航天飞机纸模型的RC改造

2011年7月21日，“阿特兰蒂斯”号航天飞机安全着陆在肯尼迪航天中心，标志着美国航天飞机时代的终结。笔者对航天飞机的退役颇感遗憾，十分怀念其震撼的发射场景（图1），于是产生了制作一架模型航天飞机的想法。

首先，在网上找到国外一家航空航天器纸模型网站（），里面有很多模型火箭、航天飞机和宇宙飞船的图纸，其中“哥伦比亚”号航天飞机纸模型的图纸较简单，适合进行RC改造。

“哥伦比亚”号的机舱长18m，能装载36吨货物，外形像一架大型三角翼飞机。它是美国第一架正式服役的航天飞机，于1981年4月12日首次执行代号为STS-1的飞行任务，标志着NASA太空运输系统计划（Space Transportation System program，STS）正式实施。

一、设计构想

首先确定使用何种形式的动力。若将涵道风扇发动机置于机身内，因机身前端没有进气口，效率极低；若在3个尾喷管内各装一个小型涵道风扇发动机，成本又太高；若用前拉式螺旋桨形式，模型像真度大减。最后笔者决定采用大桨径螺旋桨后推方式。

根据以往做KT板机的经验，模型翼展控制在60～80cm，用普通动力配置即可实现飞行，且易操控。

二、图纸的处理

在Photoshop软件中打开原图纸，重新紧密编排各零部件，以节省空间。放大图纸尺寸，使模型的翼展为65cm，图纸尺寸则设置为90cm×129.82cm（图2）。最后将图纸交付广告店喷绘成KT板写真膜。

三、工具及设备

工具及材料：美工刀、直尺、透明胶带、KT板、泡沫快干胶、桐木片、废旧雨伞钢丝、3cm机轮、废旧泡沫板、2mm和3mm碳纤杆等。

设备：2212无刷电机、1047电动桨、30A电调、2200mAh电池、2个9g舵机。

四、制作过程

1.机体

首先将机舱处的2块写真膜粘在KT板上，接缝处叠粘宽约1cm的空白写真膜，以防弯曲KT板时崩裂，在背面用硬物划出均匀的折痕（图3）。然后比照图纸裁切机舱隔板（图4）。需注意的是，机舱内的隔板，边缘要比两端的隔板少5mm（扣除机舱KT板的5mm厚度）。两端隔板及机舱边缘都削出45°斜角，以增加二者的粘接面积（图5）。

接下来裁剪机腹及机翼写真膜，贴在KT板上（图6）。机翼由上下两部分KT板组成，分别削薄前、后缘处的KT板（图7），并在翼根处需弯折的地方开出90°V形槽。其它零部件也一并裁下粘好（图8）。

裁剪机头写真膜，粘在KT板上后，在背面划出放射状折痕。原图纸中，鼻锥部位折好后过大，所以适当削去一部分。将机头KT板弯曲成形，并在所有接缝处用泡沫胶粘牢（图9），用透明胶带封口。

机尾部件根据真机形状在KT板背面划线后弯折（图10）。面与面间的弯折需根据角度在背面开出相应V形槽后再操作（图11）。

将垂尾前、后缘的KT板削薄后粘合（图12），以形成双凸翼型并在根部粘接一根直径2mm的碳纤杆，用来将垂尾固定在机身上（图13，笔者安装后发现选用的碳纤杆偏细，建议使用更粗的碳纤杆）。

弯折尾喷口前，在其内侧划出折线并用记号笔涂黑（图14），以增加像真度。因为两侧的姿态调整喷口直径较小，所以将KT板削薄至约2mm厚后再弯折。在机尾相应处开出大小合适的孔，涂胶后粘牢尾喷口（图15）。航天飞机模型的主要部件完成后，假组起来查看效果（图16），确认各部件无误，再安装设备。

