모형항공기

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모형 항공기는 기존 또는 상상된 항공기의 물리적 모델이며 일반적으로 전시, 연구 또는 놀이를 위해 제작됩니다. 모형 항공기는 비행과 비비행의 두 가지 기본 그룹으로 나뉩니다. 비행하지 않는 모델을 정적, 디스플레이 또는 선반 모델이라고도 합니다.

항공기 제조업체와 연구원들은 공기역학적 특성을 테스트하거나 기초 연구 또는 새로운 디자인 개발을 위한 풍동 모델을 만듭니다. 때때로 항공기의 일부만 모델링됩니다.

정적 모델은 흰색 금속이나 플라스틱으로 대량 생산된 장난감부터 박물관 전시용으로 제작되어 수천 시간의 작업이 필요한 매우 정확하고 상세한 모델까지 다양합니다. 대부분은 일반적으로 사출 성형된 폴리스티렌 또는 수지로 만들어진 키트로 제공됩니다.

플라잉 모델은 종이, 발사, 카드 스톡 또는 폼 폴리스티렌으로 만든 간단한 장난감 글라이더부터 발사, 대나무 막대기, 플라스틱(성형 또는 시트 폴리스티렌, 스티로폼 모두 포함), 금속, 합성 수지, 단독 또는 탄소 섬유 또는 섬유 유리로 구성된 동력 스케일 모델까지 다양합니다. 마일러와 다른 재료들. 일부는 특히 제안된 전체 규모 항공기의 비행 특성을 연구하는 데 사용될 때 클 수 있습니다.

공기역학 연구 및 모형 제작

모델은 풍동 및 자유 비행 연구 테스트를 위해 만들어졌으며 다양한 피팅 및 구성을 비교하기 위해 스왑할 수 있는 구성 요소가 있거나 다양한 비행 구성을 반영하도록 재배치할 수 있는 컨트롤과 같은 기능이 있을 수 있습니다. 또한 스폿 측정을 위한 센서가 장착된 경우가 많으며, 일반적으로 공기 흐름과 정확하게 일치하고 추가 측정을 제공하는 구조에 장착됩니다. 풍동 연구를 위해서는 제안된 항공기의 일부만 만들어야 하는 경우도 있습니다.

전면 정적 엔지니어링 모델도 생산 개발을 위해 구축되며, 종종 제안된 설계와 다른 재료로 만들어집니다. 다시 말하지만, 종종 항공기의 일부만 모델링됩니다.

정적 표시 모형

정적 모형 항공기는 비행할 수 없으며 전시, 교육에 사용되며 풍동에서 풀 스케일 항공기 설계를 위한 데이터를 수집하는 데 사용됩니다. 플라스틱, 목재, 금속, 종이 및 섬유 유리를 포함하고 특정 규모로 제작되어 원본의 크기를 다른 항공기의 크기와 비교할 수 있는 적절한 재료를 사용하여 제작할 수 있습니다. 모델은 완성되거나, 접착제, 나사로, 또는 함께 스크랩하거나 둘 다 사용하여 도장 또는 조립이 필요할 수 있습니다.

세계의 많은 항공사들은 홍보를 위해 항공기를 모델링할 수 있도록 허용합니다. 항공사들은 항공기의 대규모 모델을 주문하여 여행사에 홍보 품목으로 공급하곤 했습니다. 데스크톱 모델 비행기는 항공사를 홍보하거나 새로운 노선이나 업적을 축하하기 위해 공항, 항공사 및 정부 관계자에게 제공될 수 있습니다.^[1]

규모.

정적 모형 항공기는 주로 1:18 규모에서 1:1250 규모까지 다양한 규모로 상업적으로 이용 가능합니다. 조립과 도장이 필요한 프라모델 키트는 주로 1:144, 1:72, 1:48, 1:32, 1:24 스케일로 제공됩니다. 다이캐스트 금속 모델(사전 조립 및 공장 도장)은 1:48에서 1:600 사이의 스케일로 제공됩니다.

척도는 무작위가 아니라 일반적으로 제국 체계 또는 미터법 체계의 분할을 기반으로 합니다. 예를 들어, 1:48 체중계는 1/4"에서 1피트(또는 1"에서 4피트)이고 1:72는 1"에서 6피트인 반면, 1:100과 같은 미터법의 경우 1센티미터는 1미터와 같습니다. 1932년 스카이버드 나무와 금속 모형 항공기 키트로 1:72 스케일을 선보였고, 1936년 '개구리 펭귄' 브랜드와 같은 스케일을 사용한 '개구리'가 그 뒤를 바짝 쫓았습니다. 1:72는 제2차 세계 대전 당시 미국 전쟁부가 일반적으로 접하는 단일 엔진 항공기와 1:144 규모의 다 엔진 항공기의 모델을 요청한 후 미국에서 대중화되었습니다. 그들은 항공기 인식 기술을 향상시키기를 희망했고 이러한 척도는 크기와 세부 사항 사이에서 손상되었습니다. 제2차 세계 대전 이후, 제조업체들은 이러한 규모를 계속 유지했지만, 제국 체제의 다른 부서에도 키트가 추가됩니다. 미터법을 사용하는 일본과 프랑스는 1:50과 1:100이 일반적입니다. 항공사 홍보 모델은 1시 200분부터 1시 1200분까지 다양한 규모로 제작됩니다.

일부 제조사는 같은 규모의 자동차와 함께 가기 위해 1:18 규모의 항공기를 만들었습니다. 항공기 모델, 군용 차량, 피규어, 자동차, 기차는 모두 공통 척도가 다르지만 일부 교차가 있습니다. 다양한 스케일의 더 유명한 피사체의 복제가 상당히 많아 강제 투시 상자 디오라마에 유용할 수 있습니다.

구형 모델은 박스에 맞게 크기가 조정되어 확립된 스케일에 부합하지 않는 경우가 많았으며, 이를 "박스 스케일"이라고 합니다.

