일반적으로 에어로모더링으로 알려진 일부 비행 모델은 실물 크기의 항공기 축소 버전과 유사하며, 다른 비행 모델은 실제 항공기처럼 보이려는 의도가 없이 제작된다. 또한 새, 박쥐, 익룡의 모델도 있다. 축소된 크기는 모델을 통과할 때 공기가 어떻게 반응하는지 결정하는 모델의 레이놀즈 번호에 영향을 미치며, 필요한 제어 표면 크기 크기의 전체 크기 항공기와 비교했을 때 설계 변경을 요구하는 특정 에어포일 섹션의 안정성과 효율성은 상당히 다를 수 있다.

컨트롤

비행 모형 항공기는 일반적으로 세 가지 방법 중 하나를 통해 제어된다.

  • 자유 비행(F/F) 모형 항공기는 비행 전에 미리 설정해야 하는 제어 표면 이외의 제어되지 않으며, 높은 수준의 자연 안정성을 가져야 한다. 대부분의 무료 비행 모델은 무동력 글라이더 또는 고무로 작동된다. 이 유인 비행 [3]전이야
  • 제어선(C/L) 모형 항공기는 스트링 또는 와이어를 사용하여 손으로 또는 폴로 고정된 중앙 피벗에 모델을 테더링한다. 그 후 항공기는 한 케이블로 고정된 그 지점 주위를 원을 그리며 비행하며, 한 초는 엘리베이터와의 연결을 통해 피치 제어를 제공한다. 어떤 사람들은 스로틀을 제어하기 위해 세 번째 케이블을 사용한다. 많은 경쟁 부문들이 있다. 스피드 플라잉은 엔진 변위를 기준으로 등급으로 나뉜다. 등급 'D' 60 크기 속도 평면은 240km/h(150mph)를 초과하는 속도에 쉽게 도달할 수 있다.
  • 무선 제어 항공기는 모델의 수신자에게 신호를 전송하여 모델의 비행 제어를 전체 크기의 항공기와 유사하게 조정하는 서보를 작동시키는 송신기를 작동하는 제어기를 가지고 있다. 그러나 전통적으로 무선신호가 직접 제어하는 서보(servo)를 사용하지만, 현대적인 예는 비행통제 컴퓨터를 사용하여 모델을 안정시키거나 심지어 자율적으로 비행하는 경우가 많다. 이것은 특히 쿼드콥터의 경우에 해당된다.

건설

마이크로필름 커버를 갖춘 초경량 모델
키트에서 발포 비행 표면이 있는 1차 세계 대전 로얄 항공기 공장 S.E.5a의 비행 모델.

비행 모델 구조는 무게와 강도 모두 주요 고려사항이기 때문에 정적 모델 구조와 다를 수 있다.

비행모델은 금속의 사용이 제한되어 있지만 대형 항공기에서 건설 기술을 차용한다. 이것들은 빈티지 풀사이즈 항공기의 포머, 롱론, 스파르 및 갈비뼈를 복제하기 위해 발사와 같은 가벼운 목재의 얇은 널빤지를 사용한 프레임 또는 무게가 덜 나가는 더 큰 (일반적으로 동력) 모델에 나무 시트, 확장된 폴리스티렌 및 목재 베니어 등을 사용할 수 있는 프레임으로 구성될 수 있다. 그리고 나서 그것은 매끄럽게 밀봉된 표면이 주어지며, 보통은 항공기 마약과 함께 한다. 가벼운 모델의 경우 휴지를 사용한다. 대형 모델(일반적으로 동력 및 무선 제어)의 경우 플라스틱 필름 또는 열수축 합성 천을 덮는 열수축 또는 열수축이 모델에 적용된다. 마이크로필름 커버는 가장 가벼운 모델에 사용되며 옻나무 몇 방울을 몇 평방 피트의 물 위에 펴서 철사 고리를 들어 올려 얇은 플라스틱 필름을 만든다. 비행 모델은 키트에서 조립하거나, 계획에서 제작하거나, 완전히 처음부터 제작할 수 있다. 키트에는 일반적으로 다이 또는 레이저 절삭 목재 부품, 일부 성형 부품, 계획, 조립 지침 등 필요한 원료가 들어 있으며 비행 시험을 거쳤을 수 있다. 계획은 건축가가 직접 재료를 만들거나 찾아야 하기 때문에 좀 더 경험이 많은 제작자를 위한 것이다. 스크래치 건축업자들은 그들 자신의 계획을 세울 수 있고, 모든 재료의 출처를 스스로 정할 수 있다. 어떤 방법이든 문제의 모델에 따라 노동집약적일 수 있다.

