手把手教你用CAD画飞机

用Auto CAD绘制模型飞机加工图（上）

橙子喜欢自己设计制作模型飞机的模友，大都离不开一些电脑辅助设计软件，如AutoCAD、Profili、Design foil、CATIA、AAA（Advanced.Aircraft.Analysis）等。它们可用于绘制平面图、构建三维模型、提供翼型数据以及进行模型飞机的总体设计分析等。掌握好其中的AutoCAD、Profili和AAA三种软件，即可完成大多数模型飞机的设计制作。

如今数控激光雕刻机应用广泛，详细的加工图纸会给模型飞机的制作带来很大方便，并能保证制作精度和美观程度。不过很多模友仅能根据设计自己画出模型飞机三面图（图1），而不知如何将其转化为详细的加工制作图。下面笔者以一架双尾撑布局的固定翼模型飞机（采用倒V形尾翼、上单翼、发动机推进式设计）为例，介绍自己依据三面图用AutoCAD绘制加工图的心得和体会。

图1 模型飞机的三面图首先要保证三面图准确、清晰；然后根据经验和简单计算，确定每个部位的材料和尺寸；之后便可开始绘制加工图了，主要分为机翼、机身和尾翼三个部分。

机翼

图2 选择翼型

对于常规的固定翼模型飞机，机翼通常由翼肋、主梁、后梁（又称后墙）和前缘定位条构成。翼肋图纸可通过一些专门的翼型软件得到，如用Profili软件产生一个翼型文件，再导入AutoCAD中。具体步骤如下：打开Profili软件，如图2所示，点击键1，从出现的对话框中选择所需翼型（这里选NACA4412）；点击键2，在弹出的对话框中输入图3所示的各选项，按OK键确定；待翼型图纸弹出后（图4），点键3“保存为DXF格式”（默认格式）到自建的文件夹内，即可得到所需翼型的CAD文件。该翼型的弦长为100mm，可按实际需要缩放。

图3 设置翼型参数

图4 保存为DXF格式

用AutoCAD打开已有模型飞机的三面图，把翼型图纸复制上去（图1），准备绘制翼肋加工图。

绘制前先要了解CAD中的几个常用工具（见图5注释）。熟练掌握后，便可轻松应对画图了。

1.绘制内段机翼

从三面图中提取左机翼的平面图，逆时针旋转90°；确定左机翼上每个翼肋的位置并划线；将翼型复制到第一个翼肋位置，注意弦线要与位置线重合，且翼型后缘与机翼后缘对齐；确定翼型位置后，删去弦线；用“缩放”功能放大翼型至合适尺寸；机翼上需注意的几个位置，如主梁、后梁、副翼、机翼与尾管连接处，用特殊颜色（如红色）的线勾画（图6）。

图5 AutoCAD常用的一些工具图6 将翼型复制到左机翼上

接下来确定四个参数：主梁上、下缘条的截面尺寸（这里指“定截面缘条”，后面再讨论“变截面缘条”）；后梁缘条截面尺寸；蒙板厚度；后梁腹板厚度。

以上述参数为依据，对放大的翼型进行细加工。先按蒙板厚度（2mm）将翼型向内缩小，结果导致弦长减小，翼型后缘也内缩（图7）。翼型相对厚度越小、后缘越尖，向内缩得越多。解决方法是用两条“三点圆弧”（图7）或“样条曲线”将偏移后的翼型后部，平滑过渡到原始翼型后缘。后缘修形后，画出主梁和后梁上下缘条的截面图，并将它们复制到翼型上。注意主梁和后梁的上下缘条都要与贴腹板的一侧平齐。

图7 修正翼型后缘

然后处理翼肋前缘，使之与前缘条相配合。前缘条的结构有三种：图8①中的最简单，为一根8mm×8mm的轻木条；图8②和图8③的前缘均由厚5mm和厚3mm的轻木条粘接而成，两者粘接方向不同。图8②的方法加工制作方便、美观度好，相应翼肋的绘制方法如下：将翼型前缘切线先向内移5mm、再移3mm，分别与翼型轮廓线交于A、B两点；按图8②中的方法删去各辅助线即可。