자재

키트의 가장 일반적인 제조 형태는 강철 형태로 형성된 사출 성형 폴리스티렌 플라스틱입니다. 플라스틱 펠릿은 액체로 가열되어 모든 부품을 고정하는 나무를 통해 고압으로 금형에 강제로 삽입되며, 플라스틱이 금형의 모든 부분으로 흐르도록 합니다. 이를 통해 다른 제조 공정에 비해 자동화 수준이 높지만 금형은 제조 비용을 충당하기 위해 대규모 생산 실행이 필요합니다. 오늘날, 이것은 주로 아시아와 동유럽에서 일어납니다. 구리 금형으로 더 작은 주행이 가능하고, 수지나 고무 금형을 사용하는 회사도 있지만 금형의 경우 비용이 더 적게 드는 반면 내구성도 떨어지고 인건비도 훨씬 더 많이 들 수 있습니다.

레진 키트는 제한된 실행 플라스틱 키트에 사용되는 것과 유사한 형태로 만들어지지만, 이러한 금형은 보통 내구성이 높지 않기 때문에 더 작은 생산 실행으로 제한되며, 완제품 가격이 더 높습니다.

진공 성형은 또 다른 일반적인 대안이지만 더 많은 기술이 필요하며 자세한 내용은 모델러가 제공해야 합니다. 높은 수준의 세부 사항을 허용하는 소수의 포토 에칭 금속 키트가 있으며 복합 곡선을 복제할 수 없습니다.

저울 모델은 종이나 카드 재고로도 만들 수 있습니다. 상업용 모델은 주로 독일이나 동유럽의 출판사에서 인쇄하지만 인터넷을 통해 배포할 수 있으며, 그 중 일부는 무료로 이런 방식으로 제공됩니다.

제1차 세계대전부터 1950년대까지, 정적인 모형 비행기들은 가벼운 대나무나 발사 나무로 만들어졌고 비행하는 모형들과 같은 방식으로 휴지로 덮여 있었습니다. 이것은 제2차 세계 대전 초기의 실제 비행기 건설을 반영하는 시간이 많이 걸리는 과정이었습니다. 많은 모델 제작자들은 실제 항공기의 도면으로 모델을 만들 것입니다.^[2]

기성 데스크톱 모델에는 여행사 및 항공기 제조업체용 섬유 유리로 생산된 모델과 다이캐스트 금속, 마호가니, 수지 및 플라스틱으로 만든 수집기 모델이 포함됩니다.

탄소 섬유와 섬유 유리는 모형 항공기 키트에서 점점 더 보편화되었습니다. 모형 헬리콥터에서 메인 프레임과 로터 블레이드는 고정 날개 항공기 날개의 리브와 스파와 함께 탄소 섬유로 제작되는 경우가 많습니다.

플라잉 모델

일반적으로 에어로모델링(Aeromodeling)이라고 통칭되는 일부 비행 모델은 완전한 규모의 항공기의 축소된 버전과 유사한 반면, 다른 모델은 실제 항공기처럼 보일 의도 없이 제작됩니다. 또한 새, 박쥐, 익룡(보통 조류 관찰자)의 모델도 있습니다. 감소된 크기는 모델의 레이놀즈 수에 영향을 미치며, 이는 모델을 통과할 때 공기가 어떻게 반응하는지를 결정하며, 필요한 제어 표면의 크기가 전체 크기의 항공기와 비교할 때 특정 에어포일 구간의 안정성과 효율성은 설계 변경을 필요로 하는 상당히 다를 수 있습니다.

통제

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

• 자유 비행(F/F) 모형 항공기는 비행 전에 미리 설정해야 하는 조종면 이외에 제어되지 않으며, 고도의 자연 안정성을 가져야 합니다. 대부분의 자유 비행 모델은 무동력 글라이더 또는 고무 동력입니다. 유인 비행기는 사전 날짜입니다.^[3]
• 제어선(C/L) 모형 항공기는 끈이나 와이어를 사용하여 모형을 손으로 잡거나 기둥에 고정하는 중앙 피벗에 묶습니다. 그런 다음 항공기는 하나의 케이블로 고정된 채 그 지점을 중심으로 원을 그리며 날고, 1초는 엘리베이터와의 연결을 통해 피치 컨트롤을 제공합니다. 어떤 사람들은 스로틀을 제어하기 위해 세 번째 케이블을 사용합니다. 많은 경쟁 부문이 있습니다. 스피드 플라잉은 엔진 배기량을 기준으로 클래스로 나뉩니다. 클래스 'D' 60 크기의 속도 비행기는 시속 150마일(240km/h)을 훨씬 초과하는 속도에 쉽게 도달할 수 있습니다.
• 무선 조종 항공기에는 모델의 비행 제어를 풀 사이즈 항공기와 유사하게 조정하는 서보를 작동시키기 위해 모델의 수신기에 신호를 보내는 송신기를 작동시키는 제어기가 있습니다. 전통적으로 무선 신호를 직접 제어하는 서보(servos)를 사용했지만, 현대의 예들은 모델을 안정화하거나 심지어 자율적으로 비행하기 위해 비행 제어 컴퓨터를 사용하는 경우가 많습니다. 특히 쿼드콥터의 경우가 그렇습니다. 기본적인 비행 제어기는 모델 헬리콥터에 처음 도입되었으며, 독립형 전자 자이로스코프가 테일 로터 제어를 안정화하는 데 사용되었습니다. 쿼드콥터와 마찬가지로, 이것은 이제 모든 비행 제어로 확장되었습니다.

시공

무게와 강도가 모두 주요 고려 사항이기 때문에 비행 모델 구성은 정적 모델과 다를 수 있습니다.

