万博士的航空讲堂提高篇(7)

十一、遥控设备使用注意事项

遥控设备是模型中的重要电子设备，用于模型爱好者对模型进行操纵。下面简单介绍一下遥控设备的基本知识及使用注意事项。

1. 遥控设备的种类

模型遥控设备种类较多，用途配置也各不相同，通常可按通道数量进行分类。所谓“通道”，通俗地讲就是用来控制模型某一项功能的“道路”，比如说油门、升降舵、方向舵、副翼等，都分别需要用一个通道来控制。2～3通道的遥控设备多为车模船模使用（图1），4通道以上的遥控器则多为空模使用（图2），而目前市销的高端遥控器通道数可达十几个（图3、图4）。车船模型遥控器与航空模型遥控器二者在性能、配置、功能上存在着本质性的差异，不可混淆。

我们日常用的模型遥控设备均为比例遥控设备。所谓比例遥控就是按比例控制模型某一个机构（如升降舵）的运动。这点可用驾驶车辆来说明：车辆行驶的速度与油门踏板被踩踏深度息息相关，被踩得越深车的速度越快。方向也类似，方向盘打得越多，转向的角度就越大。同样，比例遥控操纵杆的动作量越大、舵机行程的动作就越大；操作杆只有轻微动作、舵机也就只有轻微的动作。

遥控设备除了有比例通道进行比例操纵外，还有开关通道进行开与关的操纵。

2. 遥控设备的基本组成（图5）

遥控设备的基本组成包括：发射机、接收机和舵机，一般一个舵机要占用一个通道。另外，还有给它们供电的电源和开关，电源大多使用充电电池，有镍镉、镍氢、锂电池之分。这些器件就组成了一套遥控设备。

1）发射机

发射机用来将操纵者的手指动作转换为带有控制信息的无线电信号，并以电磁波的形式向空中发射。除了基本功能之外，一些高级发射机还应用了先进的微电脑科技并配有大的液晶显示屏，可显示工作状态或设定辅助功能，如调整舵角大小、设置行程曲线、计算时间，甚至进行发动机转速和温度等参数的双向传输等。

2）接收机

接收机用来接收发射机发出的无线电信号并给舵机发出指令。由于接收机被装在模型上，一般都做得很小巧。普通接收机比一个火柴盒还要小，重量仅十几克，而超小型接收机更是只有一枚硬币大小、几克重。但它们却有着很高的灵敏度，能接收近千米外发射来的无线电信号。接收机一般都要与发射机配套使用。

3）舵机

舵机的作用是把接收机收到的电信号转换成相应的机械动作。舵机根据不同用途又可分为普通舵机、强力舵机和微型舵机。舵机的响应速度和扭矩是舵机最重要的两个基本参数。普通的模型飞机本身自重不大，飞行速度也不是很快，选用普通舵机就能满足使用要求。但如果是竞赛用的模型，速度快、负载也大，要求就要高一些了，可以选用响应速度更快、扭矩更高的强力舵机。微型舵机在一些小的模型上使用，扭矩比较小，响应速度也不太快。

3. 遥控设备的频率

遥控模型使用的遥控设备，其工作频率一般都在业余无线电波段内。所谓“频率”，如“40MHz或72MHz”，就是控制信号的“载波”的频率，而“载波”，可形象地比喻为控制信号的“运输工具”。

上面所说的“频率”，其实指的是遥控设备所能接受的频率范围，也就是“频段”。它由设备所使用的内部元器件的参数所决定，一般不能更改。在使用中可以更改的是“频点”，即频率数值小数点之后的数字，如“72.810”中的810。这是通过与遥控设备配套的“晶振”（图6）实现的。

设置多个频点的目的是为了使多人同时使用遥控设备不至于相互干扰，否则模型就会像一只无头苍蝇，到处乱冲乱撞，导致“车毁机亡”，使爱好者蒙受不必要的损失。为了防止同频干扰，遥控设备的使用频率是有一定系列的。根据国家信息产业部2003（53）号文《关于无线电模型遥控器使用频率的通知》的规定：