취미의 접근성을 높이기 위해 일부 공급업체는 기존 키트의 경우 10-40시간 이상이 아니라 필요한 기술을 최소화하고 제작 시간을 4시간 미만으로 단축하는 ARF(Amery Ready to Fly) 모델을 제공한다. Ready To Fly (RTF) 무선 제어 항공기도 이용할 수 있지만, 모델 구축은 많은 사람들에게 있어 취미에 필수적이다. 더 많은 대중 시장 접근방식의 경우, 가벼운 거품(때로는 강화됨)에서 사출 성형된 폼은 실내 비행을 더 쉽게 할 수 있게 해주었고 많은 폼은 날개와 착륙 기어를 부착하는 것 이상을 필요로 하지 않는다.

글라이더스

전형적인 내부 구조를 보여주는 모델 글라이더

글라이더에는 연결된 발전소가 없다. 대형 아웃도어 모델 글라이더는 보통 무선으로 제어되는 글라이더로 동체 아래 고리 밑에 달린 고리에 부착된 선으로 바람을 거슬러 손으로 윈치를 하여 모델이 머리 위에 있을 때 선이 떨어지도록 한다. 다른 방법으로는 탄성 번지 코드를 사용한 캐터펄트 런칭이 있다. 날개 끝 손 발사 방식의 새로운 "discus" 스타일은 이전의 "javelin" 유형의 발사를 대체했다. 또한 지상 기반 전동 윈치, 핸드 토핑 및 두 번째 동력 항공기를 사용하는 견인 장치를 사용한다.

글라이더는 환경에서의 바람의 착취를 통해 비행을 지속한다. 언덕이나 경사는 종종 글라이더의 비행을 지탱할 공기의 상승기류를 생성한다. 이를 비탈면 급상승이라고 하며, 상승기류가 남아 있는 한 무선조종 글라이더는 공중으로 유지될 수 있다. 글라이더에서 높이를 얻는 또 다른 수단은 아스팔트 주차장과 호수 사이 등 지상의 온도 차가 만들어지는 따뜻한 상승 공기의 기둥인 보온성의 착취다. 뜨거운 공기가 글라이더를 싣고 올라간다. 동력항공기와 마찬가지로 항공기가 공중으로 이동할 때 날개의 작용으로 리프트를 얻지만 글라이더에서는 항공기가 가라앉는 속도보다 빠르게 상승하는 공기를 통해 비행함으로써 높이를 얻는다.

워커롱 글라이더는 조종사가 근접하게 뒤따르는 능선 리프트에서 비행하는 경량 모형 비행기다. 즉, 글라이더는 이동 조종사의 상승기류에서 치솟는 슬로프(제어 가능한 슬로프 상승 참조)이다.

동력원

프로펠러를 뒤로 돌려 고무 밴드(동체 안에 숨김)를 조이는 일반적인 고무 동력 모델, 여기서는 핸드크랭크(handcrank)로 한다.

동력 모델에는 항공기의 공기를 통한 추진력을 발휘하는 메커니즘인 탑재 발전소가 있다. 전기모터와 내연기관 등이 가장 보편적인 추진계통이지만, 다른 종류로는 로켓, 소형 터빈, 펄스제트, 압축가스, 장력을 탑재한(뒤틀린) 고무밴드 소자가 있다.

고무

자유 비행 모델에 동력을 공급하는 가장 오래된 방법은 1871년의 알퐁스 페노우드의 탄성 모터(또는 확장 가능한 모터)로, 본질적으로 비행 전 장력을 더하기 위해 꼬여 있는 긴 고무 밴드다. 그것은 어린이 장난감에서부터 경쟁 모델에 이르기까지 모든 것에서 발견되는 가장 널리 사용되는 발전소다. 탄성은 단순함과 내구성을 제공하지만 작동 시간이 짧으며, 완전히 감긴 모터의 초기 높은 토크는 안정적 출력으로 안정화되기 전에 급격히 감소하며, 마지막이 풀리고 전원이 완전히 떨어질 때까지 감소한다. 그것을 효율적으로 사용하는 것은 경쟁적인 자유 비행 고무 비행의 도전 중 하나이며, 가변 피치 프로펠러, 타이머에 의해 제어되는 차동 날개 및 테일플레인 발생과 방향타 설정이 토크 관리에 도움이 되었다. 또한 대회 수업에는 보통 운동량 제한이 있다. 그럼에도 불구하고, 모델들은 거의 1시간의 비행을 달성했다.[4][5]

압축 가스

저장된 압축 가스, 일반적으로 이산화탄소(CO2)는 풍선을 채운 다음 방출하는 것과 유사한 방식으로 간단한 모델에 동력을 공급할 수 있다. 압축된2 CO는 프로펠러를 회전시키기 위해 팽창 엔진에 동력을 공급하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 엔진은 속도 제어와 다중 실린더를 통합할 수 있으며, 경량 무선 제어 항공기에 동력을 공급할 수 있다. 가스파린과 모델라는 최근 두 개의 CO2 엔진 제조사다. CO는2 고무와 마찬가지로 열을 발생시키지 않기 때문에 "콜드" 파워로 알려져 있다.