비행 모델은 금속 사용이 제한적이지만 실물 크기의 항공기에서 건설 기술을 차용합니다. 이것들은 발사와 같은 가벼운 목재의 얇은 판을 사용하여 빈티지 풀 사이즈 항공기의 전자, 롱건, 스파 및 리브를 복제하거나 무게가 요인보다 적은 더 큰 (보통 동력) 모델에서 목재 시트, 확장 폴리스티렌 및 목재 베니어를 사용하여 프레임을 형성하는 것으로 구성될 수 있습니다. 그런 다음 일반적으로 항공기 도프를 사용하여 매끄러운 밀봉 표면을 제공합니다. 가벼운 모델의 경우 티슈 페이퍼를 사용합니다. 더 큰 모델(일반적으로 전력 공급 및 무선 제어)의 경우 플라스틱 필름 또는 열 수축 가능한 합성 직물을 덮는 열 경화 또는 열 수축이 모델에 적용됩니다. 마이크로 필름 커버링은 가장 가벼운 모델에 사용되며, 몇 평방 피트의 물 위에 옻칠 몇 방울을 펴서 와이어 루프를 들어올려 얇은 플라스틱 필름을 만듭니다. 플라잉 모델은 키트로 조립하거나, 계획으로 제작하거나, 완전히 처음부터 만들 수 있습니다. 키트에는 필요한 원자재, 일반적으로 다이나 레이저 절단 목재 부품, 일부 성형 부품, 계획, 조립 지침이 포함되어 있으며 비행 테스트를 받았을 수도 있습니다. 건설업자가 직접 재료를 만들거나 찾아야 하기 때문에 계획은 숙련된 모델을 위한 것입니다. 스크래치 제작자는 직접 계획을 작성하고 모든 재료를 직접 조달할 수 있습니다. 모든 방법은 문제의 모델에 따라 노동 집약적일 수 있습니다.

취미생활의 접근성을 높이기 위해 일부 공급업체에서는 기존 키트의 경우 10~40시간 이상에서 4시간 이내로 빌드 시간을 단축하고 필요한 기술을 최소화하는 ARF(Almost Ready to Fly) 모델을 제공하고 있습니다. RTF(Ready To Fly) 무선 제어 항공기도 이용할 수 있지만, 모델 구축은 많은 사람들에게 취미의 필수 요소로 남아 있습니다. 보다 많은 대중 시장 접근 방식을 위해 경량 폼(때로는 강화)으로 사출 성형된 폼이 실내 비행을 더욱 쉽게 해주었으며 많은 제품들이 날개와 착륙 장치를 부착하는 것 이상의 것을 필요로 하지 않습니다.

글라이더

글라이더에는 발전소가 부착되어 있지 않습니다. 더 큰 실외기 모델 글라이더는 보통 무선 조종 글라이더로, 링으로 동체 아래 갈고리에 부착된 선으로 바람에 손으로 감겨 모델이 머리 위에 있을 때 선이 떨어지도록 합니다. 다른 방법으로는 탄성 번지 코드를 사용한 캐터펄트 발사가 있습니다. 윙팁 핸드 런칭의 새로운 "토론" 스타일은 이전의 "자벨린" 타입의 런칭을 대체했습니다. 또한 두 번째 동력 항공기를 사용하여 지상 동력 윈치, 핸드 견인 및 견인을 사용합니다.

글라이더는 환경에서 바람을 이용하여 비행을 유지합니다. 언덕이나 비탈은 종종 글라이더의 비행을 유지하는 공기의 상승 기류를 생성합니다. 이를 경사 급상승이라고 하며, 상승기류가 남아 있는 한 무선 조종 글라이더는 공중에 떠 있을 수 있습니다. 글라이더에서 높이를 얻을 수 있는 또 다른 방법은 아스팔트 주차장과 호수 사이와 같은 지면의 온도 차이로 인해 생성된 따뜻한 상승 공기 기둥인 써멀을 이용하는 것입니다. 가열된 공기가 글라이더와 함께 운반되면서 상승합니다. 동력 항공기와 마찬가지로 비행기가 공중을 이동할 때 날개의 작용으로 양력을 얻지만 글라이더에서는 비행기가 가라앉는 속도보다 빠르게 상승하는 공기를 통과해 높이를 얻습니다.

글라이더를 따라 걷는 것은 조종사가 근거리에서 생산한 리지 리프트를 타고 비행하는 경량 모형 비행기입니다. 즉, 글라이더는 이동 파일럿의 상승기류에서 기울기가 급증하는 것입니다(제어 가능한 기울기가 급증하는 것도 참조).

전원

동력 모델에는 공중을 통해 항공기의 추진력을 작동시키는 메커니즘인 온보드 발전소가 포함되어 있습니다. 가장 일반적인 추진 시스템은 전기 모터와 내연 기관이지만, 그 외의 종류로는 로켓, 소형 터빈, 펄스젯, 압축 가스, 장력 부하( 비틀림) 고무 밴드 장치 등이 있습니다.

고무

자유 비행 모델의 동력을 공급하는 가장 오래된 방법은 1871년 알퐁스 페노의 탄성 모터(또는 신축 모터)로, 기본적으로 비행 전에 장력을 더하기 위해 꼬여 있는 긴 고무 밴드입니다. 어린이 장난감부터 경쟁 모델까지 모든 것에서 찾을 수 있는 가장 널리 사용되는 발전소입니다. 탄성은 단순함과 내구성을 제공하지만 주행 시간이 짧으며, 완전히 감긴 모터의 초기 고토크는 안정적인 출력으로 안정되기 전에 급격히 떨어지며, 마지막 회전이 풀리고 동력이 완전히 떨어질 때까지 작동합니다. 이를 효율적으로 사용하는 것은 경쟁력 있는 자유 비행 고무 비행의 과제 중 하나이며 가변 피치 프로펠러, 타이머에 의해 제어되는 차동 날개 및 테일플레인 입사 및 방향타 설정은 토크를 관리하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 일반적으로 대회 수업에는 모터 무게 제한이 있습니다. 그럼에도 불구하고 모델은 거의 1시간의 비행을 달성했습니다.^[4][5]

압축가스

저장된 압축 가스, 일반적으로 이산화탄소(CO₂)는 풍선을 채운 후 방출하는 것과 유사한 방식으로 간단한 모델에 전원을 공급할 수 있습니다. 압축 CO를₂ 사용하여 팽창 엔진에 동력을 공급하여 프로펠러를 돌릴 수도 있습니다. 이 엔진은 속도 제어 및 여러 실린더를 통합할 수 있으며 경량 규모의 무선 제어 항공기에 동력을 공급할 수 있습니다. 가스파린과 모델라는 최근 CO₂ 엔진의 두 회사입니다. CO는₂ 고무와 마찬가지로 열을 발생시키지 않기 때문에 "차가운" 힘이라고 알려져 있습니다.