1）我国航空模型遥控器的使用频点：

40 MHz频段为：40.77 MHz，40.79 MHz，40.81 MHz，40.83 MHz，40.85 MHz，共5个频点。

72 MHz频段为：72.13 MHz，72.15 MHz，72.17 MHz，72.19 MHz，72.21 MHz，72.79 MHz，72.81 MHz，72.83 MHz，72.85 MHz，72.87 MHz，共10个频点。

2）各类型模型遥控器的主要技术指标：

发射功率：< 750mW。

频率容限：26～27MHz频段的模型遥控器 < 100ppm； 40MHz和72MHz频段的模型遥控器< 30ppm。

杂散发射限值： < 0.75mW。

此外，模型遥控器必须为单向控制器，禁止在模型上设置无线电发射设备。

为保证航空无线电台（站）电磁环境的要求，禁止在以机场跑道中心点为圆心、半径5 000米的区域内，使用各类型模型遥控器。

模型遥控器不得发射语音通信信号。

3）2.4G遥控设备

目前，频率更高（2.4G）的遥控设备，已不再使用“晶振”，而且具有自动选择频点的功能。在遥控安全问题日益严竣的背景下出现的2.4GHz遥控器，很好地解决了遥控安全性和其他方面的问题。因此在短短几年内，90%以上的模型爱好者都换用了2.4G遥控设备。而40Mhz和72Mhz这类定频遥控设备则慢慢退出了舞台。2.4GHz技术属于微波领域，最早应用于无线音频传输。

4）2.4G无线电通信技术的特点：

a. 频率高，依托微电脑自动规划频点，不需要利用晶体来设定频率。

b. 同频几率小，在许多遥控设备一起使用、一起工作的情况下，可以自动让频、跳频，以避免相互干扰。

c. 功耗低，不需要晶体作为频率控制的零件，功耗大大降低。

d. 体积小，由于控制波长很短，因此发射和接收天线也很短（图7），一定程度上缩小了遥控设备的体积。

e. 反应迅速、控制精度高。

然而，尽管2.4G遥控设备很好地解决了同频干扰的问题，但因其独特的无线电特性，也出现了一些问题，值得注意。由于发射信号的波长很短，微波的直线性很好，控制信号避让障碍物的性能变差。因此，在控制模型的过程中，发射天线应与接收天线有效地形成直线，以尽量避免遥控模型与发射机之间有大的障碍物。

4. 遥控设备的安装使用

无论怎样高级的设备，要想可靠地工作都必须正确地使用与维护。下面从几个方面简单介绍其使用要领。

1）做好电源检查及充电

确保接收机、发射机的电池是满电状态。通常情况下，发射机为9.6～12V，接收机为4.8～6V。但因各品牌遥控设备的标称电压并不相同，所以应根据实际标称电压进行测量。测量时，推荐使用带负载的专用测电器。

2）开机检查

首先将发射机天线全部拉出，打开电源开关。再将接好舵机的接收机电源接通，这时舵机应回到中立位置；拨动操纵杆和微调手柄，相应舵机会有动作，各通道也不互相干扰。这说明发射机和接收机工作基本正常。如果舵机声音均匀、转动平稳、没有卡点，加上适当负载后转动速度也没有明显变化，则可以初步断定舵机工作也是正常的。

3）拉距离实验

将接收机天线水平展开，发射机天线收至最短（2.4G不需拉天线，但要进入低功率发射的测距模式），手持遥控器指向接收机位置，走40～50米距离，如舵机没出现明显跳舵或卡涩即为正常。而所谓工作正常的标准，是舵机不出现抖动。

4）可靠安装

a. 在安装之前，应熟知说明书或有关资料提供的安装要求。如果实在无法得知具体的安装方法，则应尽可能本着安全、可靠的原则进行试装。在装有内燃机的模型上使用时，还必须尽量采取防震措施。

b. 电池在模型受到冲击时惯性最大，对其它部件的威胁也严重。因此，在保证重心的前提下，尽量把它放在所有部件的最前端。不能因为电池外壳的坚固，而忽视了对它的减震，也应当用海绵等减震性能好的材料包裹，以免电池内部或引线部分受到剧烈震动而损坏。

c. 接收机的安装与电池类似，先用海绵等减震性能好的材料包裹，安放在舵机前面不受压、不受挤的地方，然后用固定在机身上的橡筋条或尼龙搭扣把它松紧适当地绑定。普通定频接收机的天线要尽量伸展，2.4G接收机天线要岔开90°固定好。

d. 舵机在使用中的可靠性和寿命，直接与震动情况有关。因此制造厂家在设计时已充分地考虑到其防震措施，采用了特殊的避震结构，安装上也规定了合理的方法，以使舵机在正常震动的情况下能够可靠地工作。

十二、活塞式模型发动机的

构造、原理与使用要领

在无刷电机普及之前，活塞式模型发动机曾是模型动力系统的主力。这里简要介绍活塞式模型发动机的构造、工作原理和使用要领。

1. 活塞式模型发动机的构造

活塞式发动机包括汽缸、活塞、曲柄连杆机构、机匣、化油器等零部件。图8为汽油机的总装爆炸视图，图9是甲醇机的零部件组成图。

1）汽缸和活塞（图10）

汽缸是燃料和空气的混合气体进行燃烧的地方，也是燃料燃烧后释放出来的热能转换为机械能的地方。汽缸呈圆筒形，内表面非常光滑，近似镜面。汽缸内的混合气体燃烧膨胀时，会产生很高的压力，作用在活塞顶上，推动活塞向下运动；经过曲轴连杆机构，使曲轴转动并带动螺旋桨旋转，产生拉力驱动模型飞机前进。