증기는 고무 파워보다 더 오래되었고, 항공 역사에 많은 기여를 한 고무와 마찬가지로 지금은 거의 사용되지 않는다. 1848년, 존 스트링펠로우는 영국 서머셋의 샤드에서 증기 구동 모델을 날렸다. 새뮤얼 피에르폰트 랭글리는 긴 비행을 하는 증기 동력과 내연 동력 모델을 만들었다.

남작 조지 케이리 경은 1807년, 1819년, 1850년에 내연 화약과 외연 화약을 연료로 하는 모형 항공기 엔진을 만들고 날았다. 이것들은 크랭크도 없고 프로펠러 대신 작동하는 오리토프터 같은 날개도 가지고 있었다. 그는 이 연료가 유인 항공기에 너무 위험할 수 있다고 추측했다.

내연소

"자이언트 스케일" 18피트 6인치(5.64m) 날개판 록히드 C-130 헤라클레스 무선 제어 비행 모델에는 4개의 내부 연소 엔진이 탑재되어 있다. 5명의 승무원이 비행을 하고 그것을 유지한다.
주요 기사: 모델 엔진

크고 무거운 모델의 경우 가장 인기 있는 발전소는 예열 플러그 엔진이다. 야광 엔진은 느리게 연소되는 메탄올, 니트로메탄, 윤활유(카스터 오일 또는 합성 오일)가 혼합되어 연료가 되는데, 이 혼합물은 야광 연료로 미리 혼합되어 판매되고 있다. 예열 엔진은 외부 시동 메커니즘이 필요하며, 예열 플러그는 연료가 시동할 수 있을 정도로 뜨거워질 때까지 가열해야 한다. 왕복 실린더는 엔진의 기본 출력인 회전 크랭크축에 토크를 가한다. 선형 운동을 회전 운동으로 변환하여 일부 전력이 손실되고 열과 연소되지 않은 연료가 발생하므로 효율이 낮다.

모형 항공기 엔진

이 값은 엔진 변위에 의해 정격되며 0.01 cu in (0.16 cc)부터 1.0 cu in (16 cc)까지 범위가 지정된다. 가장 작은 엔진은 3.5인치(8.9cm)의 프로펠러를 30,000rpm 이상으로 회전시킬 수 있고, 큰 엔진은 10–14,000rpm으로 회전할 수 있다.

가장 간단한 야광은 2행정 사이클을 사용한다. 이러한 엔진은 저렴하며 모든 야광 엔진 중에서 가장 높은 중량 대 출력 비율을 제공하지만, 소음이 심하고 상당한 팽창 챔버 머플러를 필요로 하기 때문에 튜닝이 가능하다. 포핏 밸브를 사용하든, 드물게 회전식 밸브를 사용하든, 4행정 사이클 예열 엔진은 연료 효율이 더 높지만, 유사한 2행정 엔진에 비해 적은 전력을 공급한다. 그들이 전달하는 전력은 더 가벼운 무게, 더 높은 드래그 에어프레임(예: 양전차)을 위해 더 큰 직경의 프로펠러를 돌리는 데 더 적합하다. 4행정 엔진은 현재 2행정 엔진보다 조용하고 수평으로 반대되는 쌍둥이와 방사형 엔진 구성으로 사용할 수 있어 인기가 높다. 다양성에는 다중 실린더 엔진, 스파크 점화 가솔린 작동, 카뷰레터 디젤 작동 및 가변 압축 비율 엔진이 포함된다. 디젤은 내구성과 높은 토크를 선호하며, 주어진 용량의 경우 예열 엔진보다 더 큰 프로펠러를 "스윙"할 수 있다. 모형 항공기 엔진의 국내 제조는 그 자체로 취미다.

제트기와 로켓

미니어처 제트 터빈

초기 "제트" 스타일의 모형 항공기는 다중 블레이드 프로펠러 덕트 팬을 사용했으며, 내부 덕트 구조로 대개 동체에 있었다. 팬은 일반적으로 높은 RPM에서 2행정 엔진에 의해 구동되었다. 일반적으로 (6.6 ~ 14.7 cc) 변위가 0.40 ~ 0.90 cu였지만, 일부 변위는 (0.80 cc) 0.049 cu만큼 작았다. 이 팬 인 튜브 디자인은 전기 동력 제트기에 성공적으로 채택되었고, 현재 예열 엔진 동력 덕트 팬 항공기는 드물다. 소형 제트 터빈 엔진은 현재 상업용 항공기에서 발견되는 터보젯 엔진의 단순화된 버전과 유사하지만 레놀드의 숫자가 작용함에 따라 축소되지 않는 취미주의 모델에 사용된다. 취미가 발달한 최초의 터빈은 1980년대에 개발되어 비행되었지만 최근에야 상업적인 예를 쉽게 이용할 수 있게 되었다. 터빈은 전문화된 설계와 정밀 제조가 필요하며, 일부는 자동차 엔진 터보차저 유닛으로 제작되었다. 터빈으로 움직이는 항공기를 소유하거나 운영하는 것은 엄청나게 비싸고, 많은 국가 에어로모딩 클럽들은 회원들이 안전하게 사용할 수 있도록 인증을 받아야 한다.[6] V-1 비행폭탄형 펄스제트 엔진도 기존의 야광 엔진보다 작은 패키지에 더 많은 추력을 제공하므로 사용되어 왔으나, 소음 수준이 매우 높아 널리 사용되지 않으며, 일부 국가에서는 불법이다.