2.动力系统

“哥伦比亚”号模型依靠后推螺旋桨提供动力。由于机尾安装有喷口等物，不便安装电机，因此笔者专门设计了一个电机座：在木质电机座4个卡槽中粘上木条（图17），再将木条与PVC塑料管固定并涂黑（图18）。电机导线穿过PVC管与机身内的电调相连。设置PVC管呈约5°的上推角后，用热熔胶与机尾KT板及前端隔板粘牢（图19）。

3.起落架

与真正的航天飞机垂直发射不同，这架模型是滑跑起飞的，设计制作起落架时不能完全模仿真机，要适当加长：滑跑时模型抬头约30°，螺旋桨不触地即可。后起落架的安装位置也很重要（图20）：若过于靠前，重心不在3个支架范围内，模型平放时机尾会触地；若过于靠后，起飞时需要大幅拉杆才能使模型抬头，螺旋桨容易触地损坏，甚至根本无法拉起升空。此外，前起落架钢丝要略长于后面主起落架，使模型有一定的正停机角（图21）。

起落架用钢丝和桐木片制作。从废旧雨伞上拆下直径2mm的钢丝，折成图22所示形状后，夹在3片2mm厚的桐木片之间。在中间的桐木片上挖出固定钢丝的凹槽，用502胶水将它们粘牢。

起落架钢丝穿过机翼KT板后，用泡沫胶粘牢桐木基座与机翼KT板（图23）。在机翼中部另粘接一根直径3mm的碳纤杆，以增加强度。

前起落架基座只粘在KT板上难以抵御降落时的冲击，因此还在机头内部粘了一些泡沫板（图24），以挡住基座防止脱落。前起安装好后，粘接机头和机身，并用宽透明胶带封口以防裂开。

4.电子设备

2个9g舵机用来控制副翼，夹在机翼的2片KT板间。安装时，另在舵机上端粘贴了一片KT板，使其与机翼上下2片KT板都能接触到（图25）。舵机装好后，从翼根开始向边缘过渡，粘合机翼上、下面。粘好机翼后，舵机除部分摇臂和连杆外，全部埋入其中。

副翼也由上、下2部分KT板粘合而成（粘合前削薄后缘处的KT板，粘合后将前缘削出30°斜角，以使舵面灵活偏转）。最后用透明胶带做铰链，连接机翼与副翼（图26）。连杆使用直径2mm碳纤杆加工，在其两端用细线捆扎Z形钢丝连接舵角和摇臂，并点502胶水粘牢。钢丝还要折出V字形，使其调节连杆长度（图27）。

动力电池的安装位置取决于重心。电池舱用2mm厚木片和大块泡沫块制作（较大的泡沫块可增加粘接面积）：现在木片上捆扎魔术扎带，用来固定动力电池；再将木片粘在泡沫块上，用透明胶带捆扎牢固，最后将泡沫块粘接在机舱内上（图28）。在机腹上开出大小合适的舱口，用透明胶带做铰链，以方便装取电池（图29）。

至此，“哥伦比亚”号航天飞机制作完成（图30、图31）。

五、试飞及感受

“哥伦比亚”号在中上油门便可顺利起飞，高速平飞也较平稳，横滚的速度很快。但降落时，这架模型对油门控制要求较高，过大模型姿态变化剧烈，而过小模型又会很快减速甚至失速，需认真操纵、仔细体会要领。

此外在起降阶段，模型的横向和纵向稳定性也不太好。笔者分析可能是舵面的行程设置过大，模型过于灵敏。若重新设计这架模型，笔者会尝试在机翼上设置4个舵面进行控制：外侧2舵面作副翼，内侧2舵面作为升降舵。

在之后的一次飞行中，螺旋桨不慎触地损坏，因手头没有合适的10寸桨，笔者只好暂用8寸桨代替。结果飞行时，即使油门推到最大，推力也严重不足。笔者分析很可能是所选桨径太小，前方气流几乎都被机尾遮挡所致。

总体来说，这架航天飞机模型是可控的（图32）、外形也很Q，给笔者带来了很多快乐。