发动机工作时，活塞以很高的速度在汽缸中来回运动。汽缸壁上开有排气口和转气口等配气孔。活塞在汽缸内往复运动的同时，控制了排气口和转气口等配气孔的开闭。

汽缸和活塞是小发动机上最主要也最精密的零件。二者之间的配合非常精确，以保证密封和压缩性能。如果使用不当，或让沙粒等脏物进入汽缸内部，会使汽缸和活塞很快磨损，影响密封性能，造成发动机转速下降、甚至不能启动等不良后果。

活塞在汽缸内来回运动时，由于受到曲臂长度的限制，有两个极限位置。活塞能达到的最高位置，即距曲轴旋转中心最远的位置，称为上止点；最低的位置，称为下止点。活塞从上止点移动到下止点（或从下止点移动到上止点）所经过的路程，也就是上止点至下止点之间的距离，称为活塞行程。

当活塞在上止点时，由其顶面、汽缸盖底面和汽缸周围侧壁所包含的容积，叫做燃烧室容积。活塞在下止点时，由活塞顶面、汽缸盖底面和汽缸壁所包含的容积，叫做汽缸全容积。上止点与下止点之间的汽缸容积，即活塞在一个行程内所经过的容积，叫做汽缸工作容积。平时我们说这是一台21级的甲醇发动机，就是指这台小发动机的汽缸工作容积是0.21立方英寸，也就是3.5立方厘米。可见，航模发动机的汽缸工作容积很小。一般说来，汽缸工作容积越大，功率也越大。

汽缸全容积和燃烧室容积的比值被称为压缩比。例如，若汽缸全容积是燃烧室容积的12倍，那么，活塞在下止点时，汽缸内的混合气体积有12份，而到上止点时，就被压缩成1份。因此，它的压缩比为12。

汽缸盖通过螺纹拧在机匣上，周围有散热片，用以增加和空气接触的面积，帮助汽缸冷却。汽缸盖顶部有螺纹，上面可以加装热火头（即火花塞）。

2）曲轴连杆机构（图11）

通过曲轴连杆机构，可把活塞在汽缸内的往复直线运动转变成曲轴（又称曲柄）的旋转运动。正如我们日常见到的缝纫机一样，通过连杆和曲拐，只要用脚上下蹬踏板，飞轮就旋转了。

曲轴是发动机内受力较大的一个零件。它的前端装有前、后桨垫和螺帽，后端曲臂上连有曲柄销。连杆用来连接曲轴和活塞，它的一头套在曲轴的曲柄销上，另一头套住活塞销，并与活塞连接。这些互相连接又可活动的零件，通常合称为曲轴连杆机构，或称曲柄连杆机构。

3）机匣（图12）

机匣是发动机的壳体，用来支持汽缸、曲轴、活塞和汽化器等零件，使之成为一个整体。在机匣的左右两侧，有安装发动机的凸耳。后部则有用螺纹固定的机匣后盖，以保证机匣内腔密封。甲醇二行程发动机的机匣也是新鲜混合气的通道。新鲜混合气由汽化器进入机匣，在活塞向下运动时经转气道进入汽缸。

4）化油器（图13）

化油器又称汽化器，其功用是使燃料从液体变为雾状物后，再与空气以适当的比例混合，成为可燃混合气。活塞式模型发动机的化油器一般由进气管、喷油管和调节油针组成，可算是一种最简单的汽化器。喷油管横穿进气管，有1～2个喷液体燃料的小孔。燃料的流量由头部带锥度的油针调节。顺时针旋紧油针，喷油孔被堵住，燃料不能流出；旋松油针，燃料就从喷油孔中流出。活塞式模型发动机的燃料主要有甲醇、汽油等。

5）固定螺旋桨的零件（图14）

螺旋桨安装在前、后桨垫之间，由螺帽紧紧地固定。后桨垫一般都有带锥度的孔，以便与曲轴的锥度部分压紧。为了使螺旋桨不打滑，在后桨垫的前表面上还有凹凸的刻纹。

2. 活塞式模型发动机的工作原理

一般的活塞式发动机工作时包括进气、压缩、燃烧与膨胀、排气四个独立行程（也称冲程）。而活塞式模型发动机相对简单，把以上四个独立的行程合并为两个行程。图15是一个典型的使用甲醇作为燃料的二行程活塞式发动机。