로켓 엔진은 때때로 글라이더와 돛대를 올리기 위해 사용되며, 가장 일찍 만들어진 로켓 모터는 1950년대로 거슬러 올라간다. 이것은 재사용 가능한 케이스와 심지 퓨즈에 의해 점화되는 고체 연료 알갱이를 사용한다. 플라이어들은 또한 10초 미만의 짧은 전력을 제공하기 위해 1회용 모델 로켓 엔진을 사용할 수 있다. 일부 국가의 정부 제한으로 인해 로켓 추진이 드물어졌지만, 이는 많은 곳에서 완화되었고 사용이 확대되고 있었지만, "흡연 생산 장치"에서 "화재"로 재분류하는 것은 그들을 다시 얻기 어렵게 했다.

전력

WW1 이전 시대의 작은 전기 동력 모델 블리어트 XI

전기로 움직이는 모델은 전기 공급원에 의해 구동되는 전기 모터를 사용한다. 1970년대부터 모델에 전력이 사용되기 시작했지만, 그 원가는 보다 효율적인 배터리 기술과 브러시리스 모터를 사용할 수 있게 된 1990년대 초반까지 광범위한 사용을 지연시켰고, 모터, 배터리, 제어 시스템의 비용은 급격히 떨어졌다. 현재 전력은 소형 및 경량인 파크 플라이어 및 3D 플라이어 모델로 선호되고 있으며, 여기서 전력은 가스 엔진에 비해 효율과 신뢰성이 뛰어나고, 유지보수와 잡음이 적고, 조용한 비행과 거의 즉각적인 스로틀 반응을 제공한다.

최초의 전기 모델은 브러시드 직류 모터와 니켈 카드뮴(NiCad) 충전용 셀을 사용했는데, 이 셀은 비행 시간이 5분에서 10분 정도 되는 반면, 비교 가능한 야광 엔진은 비행 시간의 두 배를 제공했다. 이후 전기 시스템은 보다 효율적인 브러시리스 DC 모터와 더 큰 용량의 니켈 금속 하이드라이드(NiMh) 배터리를 사용하여 비행 시간을 상당히 개선했다. 코발트와 리튬 폴리머 배터리(LiPoly 또는 LiPo)는 전기 비행 횟수가 야광엔진을 능가하도록 허용하고 있으며, 보다 견고하고 내구성이 뛰어난 코발트 없는 리튬 철 인산염 배터리도 인기를 끌고 있다. 태양열 발전은 R/C 취미 생활자들에게도 실용적이 되었고, 2005년 6월 캘리포니아에서 48시간 16분의 기록적인 비행이 이루어졌다. 이제 20파운드(9.1 kg) 이하의 대부분의 모델에 전력으로 기존 동력원과 같거나 낮은 비용으로 전력을 공급할 수 있게 되었다.

추진형식

전기, 내연 및 고무밴드 동력 모델을 포함한 대부분의 동력식 모형 항공기는 나사를 회전시켜 추력을 발생시킨다. 프로펠러는 가장 흔히 사용되는 장치다. 프로펠러는 날개와 같은 날개 부분에 의해 발생하는 리프트로 인해 추력을 발생시켜 공기를 뒤로 밀어낸다.

프로펠러

큰 직경과 낮은 피치 프로펠러는 낮은 비행 속도에서 더 큰 추력과 가속을 제공하는 반면, 작은 직경과 높은 피치 프로펠러는 더 높은 최대 속도를 위해 가속력을 희생한다. 건설업자는 모델과 일치하는 프로펠러 중에서 선택할 수 있지만 일치하지 않는 프로펠러는 성능을 저하시킬 수 있으며, 너무 무거우면 발전소에 과도한 마모를 야기할 수 있다. 모델 항공기 프로펠러는 대개 직경 × 피치(인치)로 지정된다. 예를 들어, 5 x 3 프로펠러의 지름은 5인치(130 mm)이고 피치는 3인치(76 mm)이다. 투구는 프로펠러가 고체 매질에서 한 바퀴를 돌면 전진하는 거리다. 블러드 프로펠러 2개와 3개가 가장 흔하다.

프로펠러에 에너지를 전달하기 위해 세 가지 방법을 사용한다.

