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少年组限时载运飞机设计系列(二十三):从

一、为什么写这篇:原型机与定型机

8月9日发布的《V3版限时载运飞行器——完整设计参数表》,是本项目第一架参数完整的飞机:以英国Short SC.7 Skyvan Series 3为参照真机,按1:9.9精确缩比,方机身+双尾梁+H尾翼,翼展2.000m,单架次载10块EVA方块。这架V3,就是我的原型机。

原型机之后,设计没有停在原地。从系列十六(气动布局)到系列二十二(装载方案定案),共7轮迭代:翼型换了、翼弦推翻重算、装载方式彻底改造,布局中途评估过常规单垂尾、最终又回归了原型的双尾梁H尾。迭代的结果,就是现在的参赛定型机——方舟90

本文把原型机V3与定型机方舟90的参数逐项摆在一起,做成完整对比表,翼展、弦长、机长、机身截面、货仓、尾翼,每一个尺寸都标明。一架飞机从原型走到定型,改了什么、为什么改、改完是什么数,这一篇说清楚。

修订注(2026年8月21日晚):本文发布当天,苏教练拍板布局定案回归双尾梁 H 尾——原型机与定型机的布局自此一致。文中全部对比表与基准总表已按"双尾梁H尾、总重约4.5kg"口径更新,布局演化的来龙去脉见第六节,尺寸推导详见系列(十八·再修订)

命名注(2026年8月21日):定型机由"爱虎290T"正式更名为方舟90。"方舟"取诺亚方舟之意——一艘不追求流线、只求一次装下全部货物送达彼岸的方箱子船,正合本机宽扁浅盘方机身、少架次重载的使命;"90"是双关——单架次载90块EVA(运力),一个起降循环90秒(节奏),6分钟任务窗口内满打满算4趟。运多少、飞多快,两个任务指标都写进了名字。

货仓修订注(2026年8月22日):货仓设计定案升级为箱式机身——货仓不再是机身里的容器,箱子就是机身本体,货仓壁即机身蒙皮。货仓内尺寸定为800×420×200mm(67.2L),外廓820×440×240mm,与机身截面(约440×240mm)严丝合缝;系列(二十二)的"2隔板3段"方案调整为一道承力隔断、前后两舱(各400×420×200mm,每舱整齐容量50格:2层×5宽×5长),全机整齐摆放恰为100块EVA。单架次仍按90块装载时每舱45块,填充率仅约69%——快速倾倒、不逐一摆正也不会冒顶,粗抖两下即可压实,装填从"精确技能"降级为"宽容动作",训练压力大幅下降。隔断兼作主承力框,传递翼台与尾梁载荷、抗挤压、抗落震;前后舱块数可微调,兼作重心配平旋钮。机身长度相应调整为约1200mm(软质鼻锥130+箱式机身820+尾部尾梁座250),总长1500mm、尾力臂1030mm均不变。载荷仍按90块(2.88kg)冻结,100块整齐容量作为设计余量保留,是否解锁为正式载荷待动力系统实测后定。