二行程活塞式模型发动机工作时，可燃混合气通过进气管进入机匣内腔。活塞下降时，压缩机匣内腔的混合气，使它经过转气道和转气口进入汽缸上部。当活塞上升时，混合气在汽缸上部受到强烈的压缩，温度升高，点火燃烧。高温高压的气体猛烈膨胀，推动活塞作功，将热能转换为机械能。燃烧后的废气在排气口打开时被排出；与此同时，新鲜混合气又由机匣内腔进入汽缸，进行第二次的压缩和燃烧。不断重复上述过程，发动机就会连续运转，并可通过调节压缩比和油量来获得不同的功率和转速。

为了进一步了解二行程活塞式模型发动机的工作原理，现以常见的电热式活塞模型发动机为例，说明发动机在两个行程中的工作情况：

1）第一个行程（图16）

第一个行程（活塞上行）――进气和压缩行程：活塞由下止点开始向上移动，排气口和转气口打开，机匣内腔中的新鲜混合气通过转气道和转气口进入汽缸上部，同时驱除缸中残留的废气。压燃式发动机一般采用360°转排气口。汽缸下部内壁上的几条半圆形凹槽，被称为转气道。转气道上方叫做转气口。排气口则开在转气口上面。

当活塞继续上移时，转气口和排气口先后关闭（被活塞挡住）。汽缸上部的混合气受到压缩，温度和压力急剧升高。与此同时，机匣内腔的容积扩大，压力降低。随着活塞继续上升，曲轴颈上的进气孔与进气管接通，大气压力迫使外界空气以高速流过进气管中的喷油管。因该处压力低于大气压力，燃料从喷油孔中喷出（原理与用喷筒打药液的情况相仿），并被流过的空气吹成雾状，在与空气以一定比例混合成可燃气体后，通过进气孔和曲轴的中空通道进入机匣内腔。

从这一行程可以看出：活塞上方进行压缩混合气的同时，活塞下方正在吸入供下一次燃烧的新鲜混合气。

2）第二个行程（图17）

第二个行程（活塞下行）――燃烧、膨胀、排气和转气行程：当活塞移动到上止点时，汽缸内混合气的温度升高，此时电热塞点火，点燃可燃混合气。高压高温的气体膨胀，迫使活塞向下运动作功。

当活塞下移到某一位置时，曲轴上的进气孔被关闭，刚进入机匣内腔的混合气开始受到压缩；活塞继续下移，排气口打开，汽缸中的废气向外排出。接着转气口被打开。此时，机匣内腔中受压缩混合气的压力已大于汽缸内残余气体的压力，因此混合气经过转气道和转气口进入汽缸上部，并帮助驱除废气。这就是排气和转气（又称驱气、扫气或换气）的过程。在完成了燃烧与膨胀、排气和转气过程后 ，活塞又回到了开始时的下止点位置。

所谓二行程活塞式模型发动机，归纳起来，就是活塞经过上、下两个行程（曲轴相应旋转一圈），完成进气、压缩、燃烧与膨胀、排气和转气过程，即完成一个工作循环。发动机连续运转时，汽缸内就会周而复始地进行着上述的工作循环。

3. 活塞式发动机使用注意事项

1）发动机在模型飞机上要安装稳固。发动机架上的几个固定点受力要均匀，不要有产生变形趋势的不均匀受力，并要有一定的减震作用。

2）发动机架的强度不要太大，这样当模型飞机坠落时发动机架先坏，可以减小发动机的损坏程度。另外，还可以让发动机架向前伸，以起到保护油针的作用。

3）航模发动机转速很高，使用时必须注意安全，否则会引起严重事故。不要使用金属螺旋桨以及损坏过又粘起来的螺旋桨。螺旋桨和桨帽等旋转部分必须固定好，以免高速旋转时甩出来伤人。启动时，人要躲开螺旋桨的旋转平面，调整发动机时手指不要碰到螺旋桨。

4）对于有毒、易燃的燃料必须严加保管，使用时要小心操作，不得近火、不得入口。

5）模型飞机飞行后要对发动机进行检查、及时维修。如果当天不再飞行了，要把油箱内的剩油吸出，并用煤油清洗发动机内部。清洗后从排气口滴入几滴蓖麻油，再拨动几下螺旋桨，使蓖麻油进入发动机，然后用布包好。

6）遇到摔机事故要妥善处理。把沾满泥土的发动机捡回后，切不可转动螺旋桨轴，否则活塞和汽缸会被沙粒等脏物划伤，造成严重漏气。处理的方法是先用注射器冲洗发动机外部，再把发动机拆开，彻底清洗每一个零件，并且检查它们的损伤程度。最后把发动机装好，试车后再使用。（未完待续）

本期内容由王川供稿。