方舟90 是爱虎科技按 CAADC 限时载运比赛规则全新设计的一架载机。从 8 月 22 日确定全机尺寸，到 8 月 26 日 Rhino 全机模型基本成型，设计环节已走过约一半工作量。这篇文章不讲原理，只讲这架飞机是怎么从很多年前的一个念头，一步一步走到今天的。
飞机 3D 模型渲染图
一、很多年前的那一眼
很多年前，我还是个普通的青少年航模教练，带着孩子们飞橡皮筋动力模型、飞简单的电动滑翔机。那年我在网上翻到了大学生航空模型设计大赛的限时载运项目——大学生们自己设计、自己造出一架能装货、能限时起飞降落的载机，在规则里把每一克重量、每一瓦功率都抠到极致。
我看了很久那场比赛的视频。屏幕里那些年轻人抱着自己设计的飞机跑向起飞线，眼神是亮的。我心里有个念头压了很久：要是有那么一天，我也能作为教练，带一群孩子站到这样的赛场上，该多好。
那时候这个念头只是念头。限时载运是大学组的舞台，我手底下是十来岁的孩子，差着好几个重量级。
二、比赛来到了少年组
后来，事情起了变化。限时载运这个项目，开始往青少年推广，到今年，已经办了三年。
三年里，我一直在看。看着别的教练带的队伍飞起来、飞稳了、飞出成绩了；看着规则一年年打磨得更细；看着比赛器材、套材、价目表一点点公开。我心里那点压了多年的火，终于压不住了——
我决定，一定要带我自己的学生，参加这个比赛。不是试试看，是要认真地、从头到尾地、按一架真飞机的样子，把它做出来。
三、两年憋一口气
决定下了，但我没有立刻动手。因为我知道，带学生做一架限时载运的载机，和我以前教的橡皮筋模型，中间差着不止一个数量级。气动、结构、材料、工艺、舵机、动力、重心……每一项都不能拍脑袋。
整整两年，我在做准备。读规则、看视频、查翼型数据、翻结构力学教材、学 Rhino、学 xflr5。两年里我攒下的笔记和草稿，摞起来有小半人高。这两年的沉默，是为了今年能开口说话。
四、今年，终于开始了
今年夏天，我觉得自己准备好了。方舟90——爱虎科技按 CAADC 限时载运比赛规则全新设计的一架载机，正式立项。
动手的第一件事，不是画图，是读规则、看视频。
比赛规则是这场比赛的"宪法"。木结构能不能用？翼展上限多少？载重怎么算？电池规格？舵机数量？——每一行字都得抠明白。我把规则读了不下十几遍，又把近几届的比赛视频一帧一帧地过，看别人怎么转弯、怎么载货、怎么在限时里起飞。看完心里才有了底：方舟90 要长成什么样，我大概有数了。
五、xflr5：先让飞机在屏幕里"飞"起来
读规则、看视频只是热身。真正让我这架飞机第一次"飞"起来的，是 xflr5——一个免费的气动仿真软件。它背后用的是经典的升力线理论（Lifting Line Theory, LLT），把半个翼展切成 80 段，每段挂一个马蹄涡，联立方程组解出每个截面的升力。
这部分我花了最多的笔墨，网站上留下了大量记录。因为在我心里，一架飞机能不能成，气动先定了七分。
xflr5 仿真输出的极曲线——升力系数与阻力系数的关系，曲线从左下到右上呈典型上凸形态
第一轮纠结：机翼该长什么样？
我先得回答五个问题，每一个都让我熬了几宿：
- 1. 升力沿翼展怎么分布？ 答案是翼根多、翼尖少——这是升力线理论最经典的结论。气流到了翼尖会"泄压"绕过去，形成翼尖涡，所以越靠翼尖升力越小，理想形态是椭圆分布。方舟90 是矩形翼（2.24m × 0.40m），用椭圆假设偏保守，对结构校核反而安全。
- 2. 要不要装翼尖小翼？ 我一度很心动。但算下来，小翼赚的不是"升力"，是"升阻比"——同样升力下阻力更小。模型尺度上收益有限，而且规则没限制翼展，直接加长翼展完胜小翼。结论：不加。
- 3. 要不要翼刀？ 翼刀治的是后掠翼"外翼先失速"的病。方舟90 是直机翼，没这个病，装了反而加阻加重量，还破坏蒙皮连续性。结论：不用。
- 4. 翼尖要不要渐收？ 方向对，但必须算失速账。我把翼尖从 400mm 收到 290mm（尖根比 λ=0.725），翼面积缩水 6.9%，展弦比从 5.50 升到 5.91，诱导阻力降了 3.1%。但翼面积小了，失速速度就上去了——原样飞，转弯裕度直接变负。强制配套：外翼负扭转 1–2°。
