慶祝第七千次上站~~哈哈...

使用彈性來調整手擲機在不同速度下的配平問題，這己經不是新的點子了，翻翻
第一次寫這東西的文章己經是兩年前的....放在精華區生了兩年的灰，現在給它
見見陽光好了....在[航空科學][自由飛模型][新型前翼手擲機]那篇..

會不會有人覺得手擲機沒什麼? 其實手擲機用了比遙控飛機更多的定性分析技巧...

以下
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假設看這篇的人看過了手擲機的設計.最終版那篇[1]，翻過之前寫前翼的那篇[2]，
或是見過實物飛行的情況。

手擲機的最大擲高是受翼面負荷/配平後的升力係數 所主導，或者簡單一點，就是
被失速速度所主導，手擲機的性能在失速速度和最大擲高上有很明顯的衝突，雖然
由簡單的估計，重翼荷可以比較有利，但是由重翼荷帶來的，是投擲出穩定下滑軌
跡的難度增加(詳見[1]，有關波浪狀飛行那段)，設計上經過妥協的結果，就是你去
找手擲機的設計圖時，看到的樣子...手擲機己經被試出最佳化的參數了，一架單純
的"手擲"機，沒辨法超越千錘百鍊的設計圖。

要超越現有的設計，要使用橡皮筋彈射，並且使用自動調整的配平才行。

請注意，單純的改用彈射，沒辨法增加手擲機的性能，不相信的人可以試試在一般情
況的手擲機改彈射勾，你會看到手擲機只是多翻一個垂直觔斗。

[2]裡面有說明使用前翼和如何利用配平來改變這個衝突，....不要再說我是前翼支持
者這種話了，我實驗過尾翼型態的情況，效果是很低的，尾翼的配平負荷非常低，沒辨
法產生像前翼時一樣敏感的調整性。

前翼型式下的設計側視圖:
彈簧鋼絲
↙ ╴ 關節 前翼 垂直尾翼
╱▔╲』 ↙ ↙ ↓
╱▂▂。▂▂▂▃▄▃▃▃▂▂
〈 ◢███▇▆▅▄▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃▃████
█叫我前翼機██████████████ █
◥███████████████████▃▄▅▄▄▃▃▂▂▁ █
↗ ◥ █
主翼 ◥ █
◥█
----------------------------------------------------------------------參考軸線

這裡要說明的，是鋼絲彈性的調整原則，以及翼剖面的選擇細節。
前翼的關節後，前翼和藍色的擺臂形成一個力矩平衡的系統，機身也形成一個力矩平衡
的系統。

--
前翼系統的力矩平衡式:

前翼升力*升力中心至關節距離+"彈簧下壓力*彈簧下壓點和關節距離+前翼和機身接觸點
作用力*前翼和機身接觸點和關節距離"(+前翼翼弧的力矩)=0

機體的力矩平衡式:

前翼升力*前翼升力中心至重心距離+主翼升力*主翼升力中心至重心距離(+前翼翼弧的
力矩+主翼翼弧的力矩)=0
--

注意()內的東西在對稱翼時是0，而 ""內的東西是用彈簧剛性和彈簧預力表示。

前翼和主翼升力可由攻角和動壓力求得，其中有兩個未知項，前翼擺臂的角度，
以及參考軸線和氣流的角度(兩個攻角可用這兩個變量表示)，剛好可以解出確實
的解，不過要解這東西不如去吃香雞排......啊不是，是這東西不需要確實的被
解出來也能設計，理由如下:(那為什麼要寫平衡式啊?後面會用到啦!)

設計的目標是盡可能使前翼的升力被壓制在2倍G限下，而在低速時，前翼是緊貼
著機身，如同沒有彈性體的情況。

我們可以看一下前翼的力矩在主翼攻角為零時的圖:

前翼升力造成的力矩(1)↓

│ ╱
│▔ ─ ╱
│ ▔ ╱갊彈簧預力→ │ ...... ╱. ▔ ─......................
│ ／ ▔│
│ ／ │ ←彈力造成的力矩(2)
│ ╱ │
│ ╱ │
│ │
▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔▔擺臂角度(由水平算起)
↑
機身和前翼接觸的限制角度

圖上的(1)(2)交點就是平衡的角度......
(1)隋著動壓力的增加會增加斜率，使交點左移，(升力會小幅上升，所以我叫它"壓制"
升力)

由圖就可以看出兩點:
1.盡量使(2)的上方變平，升力的變動幅度就會很小
2.動壓力很小時(低速)，交點在(2)的垂直線段上，攻角是由前翼被機身限制所決定

有人要debug嗎? 如果主翼攻角不是零時?
沒關係，只是使(1)上下平移而己，上述的關係依然存在。

所以我們的目標被轉化為:
1.盡量降低彈簧彈性係數(細/長)，或是減小彈簧接觸點和關結的距離。
2.在低速的情況，所有參數以最佳升阻比設計(當然也要滿足穩定性的條件)。
3.彈簧預力是2倍G值時的前翼負荷。

另外值得一提的是，經過彈性壓制升力後，主要的爬升段幾乎是直線，己經不用限制
展弦比來獲得高點翻滾的條件了，偏個角度射出就可以在末端以螺線進入盤旋了。
(當然要做也是沒問題的，這也是前翼的好處之一，容易做到翻滾特性)

下面要提的是，這類型的彈射機的翼剖面選擇:

回顧一下機身的力矩平衡式，翼弧的效應被乎略，但是在非對稱翼是存在的，尤其是
翼弧的力矩受攻角影響小，在動壓力很大時，力矩係數會主導這系統的平衝攻角，很
不幸的，一般翼弧會彥生壓頭的力矩，所以在主翼的翼弦長對機身相對的很長時，甚
至可能使得一開始就壓頭墜地，必須特別注意，所以主翼的翼剖面最好是對稱，而前
翼則可以視升力壓制的性能如何，作些微的調整。

有沒有人要問為什麼是2倍G限?我隋便設的，用起來還不錯...也許有人可以對G限最佳
化哦~ 很難的...

經過這樣的設計，使用橡皮筋可以達約18m的高度，而失速速度維持在2.5m/s左右，升
阻比至少5，也就是無風時有36秒以上的可能性。

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