증기는 심지어 고무보다 더 오래되었고, 고무와 마찬가지로 항공 역사에 많은 기여를 했지만 현재는 거의 사용되지 않습니다. 1848년 존 스트링펠로는 영국 서머셋의 차드에서 증기로 움직이는 모형을 날렸습니다. Samuel Pierpont Langley는 장시간^[quantify] 비행을 하는 증기 및 내연 기관 모델을 모두 만들었습니다.

남작 조지 케일리는 1807년, 1819년, 1850년에 내·외 연소 화약 연료 모델 항공기 엔진을 만들고 비행했습니다. 이것들은 프로펠러 대신 크랭크, 작동하는 오르니콥터와 같은 플래퍼가 없었습니다. 그는 이 연료가 유인 항공기에 너무 위험할 수 있다고 추측했습니다.

내연

더 크고 무거운 모델의 경우 가장 인기 있는 발전소는 글로우 플러그 엔진입니다. 글로우 엔진은 느리게 연소되는 메탄올, 니트로메탄 및 윤활유(캐스터 오일 또는 합성 오일)의 혼합물에 의해 연료가 공급되며, 이 혼합물은 글로우 연료로 미리 혼합되어 판매됩니다. 예열 엔진에는 외부 시동 메커니즘이 필요합니다. 예열 플러그는 연료를 점화할 수 있을 정도로 뜨거워질 때까지 가열되어야 합니다. 왕복 실린더는 회전하는 크랭크 샤프트에 토크를 가하는데, 이는 엔진의 주요 동력 출력입니다. 선형 운동을 회전 운동으로 변환하고 손실된 열과 연소되지 않은 연료에서 일부 동력이 손실되므로 효율이 낮습니다.

이는 엔진 배기량에 따라 등급이 매겨지며 0.01 cuin(0.16 cc)에서 1.0 cuin(16 cc) 이상입니다. 가장 작은 엔진은 3.5인치(8.9cm) 프로펠러를 30,000rpm 이상으로 회전시킬 수 있는 반면, 더 큰 엔진은 10-14,000rpm에서 회전합니다.

가장 간단한 글로우 엔진은 2행정 사이클을 사용합니다. 이 엔진은 저렴하며, 모든 글로우 엔진 중 가장 높은 출력 대 무게 비율을 제공하지만 소음이 심하고 상당한 팽창 챔버 머플러가 필요하여 튜닝할 수 있습니다. 포펫 밸브를 사용하든, 회전 밸브를 사용하든, 더 드물게 회전 밸브를 사용하든, 4행정 사이클 글로우 엔진은 연료 효율이 더 높지만, 유사한 2행정 엔진에 비해 출력이 더 낮습니다. 이들이 제공하는 전력은 직경이 더 큰 프로펠러를 회전시켜 복면 내와 같은 더 가벼운 무게와 더 높은 드래그 에어프레임을 만드는 데 더 적합합니다. 현재 4행정 엔진은 2행정 엔진보다 조용하며 수평으로 마주보는 트윈 및 방사형 엔진 구성으로 사용할 수 있기 때문에 인기가 있습니다. 변형에는 다중 실린더가 장착된 엔진, 스파크 점화 가솔린 작동, 카부레티드 디젤 작동 및 가변 압축 비율 엔진이 포함됩니다. 내구성을 위해 디젤이 선호되고 토크가 높으며 주어진 용량에 대해 글로우 엔진보다 더 큰 프로펠러를 "스윙"할 수 있습니다. 모형 항공기 엔진의 가정용 제조는 그 자체로 취미입니다.

제트와 로켓

초기 "제트" 스타일의 항공기는 다익 프로펠러 덕트 팬을 사용했습니다. 보통 동체에 덕트 구조물 내부에 있습니다. 팬은 일반적으로 높은 RPM에서 2행정 엔진으로 구동됩니다. 그들은 일반적으로 0.40~0.90 cu (6.6~14.7 cc)의 변위를 가졌지만 일부는 0.049 cu (0.80 cc)만큼 작았습니다. 이 팬-인-튜브 디자인은 현재 글로우 엔진 구동 덕트 팬 항공기는 드물지만 전기로 작동하는 제트에 성공적으로 채택되었습니다. 소형 제트 터빈 엔진은 현재 상용 항공기에서 볼 수 있는 터보젯 엔진의 단순화된 버전과 유사한 취미주의 모델에 사용되지만 레이놀즈 숫자가 작동함에 따라 축소되지는 않습니다. 최초의 취미주의자가 개발한 터빈은 1980년대에 개발되어 비행했지만 최근에는 상업적인 예를 쉽게 이용할 수 있게 되었습니다. 터빈은 전문적인 설계와 정밀 제조가 필요하며, 일부는 자동차 엔진 터보차저 유닛으로 제작되었습니다. 터빈으로 작동하는 항공기를 소유하거나 운영하는 것은 엄청나게 비싸며 (미국의 모델 항공 아카데미와 마찬가지로) 많은 국가 클럽들은 회원들이 안전하게 항공기를 사용할 수 있도록 인증을 받아야 합니다.^[6] V-1 비행 폭탄형 펄스젯 엔진은 기존의 야광 엔진보다 작은 패키지에 더 많은 추진력을 제공하기 때문에 사용되었지만, 소음 수준이 매우 높기 때문에 널리 사용되지 않으며 일부 국가에서는 불법입니다.