- 5. 翼尖要不要上反 4°？ 算下来是个"温和偏保守"的量。收益是横滚自稳、抗阵风、翼尖抬高 38mm 少擦地；代价是升力只损失 0.24%（cos4° 几乎是 1）。而且折点正好和渐收起点重合，一次折角同时做渐收+上反。结论：4°，做。
第二轮：让 xflr5 把三种机翼都"飞"一遍
光讨论不够，得让软件算。我在 xflr5 里搭了三种机翼让它们 PK：
- A 矩形翼（现状）
- B 渐收翼（λ=0.725，无扭转）
- C 渐收翼 + 外翼负扭转 2°
跑完仿真，结果清清楚楚摆在屏幕上：
| 指标 | A 矩形翼 | C 渐收+负扭转+上反 |
|---|---|---|
| 展向效率 e | 0.965 | 1.002（+3.9%） |
| 诱导阻力 | 2.60 N | 2.52 N（-3.1%） |
| 翼根弯矩(n=3) | 33.1 N·m | 32.0 N·m（-3.2%） |
| 失速顺序 | 翼根先失速 | 翼根先失速（安全不变） |
xflr5 仿真输出的升阻比曲线——峰值约 21，出现在迎角 2.5°~3° 附近，即最佳巡航迎角
最让我后背发凉的是失速那一栏：渐收翼如果不配负扭转，翼尖会先失速——副翼在失速前就失效，这是不能飞的硬约束。 仿真把这一点钉得死死的。我看到那行数字的时候，心里就一个想法：幸亏算了。
最终方案定型：渐收 + 外翼负扭转 2° + 翼尖上反 4°。转弯速度从 9.13 提到 9.5 m/s，把面积缩水的账补回来。xflr5 这关，过了。
六、Rhino 建模：一改三十多版
气动方案定了，接下来是把方案变成实体模型——上 Rhino。
8 月 22 日，我确定了方舟90 的全机尺寸规格；到 8 月 26 日，Rhino 里全机四视图基本成型。中间这几天，我自己都数不清改了多少版。粗略估了一下，累计调整超过 30 次。
光机翼就经历了三轮大改：
- 第一版：6 道梁 + 全翼肋
- 第二版：补 3 道立板提强度
- 第三版：2 道梁 + 七道肋 + 双层瓦楞纸蒙皮
为什么要改这么多版？因为中途出了一件让我几乎推倒重来事——比赛规则禁用木材。
我原本的机翼机身是木结构，仿真都做完了，强度也算好了，结果规则一摆出来：木材不让用。那一刻真的有点懵。但规则就是规则。我把机翼机身全部改成瓦楞纸，外型推倒重来，重新建模、重新算结构。好在再算下来，瓦楞纸单体壳机翼的安全系数仍达 7 倍，结构上扛得住。
方舟90 木制框架版本 3D 模型（已作废）——货仓内部结构清晰可见，因比赛规则禁用木材而全部推倒重来
Rhino 四视图里，机翼是绿色的瓦楞纸蒙皮，机身瓦楞纸纹理已经贴上去了，全机比例协调，主要结构件位置基本定下来了。
方舟90 瓦楞纸版本 3D 模型（合规材料版本）——外型与木制版本一致，材料全部改为瓦楞纸，机翼绿色蒙皮为瓦楞纸纹理
到今天，建模工作量完成了一半。
七、为什么说只完成了一半
建模定型只是设计阶段的一个里程碑。后面至少还有五件事等着我：
- 图纸出图——翼肋、梁、机身侧板、尾翼零件图，标切割线
- 工艺验证——瓦楞纸切割、折弯、粘接、热熔胶固化
- 试制样机——先做 1:1 机翼段和机身段，验证能不能装得上
- 全机组装——机翼、机身、尾翼、起落架、舵机、动力系统集成
- 试飞调试——重心、舵面行程、飞行姿态、载重测试
我老跟学员和家长说一句话：现在多花时间在 Rhino 里验证，比做出样机再返工成本低得多。 这话不是安慰，是这三十多版改出来的教训。
八、下一步：把屏幕里的飞机搬到桌面
接下来，我要把 Rhino 模型转成工程图纸，开始瓦楞纸样机试制。所有加工和试飞的过程，我也会继续以新闻的形式记下来——一方面是项目档案，另一方面，也想让跟着我的学员和家长，能看着这架飞机一寸一寸地长出来。
很多年前我看着大学生们抱着自己的飞机跑向起飞线，眼神是亮的。现在，轮到我们了。
——苏教练，2026 年 8 月 26 日，于乌鲁木齐