原型机 Short SC.7 Skyvan 侧面图

原型机 Short SC.7 Skyvan 侧面图(注册号G-BEOL,Invicta Aviation涂装)——V3的参照真机

Skyvan飞行中

Skyvan飞行中——方机身+双尾梁+高翼布局清晰可见,这是V3继承的基因

二、总体参数对比表

参数原型机 V3定型机 方舟90变化
参照真机Short SC.7 Skyvan Series 3Short SC.7 Skyvan Series 3(同原型)同一架参照真机——定型与原型同源
气动布局高翼+方机身+双尾梁+H尾翼高翼+宽扁机身+双尾梁+H尾(回归原型)机身宽扁化,尾翼回归原型
翼展 b2000 mm2240 mm+12%
翼弦 c(等弦矩形翼)350 mm400 mm+14%
机长1234 mm1500 mm+22%
几何翼面积0.70 m²(2.0×0.35)0.896 m²(2.24×0.40)+28%
有效翼面积0.70 m²(无机身修正)0.838 m²(η=0.6机身修正)+20%
展弦比 AR5.75.60基本持平
机身截面250×200 mm(矩形)约440×240 mm(宽扁浅盘形)宽度+76%
空机重1.53 kg约1.5 kg基本持平
最大起飞重量1.85 kg约4.5 kg(散装倒仓+双尾梁H尾定案后)+143%
单架次载荷0.32 kg(10块EVA)2.88 kg(90块EVA)9倍
翼载荷 W/S2.64 kg/m²(1.85÷0.70)约5.4 kg/m²载货机水平
失速速度低(轻载低速机)约8.5 m/s
任务巡航速度约11 m/s(1.2倍失速裕度)
翼型MH115(平底修改型)NACA 4415(主翼)/ NACA 0012(尾翼)更换

注一:V3原表所列翼载9.5 kg/m²系按未放大的严格缩比机翼面积(0.195 m²)计算,与表中"机翼面积放大2.5倍至0.70 m²"自相矛盾;按放大后的0.70 m²实算,翼载为1.85÷0.70=2.64 kg/m²,特此更正。

注二:方舟90总重曾为5.15 kg(含810g定制箱货载系统);系列二十二淘汰定制箱、改散装倒仓后,载货系统自重降到约100g,总重约4.4kg;系列二十三发布当晚(2026-08-21)布局定案回归双尾梁H尾,尾梁+双垂尾净增重约110g(扣除机身尾部缩短与尾翼缩小的减重),总重约4.5kg,失速速度约8.5 m/s——表中定型机数值已按此口径更新。

俯视图尺寸对比:原型机V3 vs 定型机方舟90(单位mm,等比绘制) 原型机 V3 翼展 b = 2000 弦长 c = 350 机长 1234 双尾梁+H尾翼 | AR 5.7 | MTOW 1.85 kg 定型机 方舟90 翼展 b = 2240 弦长 c = 400 总长 1500(含尾梁) 双尾梁+H尾翼(回归原型) | AR 5.60 | MTOW 约4.5 kg 同比例尺下两机对比:翼弦/机长 28% → 27%,比例保持协调; 机身宽度 250 → 约440mm(宽扁浅盘货仓),单架次载量 10 → 90 块EVA

三、机身与货舱对比表

参数原型机 V3定型机 方舟90
机身截面形状矩形 250×200 mm宽扁浅盘形 约440×240 mm
机身长度1234 mm(1:9.9精确缩比)总长1500 mm(机身约1200+尾梁,箱式机身)
尾部上翘15°,后部舱门离地间隙上翘擦尾保护(倾倒口在后部)
货舱内尺寸700×240×180 mm(30.2L)800×420×200 mm(67.2L,箱式机身)
装载方式方形层叠式(2宽×2高×8长)+后翻盖舱门散装倒仓+顶面后部单倾倒口
隔舱无(方块层叠自稳)2道隔板分3段(每段216×420×200mm、30块)
填充率要求100%(逐块摆放)85%(倒+抖实,净体积46L装90块)
装填时间20秒(摆10块)10~15秒(倒2/3→抖实→补倒→抹平)
载货系统自重约80g(V槽+舱门+磁吸)约100g(隔板+壁板加固)
物理容量32块(实际装10块,重量限制)按90块定容(满载飞行)
V3升力机身侧视图

V3升力机身侧视图:MH115翼型轮廓+4站位截面+货舱布局——原型机的机身设计档案

机身是改动最大的部件。V3的矩形截面250×200mm按"2方块并排+2层堆叠"设计,服务10块的轻载任务;方舟90要一次吞下90块2.88kg,货仓改为矮而宽的浅盘(800×420×200mm,箱式机身——货仓壁即机身蒙皮,箱子就是机身本体),机身随之加宽到约440mm、压低到约240mm高。加宽的机身会吃掉一部分环量,但经系列十九的机身-机翼干扰修正(η=0.6)核算,对有效翼面积的影响约1.7%,翼弦400mm的结论不变。