로켓 엔진은 때때로 글라이더와 돛을 올리는 데 사용됩니다. 최초의 목적으로 제작된 로켓 모터는 1950년대까지 거슬러 올라가며, 고체 연료 펠릿을 사용하여 윅 퓨즈에 의해 점화되어 재사용 가능한 케이스에 장착된 제텍스 모터가 도입되었습니다. 플라이어는 또한 1회용 모델 로켓 엔진을 사용하여 10초 미만의 짧은 출력을 제공할 수 있습니다. 일부 국가의 정부 규제로 인해 로켓 추진이 드물었지만 여러 곳에서 완화되고 사용이 확대되고 있었지만 "연기 생산 장치"에서 "불꽃 시설"로 재분류되면서 다시 얻기가 어려워졌습니다.

전력

전기로 움직이는 모델들은 전기의 원천으로 작동되는 전기 모터를 사용합니다 – 보통 배터리입니다. 전력은 1970년대에 모델에 사용되기 시작했지만, 비용은 1990년대 초까지 광범위한 사용을 지연시켰는데, 이때 보다 효율적인 배터리 기술과 브러시리스 모터가 사용 가능하게 된 반면 모터, 배터리 및 제어 시스템의 비용은 급격히 떨어졌습니다. 전력은 이제 파크 플라이어와 3D 플라이어 모델이 주를 이루었는데, 이 모델은 작고 가볍습니다. 여기서 전력은 가스 엔진에 비해 더 큰 효율성과 신뢰성, 더 적은 유지 보수와 엉망진창, 더 조용한 비행과 거의 순간적인 스로틀 반응을 제공합니다.

최초의 전기 모델은 브러시 처리된 DC 모터와 니켈 카드뮴(NiCad) 충전식 전지를 사용하여 비행 시간을 5분에서 10분으로 늘린 반면, 이와 유사한 글로우 엔진은 비행 시간을 두 배로 늘렸습니다. 이후 전기 시스템은 더 효율적인 브러시리스 DC 모터와 고용량 니켈 금속 하이드라이드(NiMh) 배터리를 사용하여 비행 시간을 상당히 개선했습니다. 코발트 및 리튬 폴리머 배터리(LiPoly 또는 LiPo)는 전기 비행 시간이 글로우 엔진의 비행 시간을 능가할 수 있도록 해주며, 더욱 견고하고 내구성이 뛰어난 코발트 무함유 리튬 인산철 배터리도 인기를 끌고 있습니다. R/C 애호가들에게도 태양열 발전은 실용화되었고, 2005년 6월 캘리포니아에서 48시간 16분의 기록적인 비행이 세워졌습니다. 이제 20파운드(9.1kg) 이하의 대부분의 모델에 기존 전원과 동등하거나 더 낮은 비용으로 전력을 공급할 수 있습니다.

최근의 발전은 모형 항공에 브러시리스 3상 모터를 사용하는 결과를 가져왔습니다. 브러시리스 모터는 더 강력하고 더 큰 토크와 효율성을 제공합니다. 브러시리스 모터의 설계는 브러시가 회전 부품에 접촉할 필요가 없기 때문에 내부 마찰이 적음을 의미합니다. 이렇게 효율성이 높아지면 비행 시간이 길어집니다.^[7]

추진형태

전기, 내부 연소 및 고무 밴드 동력 모델을 포함한 대부분의 동력 모델 항공기는 에어스크류를 회전시켜 추력을 생성합니다. 프로펠러는 가장 일반적으로 사용되는 장치입니다. 프로펠러는 날개와 같은 부분에서 발생하는 양력으로 인해 추력을 발생시켜 공기를 뒤로 밀어냅니다.

프로펠러

직경이 크고 피치가 낮은 프로펠러는 낮은 공기 속도에서 더 큰 추진력과 가속력을 제공하는 반면 직경이 작고 피치가 높은 프로펠러는 더 높은 최고 속도를 위해 가속력을 희생시킵니다. 제작자는 모델에 맞게 프로펠러를 선택할 수 있지만 프로펠러가 맞지 않으면 성능이 저하되고 너무 무거우면 발전소가 과도하게 마모될 수 있습니다. 모형 항공기 프로펠러는 일반적으로 직경 × 피치(인치)로 지정됩니다. 예를 들어, 5 x 3 프로펠러의 직경은 5인치(130mm)이고, 피치는 3인치(76mm)입니다. 피치는 고체 매질에서 한 바퀴를 돌면 프로펠러가 전진할 거리입니다. 2개와 3개의 블레이드 프로펠러가 가장 일반적입니다.

프로펠러에 에너지를 전달하는 데에는 세 가지 방법이 사용됩니다.

• 직접 구동 시스템에는 프로펠러가 엔진의 크랭크축 또는 구동축에 직접 부착되어 있습니다. 이 배열은 프로펠러와 발전소가 유사한 rpm에서 피크 효율에 가까운 상태로 작동할 때 선호됩니다. 직접 구동은 연료 엔진에서 가장 일반적입니다. 드물게 일부 전기 모터는 충분히 높은 토크와 충분히 낮은 속도로 설계되어 직접 구동도 활용할 수 있습니다. 이러한 모터는 일반적으로 아웃러너라고 합니다.
• 감속 구동은 기어를 사용하여 샤프트 rpm을 줄여 모터가 훨씬 더 빠르게 회전할 수 있습니다. 기어비가 높을수록 지지대의 회전 속도가 느려져 토크도 거의 같은 비율로 증가합니다. 이것은 더 큰 모델과 비정상적으로 큰 프로펠러를 가진 모델에서 흔히 볼 수 있습니다. 감속 드라이브는 발전소와 프로펠러를 각각의 최적 작동 속도와 일치시킵니다. 기어드 프로펠러는 내연기관에서는 드물지만 대부분의 전기모터가 매우 빠르게 회전하지만 토크가 부족하기 때문에 전기모터에서는 일반적입니다.
• 내장된 2:1 기어 감소 비율은 4행정 엔진의 크랭크축이 아닌 캠축에 프로펠러를 부착하여 얻을 수 있으며, 이는 크랭크축의 절반 속도로 작동합니다.^[8]