  • 직접 구동 시스템에는 프로펠러가 엔진의 크랭크축 또는 구동축에 직접 부착되어 있다. 이 배치는 프로펠러와 발전소가 모두 유사한 rpms에서 피크 효율에 가깝게 작동할 때 선호된다. 직접 구동은 연료 동력 엔진에서 가장 흔하다. 극히 드물지만, 일부 전기 모터는 충분히 높은 토크와 낮은 속도로 설계되고 직접 구동도 활용할 수 있다. 이러한 모터는 일반적으로 아웃런너라고 불린다.
  • 감속 구동은 기어를 사용해 축 rpm을 줄여 모터 회전 속도가 훨씬 빠를 수 있다. 기어비가 높을수록 프로펠러는 회전 속도가 느려지고, 이 또한 대략 같은 비율로 토크를 증가시킨다. 이는 대형 모델과 비정상적으로 큰 프로펠러를 가진 모델에서 흔히 볼 수 있다. 감속 구동력은 발전소 및 프로펠러와 각각의 최적 작동 속도를 일치시킨다. 게이드 프로펠러는 내연기관에서는 드물지만 대부분의 전기모터가 극히 빠르게 회전하지만 토크가 부족하기 때문에 전기모터에서는 흔히 볼 수 있다.
  • 크랭크축의 절반 속도로 달리는 4행정 엔진의 크랭크축이 아닌 캠축에 프로펠러를 부착하면 내장 2:1 기어 감속률을 얻을 수 있다.[7]

덕트형 팬

덕트형 팬은 원통형 덕트 또는 튜브에 감싸여 있는 다중 블레이드 프로펠러로 제트 엔진과 동일한 공간에 장착될 수 있다. 그것들은 최근 전기비행 기술의 개선으로 일반화되었을 뿐이지만, 전기와 액체 연료 엔진 모두에 사용할 수 있다. 모형 항공기는 이제 단일 제트 터빈 비용보다 저렴한 비용으로 4개의 전기 덕트 팬을 장착할 수 있어 다중 엔진 항공기의 적절한 모델링을 가능하게 한다. 덕트형 프로펠러에 비해 덕트형 팬은 동일한 면적에 대해 더 많은 추력을 발생시키며, 덕트형 팬 프로펠러로 가능한 높은 RPM이 주된 이유로 전기식 덕트형 팬 비행기로 최대 200mph(320km/h)의 속도를 기록하였다. 덕트형 선풍기는 제트 엔진의 외관을 모방하는 제트 항공기의 스케일 모델에서 인기가 있지만 비스케일 모델과 스포츠 모델, 심지어 경량 3D 플라이어에서도 발견된다.

벌새와 비슷하게 만들어진 작은 오리톱터

기타

날개 구조의 움직임은 살아있는 새들의 날개짓을 모방하여 추력과 양력을 모두 생산한다.

경기

세계 경기는 다음과 같은 등급에서 FAI가 주최한다.

  • 등급 F – 모형 항공기
    • F1(x) – 자유 비행(A,B,C,D,E,G,H,P,Q)
    • F2(x) – 제어 라인(A,B,C,D,E)
    • F3A – 무선 제어 에어로바틱스
    • F3B – 무선 제어 급증(다중 작업)
    • F3C – 무선 제어 헬리콥터
    • F3D – 주탑 레이싱
    • F3F – 무선 제어 급상승(경사)
    • F3J – 무선 제어 급증(기간)
    • F3K – 핸드 론치 글라이더
    • F3M – 대형 무선 제어 에어로바틱스
    • F3P – 무선 제어 실내 에어로바틱스
    • F5B – 전기 모터 글라이더 – 다중 작업(교대 연도에만 유지)
    • F5D – 전자식 주탑 레이싱
    • F5J – 전기 모터 글라이더 – 열 지속 시간
    • FAI – 드론 레이싱(F3U)
  • 클래스 S – 우주 모델
  • U급 – 무인항공기

자유 비행(F1)

웨이크필드 골드 챌린지 컵은 기증자인 로드 웨이크필드(Lord Wakefield)를 위해 명명된 국제 모델링 대회로 1911년 7월 5일 영국 크리스탈 팰리스에서 처음 열렸다. 1912년, 1913년, 1914년에 대회가 있었다. 모델 항공 엔지니어 협회(SMAE)가 웨이크필드 경에게 국제 대회를 위한 새로운 더 큰 은 트로피를 달라고 접근한 1927년까지 어떤 대회도 다시 열리지 않았다. 이 트로피는 현재의 웨이크필드 국제컵으로 1928년에 처음 수여되었다. SMAE는 FAI가 인수하는 1951년까지 국제대회를 조직했으며, 이후 FAI 세계자유비행선수권대회 고무파워 부문 수상이 이뤄졌다. FAI 자유비행(F1) 등급은 다음을 포함한다.

