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很怪的標題:P 這裡要講的不是所謂的"設計準則",基本上準則就是讓人不必動大腦的東西,照著 準則做雖然保證了飛機的性能,不過那樣就不好玩了。 我要提的,是以工程評估為基礎,一種叫做"設計循環"的過程。 一件創作物的開發,最基本的,就是要滿足設計者的"目的",聽起來再顯然不過,可 是在實際上操作,你就會發現,"設計目的",是很難和工程上所用的描述方式,例如 規格、參數等等,做有力的聯結的。 拿我們要處理的遙控飛機為例: 假設你的要求是: 一架好飛的飛機,不能太貴,要能方便的在學校飛,準備不用花掉太多時間,最好有 個好看的外型。 就一般情況來說,這己經算是相當囉唆的要求了,這時你就發現,你想設計一架飛機 ,而你甚至連想要的是什麼都沒有歸納完整哩~ 經常是買飛機時才邊看邊想呢! 如果你只要造出一架遙控飛機就滿足了,後面就可以不用看了,既然叫做"收歛過程" ,就是要分解出很多的限制條件才有辨法收歛哩! 進入正題,我所要嘗試的設計方式,就是經由以下的步驟所構成的: 1.歸納出設計上的要求。 2.從設計要求分解出工程上的規格要求。 3.處理矛盾的要求,修正出評估條件的權重。 4.由評估條件決定最佳化的目標函數,調整工程上相關的變量,最後得到收歛的結果。 這就是最基本的工程評估手段,不過很明顯的,問題就出現在所謂的評估條件的"權重", 和所謂最佳化的"目標函數"上。 感覺的東西很難條列的非常量化。 而幸好我們有模擬器這個東西。 所以最佳化是一種設計"過程",經由測試再修正,則是所謂的"設計循環"。 "試誤法"也是一種設計循環,不過收歛的太慢了。 ****** 如果再扯下去就沒完沒了了,我們從遙控飛機的基本要求開始。 "一架好飛的飛機,不能太貴,要能方便的在學校飛,準備不用花掉太多時間,最好有 個好看的外型。" "好飛",我們可以試著分解出一些飛機上相關的性能參數, ****** 滾轉率,爬升率,迴轉率,迴轉半徑,穩定性和操控的動態反應:反應時間,誤差 滑翔角度,失速速度,陣風反應,動作的獨立性。 如果要作特殊動作,例如停懸,方型觔斗,就要求失速後的控制,又分三個軸向。 這些條件大多是愈極端愈好。(之後就要決定權重以平衡相矛盾的要求) ******* "要能方便的在學校飛",可以分解出尺寸上的限制條件。 重量限制,噪音,大小要能擺在社辨的限制。 進一步更分解出"好飛"的一部分限制條件: 如果要在社會系館後面...."好飛" ---> "60m見方的大小,希望迴轉半徑可以小於5m,要繞過豆豆龍樹的上方後一圈內降落 ,給出了滑翔的角度要能控制在15度時不至於超速,大樓造成了亂流,所以要有基 本的抗陣風能力,速度不要超過25km/hr,免得撞樓。" ******** "不能太貴",所以無刷馬達和收輪腳可以不考慮,製做的材料也希望由巴沙木構架 改成珍珠板結構。 "準備不用太多時間",所以吃油的不考慮。 "最好看起來不錯",可以剔掉一些構型,例如不喜歡三角翼。 到目前為止,我們分解出來的條件分成: 限制條件:迴轉半徑可以小於5m,滑翔的角度要能控制在15度時不至於超速,基本的抗 陣風能力,失速速度不要低於25km/hr的70%,無刷馬達和收輪腳不考慮,珍 珠板結構,電動動力,非三角翼,翼展150cm內,重量不超過700克。 "加分"的條件:滾轉率,爬升率,迴轉率,穩定性和操控的動態反應,陣風反應, 動作的獨立性。 光是這些條件還不能讓我們的飛機成形,這時可以再加上裝備上的限制條件: 370或380馬達 4號鎳氫電池7~10個 4動作接收器和3個naro伺服機 於是我們就有了基本重量和功率的範圍了,可以開始進行起飛重量估計,進而估算出爬升 率,迴轉半徑和失速速度等等對於翼面積的關係。 (這裡面就會用到結構重量的資料,例如打算用珍珠板的主翼,每m^2約要370克的重量, 而採用傳統構型的機身和尾翼也會用去一半主翼的重量,所以結構重量的資料要儘量 記錄,作為設計改進的基礎) 繞著裝備的限制條件可以很快的縮小範圍,所以有人說飛機是繞著引擎來設計的,其 實蠻有道理的。 己經成型的設計模型,就是最佳化的目標函數的基本,上面這個例子,我們得到一個 重量隋翼面積線性增長的模型,如果我們要最大爬升角度,調整翼面積使推重比變的 最高,就可以達到目的。 基本上做到這裡,部分結果己經是收歛了。 不過設計之所以好玩,就在於最佳化的評估項目可能有兩個或更多,而很多目標是相衝的 ,例如極速和推重比,失速速度,迴轉半徑;穩定性和滾轉率,動作的獨立性。 一個決定最佳化的方式用操作的時間比例來區別,例如架翼角的決定是以最多時間的巡 航時間來設定,很幸運的,刪好不和其它衝到。 圍繞著己經最佳化的部分,還可以建構出更多具體的條件,如上面,架翼角配合起飛的 條件,可以決定起落架的高度,尾翼配平的大小。 靠著一部分確定下來的問題,漸漸的可以更具體化設計,而使得調整的參數減少,減少 到一定程度可以用數學模型來描述時,就可以說是成功了。 當然很多時候最佳化的問題是不能分開的,例如成本就會一直跟隋著,我的做法是讓成本 設定一個上限。這種作法就是讓一個評估的項目從一個變數固定到一個邊界,讓目標函數 在邊界上操作,很不邏輯,不過還挺好用的。 -- 我發現我還蠻會蓋的.... -- 一恨怠速不穩 四恨伺服no控 七恨結構甚弱 十恨電池掛點 二恨引擎沒力 五恨螺絲易落 八恨灌油積沙 十一恨失速顫抖 三恨火腿蓋頻 六恨連桿挫曲 九恨降落有風 十二恨空中拍手 ~試飛十二恨 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 140.112.244.159