图8 处理前缘的三种方法

翼肋减轻孔的形状也有多种，以圆形和倒圆角的梯形（图9）最为常用。若不需减轻太多重量，用圆形减轻孔即可，容易绘制和加工。

图9 两种形状的减轻孔图10 内段矩形机翼的一个翼肋图（下）

经过以上步骤，删除多余的线后，便得到了内段矩形机翼的一个翼肋图（图10）。将它复制并粘贴到内段机翼的各个翼肋位置（图11），注意对齐。

因机身和机翼使用碳纤管相连，故图11中靠近机身的三个翼肋，要按碳纤管尺寸开孔。还有两个翼肋要与尾撑杆连接，需单独进行修改。修改思想是使两个翼肋和上下蒙板形成一盒式结构，包裹尾撑杆。具体步骤如图12所示：因翼弦与尾撑杆间有夹角，即机翼的设计安

装角（这里为2°），故应先将两翼肋顺时针旋转2°；删除翼梁以后的减轻孔；画出尾撑杆与翼肋接合处的俯视图和侧视图，按侧视图尺寸修改翼肋外形；确定盒式结构内的隔框位置；绘制隔框和减轻孔。修改前后的翼肋对比如图13所示。

图11 将修改后的翼型粘到内段矩形机翼的各个翼肋位置，需要时做进一步改进。

图12 修改与尾撑管相连的两个翼肋

图13 尾撑杆附近的翼肋修改前（上）、后对比。

2.绘制外段机翼

内段矩形机翼的翼肋修改完后，开始绘制外段梯形机翼的翼肋，两者区别很大。先将一个只打了减轻孔的翼型，以后缘为基点复制到每个翼肋位置上（图14）；依次按照各处弦长缩放翼型；观察最小的翼肋，发现其减轻孔离主梁太近，需进行移位或删除；这里选删除，因此法快捷且不会带来其它影响；然后用比较醒目的颜色勾画出副翼，以提醒绘图者该区域需进行特别处理。

图14 绘制外段梯形机翼的翼肋

与内段机翼一样，处理外段机翼时，也需先将各处的翼型内缩2mm，留出蒙板的位置。然后同样用图7和图8的方法，对前、后缘进行修形。修形后删除偏移的辅助线（图15）。

接下来处理主梁和后梁的上下缘条开口。笔者将外段梯形机翼的主梁上缘条设计为变截面，而后梁和主梁下缘条依然为定截面，它们的尺寸如图16所示。主梁上缘条的截面从6mm ×5mm，线性变化至3mm×5mm，据此可确定每个翼肋处的上橼条截面尺寸。方法见图17，画出截面变化趋势图，在上面找出每个翼肋位置，即可得到相应的上缘条截面。然后把每个缘条截面复制到相应翼肋的缘条位置（图18）。

图15 前、后缘处理前后的翼肋外形对比图16 缘条尺寸

图17 主梁上缘条各截面尺寸的得出

图18 将缘条截面复制到位接下来，删去每个翼肋上多余的线段和曲线（图19）。注意副翼区内的翼肋后缘需特别修改，方法见图20，同时分离出副翼的翼肋。完工后的外段机翼如图21所示。分离出的所有副翼翼肋，按图22中的方法进行处理。

图19 删去每个翼肋上的多余线条

图20 副翼区内的翼肋后缘处理

图21 修改完的外段机翼图22 副翼翼肋的处理方法

3.绘制前缘条和腹板

内、外段机翼（包括副翼）前缘条的绘制方法相同，这里以内段矩形机翼前缘条为例讲解。机翼前缘由图8所示的厚度为5mm和3mm的轻木条组成，将翼肋图复制下来（图23），测得插接处的宽度为12mm，此即3mm轻木条的宽度，13.3mm为5mm轻木条的宽度。再根据内段机翼的长度，即可画出前缘条，并在相应各处画出插槽。

主梁腹板的绘制方法也和前缘条基本相同，这里不再赘述。

图23 绘制内段机翼前缘条最后，将副翼两端的两个翼肋后缘还原成完整的翼肋，再清理所有多余的线，即得到所

需的加工图（图24）。

图24 完成的机翼加工图在绘制模型飞机CAD加工图时，笔者认为最好把整个过程分为几个阶段（图25）。每阶段完成后，“复制、粘贴”，再进行下一步的绘制。这样可以在发现错误时，可及时返回找到出处，进行修改。若只在一个图上完成所有工序，一旦中间出错，再改将非常繁琐，浪费时间。

图25 机翼绘制流程示意图