  • F1A – 글라이더
  • F1B – 확장 가능한(러버 밴드) 모터가 장착된 모형 항공기 – 웨이크필드 트로피
  • F1C – 동력 모델 항공기(연성 구동 2.5cc(0.15cu in))
  • F1D – 실내 모형 항공기
  • F1E – 자동 스티어링 기능이 있는 글라이더
  • F1N – 실내 수동 발사 글라이더
  • F1P – 파워 모델 항공기(결합 동력 1.0cc)
  • F1Q – 전력 모델 항공기
  • F1G – 확장 가능한(러버 밴드) 모터를 갖춘 항공기 모델 « Coupe d'hiver »(제공)
  • F1H – 글라이더(잠정)
  • F1J – 동력 모델 항공기(잠재) (결합 동력 1.0 cc(0.061 cu in))
  • F1K – CO2 모터로 항공기 모델링(잠정)
  • F1L – 실내 영역 EZB 모델 항공기(제공)
  • F1M – 실내 모형 항공기(잠정)
  • F1R – 실내 모델 항공기 "Micro 35"(잠정)
  • F1S – 소형 전력 모델 항공기 "E36"

제어 라인(F2)

주요 기사: 제어선
F2C 클래스 컨트롤 라인 모델

미국에서는 U-Control이라고도 불리는데, 고 짐 워커(Jim Walker)가 종종 한 번에 3개의 모델을 날리는 것을 개척했다. 일반적으로 모델은 원을 그리며 비행하며 조종사가 두 개의 얇은 강철 와이어에 연결된 핸들을 잡고 중앙에서 조종한다. 전선은 비행기의 안쪽 날개 끝을 통해 핸들 이동을 항공기 승강기로 변환하는 메커니즘으로 연결돼 항공기 피치 축을 따라 기동할 수 있다. 조종사는 직립 수평 비행을 위해 시계 반대 방향으로 움직이는 모델을 따라갈 것이다.

기존의 제어 라인 시스템의 경우 제어 기능을 제공하기 위해 라인 내 장력이 필요하다. 라인 장력은 주로 원심력에 의해 유지된다. 라인 장력을 높이기 위해 다양한 방법으로 모델을 제작하거나 조정할 수 있다. 방향타 오프셋 및 추력 벡터링(엔진을 바깥쪽으로 기울임)으로 모델을 바깥쪽으로 흔들 수 있음. 선들이 날개를 빠져나가는 위치는 선들의 공기역학적 드래그 경향을 보상하여 모델 인보드에 좌우될 수 있다. 바깥 날개의 무게, 바깥 날개의 무게보다 길거나 더 많은 리프트를 가진 안쪽 날개의 무게, 그리고 왼쪽 회전 프로펠러의 토크(또는 시계방향으로 비행)는 모델을 바깥쪽으로 굴리는 경향이 있다. 날개 팁 중량, 프로펠러 토크, 추력 벡터링 등은 모델이 천천히 진행 중일 때 더 효과적이며, 방향타 오프셋 등 공기역학적 효과는 빠르게 움직이는 모델에 더 큰 영향을 미친다.

도입 이후 콘트롤 라인 플라잉은 경쟁 스포츠로 발전했다. 콘트롤 라인 모델에는 스피드, 에어로바틱스(AKA 스턴트), 레이싱, 네이비 캐리어, 벌룬 버스트, 스케일, 컴뱃 등이 있다. 기본 이벤트에는 엔진 크기 및 유형별 구분, 기술 범주, 모델 설계 연령 등 다양성이 있다.

이 행사는 주로 미국에서 시작되었고, 후에 국제적으로 사용되도록 각색되었다. 미국 대회 규정은 모델 항공 아카데미에서 구할 수 있다. 국제규정은 국제연맹(FAI)에 의해 정의된다. World Championships are held semiannually throughout the world, most recently in 2008 in France, with a limited slate of events – special varieties of Racing (F2C or "Team Race"), combat (F2D), and speed (F2A), all limited to engines displacing 0.15 cu. in (2.5cc), and Stunt (F2b) which is essentially unlimited with regard to design and size.

CIAM(FAI Aeromodeling Commission)은 F2 Control Line 범주에 대해 이 클래스를 설계했다.

F2A
CL 스피드
F2B
CL 에어로바틱스
F2C
CL 팀 레이싱

국제 레이싱 클래스는 F2C(F2 = Control-line, C=레이싱) 또는 팀 레이스라고 한다. 조종사와 정비사가 팀으로 참가해 타맥이나 콘크리트 표면 위를 370g(13온스) 65cm(26인치)의 작은 날개판 준스케일 레이싱 모델을 날린다. 선 길이는 15.92m(52.2ft)이다.

3명의 조종사, 그리고 정비사 팀이 같은 원 안에서 동시에 경쟁하며, 그 목적은 정해진 코스를 최대한 빨리 끝내는 것이다. 탱크 크기는 7 cc(0.43 cu in)로 제한되며, 레이스 도중 2~3개의 급유 핏 스톱이 필요하다.