도관형 팬

덕트 팬은 제트 엔진과 같은 공간에 모양과 장착이 가능한 원통형 덕트 또는 튜브에 둘러싸인 멀티 블레이드 프로펠러입니다. 최근 전기 비행 기술이 향상되면서 일반화되었지만 전기 및 액체 연료 엔진 모두에 사용할 수 있습니다. 이제 모형 항공기는 제트 터빈 한 대의 비용보다 적은 비용으로 4개의 전기 덕트 팬을 장착할 수 있어 다기관 항공기의 저렴한 모델링이 가능합니다. 덕트 팬은 동일한 면적에 대해 더 많은 추력을 발생시키며 최대 시속 200마일(320km/h)의 속도를 기록하고 있는데, 이는 주로 덕트 팬 프로펠러에서 가능한 높은 RPM 때문입니다. 덕트 팬은 제트 엔진의 외관을 모방하는 제트 항공기의 스케일 모델에 인기가 있지만 스케일이 작은 모델과 스포츠 모델, 심지어 경량 3D 플라이어에서도 볼 수 있습니다.

다른.

조류 관찰기를 사용하면 날개 구조의 움직임이 살아있는 새의 펄럭이는 날개를 모방하여 추력과 양력을 모두 생성합니다.

대회

세계 대회는 국제 축구 연맹(FAI)이 주관하는 대회로 다음과 같습니다.

• F등급 – 모형 항공기
  • F1(x) – Free Flight (A,B,C,D,E,G,H,P,Q)
  • F2(x) – Control Line (A,B,C,D,E)
  • F3A – 라디오 컨트롤 에어로빅
  • F3B – 무선 제어 급상승(멀티태스킹)
  • F3C – 무선 제어 헬리콥터
  • F3D – Pylon Racing
  • F3F – 라디오 컨트롤 급상승(기울기)
  • F3J – 무선 제어 급상승(지속 시간)
  • F3K – 핸드 런치 글라이더
  • F3M – 대형 라디오 컨트롤 에어로빅
  • F3P – 라디오 컨트롤 실내 에어로빅
  • F5B – 전기 모터 글라이더 – 멀티 테스크(격년제로만 진행)
  • F5D – Electric Pylon Racing
  • F5J – 전기 모터 글라이더 – 열 지속 시간
  • FAI – 드론 레이싱 (F3U)
• 클래스 S – 공간 모델
• U등급 – 무인항공기

자유비행(F1)

Wakefield Gold Challenge Cup은 기부자인 Lord Wakefield의 이름을 딴 국제 모델 대회입니다. 이 행사는 1911년 7월 5일 영국의 크리스탈 팰리스에서 처음 열렸습니다. 1912년, 1913년 그리고 1914년에 대회가 있었습니다. 1927년 모델 항공 엔지니어 협회(SMAE)가 국제 대회를 위해 더 큰 은 트로피를 얻기 위해 웨이크필드 경에게 접근하기 전까지 어떤 대회도 다시 열리지 않았습니다. 이 트로피는 현재 웨이크필드 인터내셔널 컵이며 1928년에 처음 수여되었습니다. SMAE는 FAI가 인수한 1951년까지 국제 대회를 조직했고, 그 후 FAI 세계 자유 비행 선수권 대회에서 고무 동력 부문 상을 수상했습니다. FAI 자유 비행(F1) 등급은 다음과 같습니다.

• F1A – Gliders
• F1B – 익스텐션 가능(고무줄) 모터가 장착된 모델 항공기 – 웨이크필드 트로피
• F1C – 동력 모델 항공기(연소 동력 2.5cc(0.15큐인)
• F1D – 실내 모형 항공기
• F1E – 자동 스티어링 포함 글라이더
• F1N – 실내용 핸드 런치 글라이더
• F1P – 동력 모델 항공기(연소 동력 1.0cc)
• F1Q – 전기 동력 모델 항공기
• F1G – 익스텐션 가능(고무줄) 모터가 장착된 모델 항공기 « 쿠페 다이버 »(임시)
• F1H – 글라이더(임시)
• F1J – 동력 모델 항공기(임시) (연소 동력 1.0cc (0.061 큐인)
• F1K – CO₂ 모터가 장착된 모형 항공기(잠정)
• F1L – 실내 구역 EZB 모형 항공기 (임시)
• F1M – 실내 모형 항공기(임시)
• F1R – 실내 모형 항공기 "Micro 35" (임시)
• F1S – 소형 전력 모델 항공기 "E36"

제어선(F2)

미국에서는 U-Control이라고도 불리는데, 종종 한번에 세 개의 모델을 비행했던 고 짐 워커가 개발한 것입니다. 일반적으로 모델은 원형으로 비행하며 두 개의 얇은 강철 와이어에 연결된 손잡이를 잡고 중앙에 있는 조종사가 조종합니다. 와이어는 비행기의 기내 날개 끝을 통해 손잡이 움직임을 항공기 엘리베이터로 변환하는 메커니즘에 연결되어 항공기 피치 축을 따라 기동을 수행할 수 있습니다. 조종사는 모델을 따라 회전하며, 수직 수평 비행을 위해 시계 반대 방향으로 회전합니다.