정비공은 표시된 비행원 바깥의 구덩이 지역에 서 있다. 엔진이 시동되고 모델이 시동 신호로 해제된다. 재급유를 위해, 조종사는 계획된 랩 수 후 빠른 하강 엘리베이터 이동으로 연료 차단을 작동시켜 모델이 50km/h(31mph)의 최적의 속도로 정비사에게 접근할 수 있도록 할 것이다. 정비사는 날개 옆에서 모델을 잡고 호스와 핑거 밸브로 가압된 캔에서 탱크를 채운 다음 손가락으로 프로펠러를 돌려 엔진을 재시동한다. 피트스톱은 일반적으로 3초도 걸리지 않는다.

코스는 6.2mi(10km)이며, 100바퀴를 돈다. 비행 속도는 약 200km/h(120mph)로, 이는 조종사들이 약 1.8초 후에 한 바퀴를 돌 것이라는 것을 의미한다. 원심력에 의한 라인 당김은 19파운드힘(85 N)이다. 추월 모델은 느린 모델의 경쟁 조종사들의 머리 위로 조종될 것이다.

6강, 9강, 12강 등 6강, 9강, 12강 등 2개 팀이 4강에 진출하고, 4강에서 가장 빠른 3개 팀이 결승에 진출해 더블코스를 넘긴다. 단일 실린더 2행정 디젤 압축 점화 엔진은 최대 2.5cc(0.15cuin)까지 사용할 수 있다. 세계 챔피언쉽 레벨에서 경쟁자들이 그들만의 엔진을 설계하고 만드는 것은 흔한 일이다. 출력전력은 25,000 rpm에서 0.8 hp(0.60 kW)에 근접한다.

F2D – CL 컴뱃

CLASS F2D - Control Line Battle Model Aircraft - 두 명의 조종사가 경쟁하며, 4명의 조종사가 구덩이에 있다. 항공기는 가볍고 매우 둔해서 공중에서 빠르게 기동할 수 있다. 각각 8ft 2인치(2.5m) 크레페 종이 스트림러가 3m(9.8ft) 스트링으로 항공기 후면에 부착되어 있다. 각 조종사는 프로펠러나 날개로 다른 항공기의 스트리머를 자르려고 할 때만 공격한다. 각 컷마다 100점을 득점한다. 매초 모델은 공중에서 1점을 획득하고 경기는 출발 심판의 신호로부터 4분 동안 진행된다. 200km/h에 가까운 속도에서 실수는 종종 충돌 손상으로 이어지기 때문에 매 경기마다 2대의 항공기가 허용된다. 정비사들은 충돌에 대비하여 신속히 두 번째 항공기를 출발시키고 스트리머를 예비모델로 이송한 후 진수할 것이다. 동작이 너무 빨라서 관찰자가 스트리머의 컷을 놓칠 수도 있다. 두 번째 패배로 경쟁자가 없어지고, 마지막 비행사가 여전히 승리한다. FAI 항공모듈링위원회(CIAM)

무선 제어 비행(F3)

F3A
RC 곡예비행기
F3B
RC 멀티 태스킹 글라이더
F3C
RC 곡예 헬리콥터
F3D
RC 주탑 레이싱 항공기

주탑경주는 주탑의 항로를 비행하는 무선조종 모형항공기의 공중경주를 말한다.[8] 이 스포츠는 본격적인 레드불 에어 레이스 월드 시리즈와 비슷하다.

F3F
RC 경사 상승 글라이더
F3J
RC 열 지속 시간 글라이더
F3K
RC 핸드 론치 글라이더
F3M
RC 대형 곡예비행기
F3N
RC 프리스타일 곡예비행헬기
F3P
RC 실내 곡예비행기
F3H
RC 치솟는 크로스컨트리 글라이더
F3Q
RC 에어로-토우 글라이더
F3R
RC 주탑 레이싱 유한기술 항공기
F3S
RC 제트 항공
F3T
RC 세미스케일 주탑 레이싱(제어된 기술 항공기 포함)
F3U
RC 멀티로터 FPV 레이싱

FAI 드론 레이싱 월드컵은 F3U급(라디오 컨트롤 멀티로터 FPV 레이싱)이다. 이것은 정신적 노력과 큰 상금을 포함하는 매우 경쟁적인 활동이다.

주요기사 : 드론 레이싱

모델 공기역학

경연대회 우승 종이 글라이더
참고 항목: 비행 역학

항공기의 비행 거동은 항공기가 건설되는 규모, 공기의 밀도 및 비행 속도에 따라 달라진다.

아음속에서는 이들 사이의 관계가 레이놀즈 수로 표현된다. 동일한 레이놀즈 번호로 서로 다른 스케일의 두 모델이 비행하는 경우, 기류는 유사할 것이다. 예를 들어, 대형 크래프트보다 낮은 속도로 비행하는 소형 모델처럼 레이놀즈 수가 다른 경우, 기류 특성은 크게 다를 수 있다. 이것은 정확한 축척 모델을 불안정하게 만들 수 있으며, 어떤 식으로든 모델을 수정해야 한다. 예를 들어, 낮은 레이놀즈 수에서 비행 스케일 모델은 보통 대형 프로펠러를 필요로 한다.

기동성은 규모에 따라 달라지며 안정성도 중요해진다. 제어 토크는 레버 암 길이에 비례하는 반면 각 관성은 레버 암의 제곱에 비례하므로 크기가 작을수록 항공기 또는 다른 차량이 제어 입력 또는 외부 힘에 반응하여 더 빨리 회전한다.

이에 따른 한 가지 결과는 일반적으로 모델들은 피치와 요의 급격한 변화에 저항하면서 추가적인 세로 방향 안정성이 요구된다는 것이다. 조종사가 불안정한 항공기를 조종할 수 있을 정도로 빠르게 반응하는 것은 가능하지만, 동일한 항공기의 무선 제어 스케일 모델은 안정성을 위해 꼬리 표면과 날개 부분과 같은 설계 조정이나 인공 안정성을 제공하는 항전기로만 비행이 가능할 것이다. 자유 비행 모델은 정적 및 동적 안정성을 모두 가져야 한다. 정적 안정성은 이미 설명한 피치 및 요의 갑작스러운 변화에 대한 저항이며, 일반적으로 수평 및 수직 꼬리 표면과 전방 무게중심에 의해 제공된다. 동적 안정성은 제어 입력 없이 직선 및 수평 비행으로 복귀할 수 있는 능력이다. 세 가지 동적 불안정 모드는 피치(푸고이드) 진동, 나선형 및 더치롤이다. 너무 짧은 기체에 수평 꼬리 부분이 너무 큰 항공기는 상승과 다이빙이 증가하는 푸고이드 불안정성을 가질 수 있다. 자유 비행 모델에서, 이것은 보통 초기 상승의 끝에 멈춤이나 고리를 초래한다. 강하 또는 스윕 백이 불충분하면 일반적으로 나선 회전이 증가하게 된다. 너무 많은 diedral이나 sweepback은 일반적으로 더치롤을 유발한다. 이 모든 것은 모양과 무게 분포의 세부사항뿐만 아니라 척도에 따라 달라진다. 예를 들어, 여기에 보이는 종이 글라이더는 작은 종이로 만들어졌을 때 대회 우승자지만, 약간만 부풀렸을 때 네덜란드 롤로 좌우로 움직인다.

참고 항목

각주

  1. ^ Scott Mayerowitz, AP Airlines Writer (18 March 2015). "Airline world's tiny secret: infatuation with model planes". USA TODAY.
  2. ^ "Building a 1948 Model Airplane Kit". www.jitterbuzz.com.
  3. ^ "Model Flying Machines". geocities.com. Archived from the original on 28 October 2009.
  4. ^ 상업용 고무 시험 – R.J. North, Model Aircraft 매거진
  5. ^ "Archived copy". Archived from the original on 29 June 2008. Retrieved 23 October 2007.CS1 maint: 제목으로 보관된 복사본(링크)
  6. ^ AMA. "AMA Documents – Turbines". AMA. Retrieved 5 October 2012.
  7. ^ Keith Lawes. "The Rotating Cylinder Valve 4-stroke Engine (SAE Paper 2002-32-1828)" (PDF). Archived from the original (PDF) on 12 November 2011. Retrieved 3 January 2012.
  8. ^ "National Miniature Pylon Racing". nmpra.net. NMPRA. Retrieved 6 July 2015.

참조

  • RCadvisors Model Plane Design Made Easy, Carlos Reyes, RCadvisor.com, Albukerque, New Mexican, 2009. ISBN 9780982261323 OCLC 361461928
  • 1967년 제리 맨더, 조지 디펠, 하워드 고스게, 사이먼과 슈스터가 쓴 위대한 국제 종이 비행기 책 ISBN 0671289918 OCLC 437094
  • Martin Simons, Swanley: Nexus Special Interests, 1999년 제작한 항공기 항공 역학 모델 제4판 ISBN 1854861905 OCLC 43634314
  • 1960년 뉴욕 하퍼의 Keith Laumer가 만든 플라잉 모형 비행기 설계 및 제작 방법. 1970년 2차 개정판. OCLC 95315
  • Horst O에 의한 내연기관 엔진의 중세. 하든버그, SAE, 1999. ISBN 0768003911 OCLC 406327
  • 1941년 뉴욕 제이 출판사 찰스 햄프슨 그랜트의 모형 비행기 설계와 비행 이론 OCLC 1336984
  • Mike Kelly가 쓴 <구름을 뒤로 빼라>, Limerick Writers' Centre Publishing, 2020년 아일랜드. ISBN 9781916065383