종래의 제어 라인 시스템의 경우, 제어를 제공하기 위해 라인의 장력이 필요합니다. 라인 장력은 크게 원심력에 의해 유지됩니다. 라인 장력을 높이기 위해 다양한 방법으로 모델을 제작하거나 조정할 수 있습니다. 방향타 오프셋 및 추력 벡터링(엔진을 바깥쪽으로 기울임)이 모델을 바깥쪽으로 요잉합니다. 선들이 날개를 빠져나가는 위치는 선들의 공기역학적 항력이 모형 기내에서 요잉하는 경향을 보상할 수 있습니다. 외부 날개의 무게, 외부 날개보다 더 길거나 더 많은 양력을 가진 내부 날개(또는 외부 날개가 전혀 없음) 및 왼쪽 회전 프로펠러(또는 시계 방향으로 비행)의 토크는 모델을 외부로 굴리는 경향이 있습니다. 날개 끝 무게, 프로펠러 토크 및 추력 벡터링은 모델이 느리게 진행될 때 더 효과적인 반면 방향타 오프셋 및 기타 공기역학적 효과는 빠르게 움직이는 모델에 더 많은 영향을 미칩니다.

도입 이후 컨트롤 라인 플라잉은 경쟁 스포츠로 발전했습니다. 스피드(Speed), 에어로빅(AKA Stunt), 레이싱(Racing), 네이비 캐리어(Navy Carrier), 벌룬 가슴(Balloon Bust), 스케일(Scale), 컴뱃(Combat) 등 컨트롤 라인 모델에 대한 경연 부문이 있습니다. 엔진 크기 및 유형별 구분, 기술 범주, 모델 디자인 연령 등 기본 이벤트에 대한 다양한 변형이 있습니다.

이 행사는 주로 미국에서 시작되었으며 나중에 국제적으로 사용하기 위해 채택되었습니다. 미국 경쟁에 대한 규칙은 모델 항공 아카데미에서 제공합니다. 국제 경기 규칙은 국제 경기 연맹(FAI)에 의해 정의됩니다. 세계 선수권 대회는 세계에서 반년마다 열리는데, 가장 최근에는 프랑스에서 2008년에 개최되었는데, 특별한 종류의 레이싱 (F2C 또는 "팀 레이스"), 전투 (F2D), 스피드 (F2A), 모두 0.15 cu. (2.5cc)를 대체하는 엔진과 디자인과 크기와 관련하여 본질적으로 무제한인 스턴트 (F2b)로 제한된 경기들로 제한됩니다.

CIAM(FAI 항공 모델링 위원회)은 F2 제어선 범주에 대해 다음 클래스를 설계했습니다.

F2A

CL 스피드

F2B

CL 에어로빅

F2C

CL팀 레이싱

국제 레이싱 클래스는 F2C(F2 = Control-line, C = racing) 또는 팀 레이스로 불립니다. 조종사와 정비사가 팀을 이루어 소형 370g(13온스)의 날개폭 65cm(26인치)의 세미스케일 레이싱 모델을 타맥이나 콘크리트 표면 위에서 조종합니다. 줄의 길이는 15.92m(52.2피트)입니다.

3명의 조종사와 정비사 팀이 같은 서클에서 동시에 경쟁하며, 정해진 코스를 최대한 빨리 끝내는 것이 목적입니다. 탱크 크기는 7cc(0.43큐인)로 제한되며, 경기 중 2개 또는 3개의 급유 피트 스톱이 필요합니다.

정비사는 표시된 비행 원 밖의 구덩이 구역에 서 있습니다. 엔진이 시동되고 모델이 시동 신호에 따라 해제됩니다. 연료 공급을 위해 파일럿은 계획된 랩 수 후 빠른 하강 엘리베이터 이동으로 연료 차단 기능을 작동시켜 모델이 약 50km/h(31mph)의 최적 속도로 정비사에 접근할 수 있습니다. 정비사는 날개로 모델을 잡고 호스와 손가락 밸브로 가압된 캔에서 탱크를 채운 다음, 프로펠러를 손가락으로 튕겨 엔진을 재가동합니다. 피트스톱은 일반적으로 3초 미만이 걸립니다.

코스는 6.2마일(10km)이며 100바퀴입니다. 비행 속도는 약 200 km/h (120 mph)인데, 이것은 조종사들이 약 1.8초 만에 한 바퀴를 돌린다는 것을 의미합니다. 원심력으로 인한 라인 당김은 19lbf(85N)입니다. 추월 모델은 저속 모델의 경쟁 파일럿의 머리 위에 조종됩니다.

두 번의 예선전을 거쳐 6, 9, 12개의 가장 빠른 팀이 두 번의 준결승전에 진출하고, 준결승전에서 가장 빠른 세 팀이 결승전에 진출하는데, 이 결승전은 더블 코스로 진행됩니다. 단일 실린더 2행정 최대 2.5cc(0.15큐인)의 이 목적을 위해 설계된 디젤 압축 점화 엔진이 사용됩니다. 세계 선수권 대회 수준에서는 경쟁사가 직접 엔진을 설계하고 제작하는 것이 일반적입니다. 출력 전력은 25,000rpm에서 0.8hp(0.60kW)에 근접합니다.

F2D – CL 전투

클래스 F2D - 컨트롤 라인 전투 모델 항공기 - 두 명의 조종사가 경쟁하며, 네 명의 정비사가 구덩이 안에서 경쟁합니다. 항공기는 가볍고 뭉툭하여 공중에서 빠르게 조종할 수 있습니다. 각각은 8피트 2인치(2.5m) 크레페 종이 스트리머가 3m(9.8피트) 끈으로 항공기 후면에 부착되어 있습니다. 각 조종사는 프로펠러나 날개로 절단을 시도하기 위해 다른 항공기의 스트리머만 공격합니다. 각 컷은 100점입니다. 모델이 공중에 뜰 때마다 1점을 획득하고 시동기의 신호로부터 4분 동안 경기가 진행됩니다. 항공기의 거의 120mph(200km/h) 속도에서 실수는 종종 충돌 손상으로 이어지기 때문에 경기당 두 대의 항공기가 허용됩니다. 정비사는 추락에 대비하고 신속하게 두 번째 항공기를 시작하고 스트리머를 발사하기 전에 예비 모델로 옮깁니다. 행동이 너무 빨라 관찰자가 스트리머의 컷을 놓칠 수 있습니다. 두 번째 패배는 선수를 탈락시키고, 마지막 조종사는 여전히 비행 중입니다.^[9]

무선 조종 비행(F3)

F3A

RC 에어로빅 항공기

F3B

RC 멀티태스킹 글라이더

F3C

RC 곡예 헬리콥터

F3D

RC 파일론 레이싱 항공기

주탑 경주는 주탑의 코스를 비행하는 무선 조종 모형 항공기를 위한 항공 경주의 한 종류를 말합니다.^[10] 이 스포츠는 본격적인 레드불 에어 레이스 월드 시리즈와 비슷합니다.

F3F

RC 경사 급상승 글라이더

F3J

RC 열 지속 시간 글라이더

F3K

RC 핸드 런치 글라이더

F3M

RC 대형 곡예비행기

F3N

RC 프리스타일 곡예 헬리콥터

F3P

RC 실내 곡예비행기

F3H

RC 급상승 크로스컨트리 글라이더

F3Q

RC 에어로-토우 글라이더

F3R

RC 파일론 레이싱 유한회사 항공기

F3S

RC 제트 에어로빅 항공기

F3T

제어 기술이 적용된 RC 세미 스케일 철탑 레이싱

F3U

RC 멀티 로터 FPV 레이싱

FAI 드론 레이싱 월드컵은 F3U 클래스(Radio Control Multi-rotor FPV Racing)입니다. 이것은 정신적인 노력과 큰 상금을 포함하는 매우 경쟁이 치열한 활동입니다.

공기역학 모형

항공기의 비행 행동은 항공기가 건조되는 규모, 공기의 밀도 및 비행 속도에 따라 달라집니다.

아음속에서 이들 사이의 관계는 레이놀즈 수로 표현됩니다. 서로 다른 척도에 있는 두 모델이 동일한 레이놀즈 번호로 비행하는 경우 공기 흐름은 유사합니다. 예를 들어 실물 크기의 비행체보다 저속으로 비행하는 소형 모델과 같이 레이놀즈 수가 다른 경우에는 공기 흐름 특성이 크게 다를 수 있습니다. 이렇게 하면 정확한 축척 모형을 사용할 수 없으며 어떤 식으로든 모형을 수정해야 합니다. 예를 들어, 레이놀즈 수가 적을 때, 비행 규모 모델은 일반적으로 규모보다 큰 프로펠러를 필요로 합니다.

기동성은 규모에 따라 다르며, 안정성도 더욱 중요해집니다. 제어 토크는 레버 암 길이에 비례하고 각 관성은 레버 암의 제곱에 비례하므로 규모가 작을수록 항공기나 다른 차량이 제어 입력이나 외부 힘에 반응하여 더 빠르게 회전합니다.

이로 인한 한 가지 결과는 일반적으로 모델이 피치와 요의 급격한 변화에 저항하면서 추가적인 종방향 및 방향 안정성을 필요로 한다는 것입니다. 조종사가 불안정한 항공기를 조종할 수 있을 정도로 빠르게 대응하는 것이 가능할 수도 있지만, 동일한 항공기의 무선 조종 척도 모델은 안정성을 위해 꼬리 표면과 날개 정이면체가 증가하는 것과 같은 설계 조정이나 인공적인 안정성을 제공하는 항전 장치가 있어야만 비행이 가능할 것입니다. 자유 비행 모델은 정적 안정성과 동적 안정성을 모두 가져야 합니다. 정적 안정성은 이미 설명한 피치와 요의 급격한 변화에 대한 저항이며, 일반적으로 수평 및 수직 꼬리 표면과 전방 무게 중심에 의해 제공됩니다. 동적 안정성은 제어 입력 없이 직선 및 수평 비행으로 복귀할 수 있는 기능입니다. 3가지 동적 불안정성 모드는 피치(푸고이드) 진동, 나선형 및 더치 롤입니다. 동체에 수평 꼬리가 너무 커서 길이가 너무 짧은 항공기는 상승과 잠수가 증가함에 따라 푸고이드 불안정성이 발생할 수 있습니다. 자유 비행 모델의 경우, 이는 일반적으로 초기 상승의 끝에서 실속 또는 루프로 이어집니다. 다면체 또는 스위프 백이 불충분하면 일반적으로 나선형 회전이 증가합니다. 너무 많은 이면체나 스윕백은 일반적으로 더치롤을 유발합니다. 이 모든 것은 체중계뿐만 아니라 모양과 무게 분포의 세부 사항에 따라 다릅니다. 예를 들어, 여기에 표시된 종이 글라이더는 작은 종이로 만들었을 때는 공모전 우승자이지만, 약간이라도 스케일을 늘렸을 때는 더치롤에서 좌우로 진행됩니다.

참고 항목

각주

참고문헌

• Carlos Reyes, RCadvisor.com , New Mexico, Alburquerque, 2009, RCadvisor의 비행기 디자인을 쉽게 만들었습니다. ISBN 9780982261323 OCLC 361461928
• Jerry Mander, George Dippel and Howard Gossage, Simon and Schuster, 뉴욕, 1967, Great International Paper Airplane Book. ISBN 0671289918 OCLC 437094
• Martin Simons, Swanley: Nexus Special Interests, 1999. 네 번째. ISBN 1854861905 OCLC 43634314
• Keith Laumer, New York, Harper, 1960. 2판, 1970. OCLC 95315
• 호르스트 오의 내연기관의 중세. 하든버그, SAE, 1999. ISBN 0768003911 OCLC 40632327
• 모형 비행기 디자인과 비행 이론, 1941년 뉴욕 제이 출판사 찰스 햄슨 그랜트. OCLC 1336984
• 마이크 켈리, 구름을 뒤로 당기다, 리머릭 작가 센터 출판사, 아일랜드, 2020. ISBN 9781916065383