四、机翼与尾翼对比表

参数原型机 V3定型机 方舟90
机翼平面形状等弦矩形翼等弦矩形翼(继承)
翼展 b2000 mm2240 mm
翼弦 c350 mm400 mm
展弦比 AR5.75.60
主翼翼型MH115(平底修改型,42mm厚)NACA 4415(15%厚度,XFLR5分析定型)
机翼厚度42 mm60 mm(15%×400)
撑杆V型双撑杆(竹条4×4mm×2根)悬臂式(结构详设见后续系列)
襟翼四段后缘襟翼(800mm展长,0-30°)待结构设计系列确定
尾翼构型双尾梁+H尾翼(2根竹竿φ8mm尾梁)双尾梁+H尾(回归原型;纸板箱梁内嵌木条尾梁)
平尾高置720×160 mm(0.115 m²)高置700×150 mm(0.105 m²,Vh=0.30,架于双垂尾顶部)
垂尾2片矩形,高170 mm2片梯形,各h180/根200/尖120 mm(合计0.058 m²,Vv=0.030)
尾翼翼型NACA 0012
尾力臂 lt1030 mm
重心位置26% MAC ≈106mm,静稳定裕度15% MAC

尾翼这一栏,定型机绕了一圈回到了原型机的构型——但尺寸是重新算出来的:尾力臂1030mm不变;高置平尾抬出宽机身(约440mm)尾流区后,下洗导数从0.40降到0.30、平尾展弦比从2.2升到4.7,同样保持静稳定裕度15% MAC,所需Vh从0.43降到0.30;两片垂尾正好落在两侧螺旋桨滑流中(Skyvan原设计特征),方向舵效额外增强,Vv取0.30为宽扁机身留足余量。有意思的是,定型机平尾700×150与原型机V3的720×160几乎一样——原型是照着画出来的,定型是算出来又算回了原点(详见系列十八·再修订)。

五、动力与任务对比表

参数原型机 V3定型机 方舟90
动力2×2216型1250KV无刷+12寸2叶桨动力选型进行中(目标推重比≥0.6)
电池3S 2200mAh LiPo(180g)3S锂聚合物1块≤200g(规则限制)
单架次载量10块(0.32kg)90块(2.88kg)
任务策略每轮3架次×10块=30块单趟90块、90秒循环
起飞滑跑短(轻载)约12m(80m跑道够用)
失速速度低速轻载机约8.5 m/s(空机返程约5.6 m/s)

规则红线两家共同遵守:电机2216型1250KV最多2台、3S锂电池1块≤200g、三层瓦楞纸板结构、禁止碳纤维/玻璃纤维、明显标识的电源开关、地面转向机构。V3的规则符合性清单(news-62第十节)全部沿用有效。

V3版3D效果图

V3版3D效果图:方机身+V型撑杆+双尾梁H尾翼+半埋起落架——原型机的完整面貌,方舟90从这里出发

六、五个关键演化:从V3到方舟90

#演化项V3原型机方舟90定型机动因
1气动布局双尾梁+H尾翼(Skyvan基因)双尾梁+H尾(2026-08-21回归原型定案)中途曾评估常规单垂尾,终回归原型:平尾抬出宽扁机身尾流+垂尾位于两侧滑流中,详见系列十八·再修订
2载荷量级10块/架次(0.32kg)90块/架次(2.88kg)单架次运力×9,少架次重载策略
3翼型体系MH115平底修改型NACA 4415 + NACA 0012XFLR5雷诺数分析定型
4参数推导方法缩比+面积放大(Stand-Off Scale)翼载荷先行,线性推导至弦长杜绝假设翼弦再反推的循环论证
5装载方式方形层叠+后翻盖舱门散装倒仓+顶面倾倒口载货系统810g→100g,减重近一公斤

五项演化的共同逻辑:原型机忠于参照真机,定型机忠于任务。V3按Skyvan的样子做,布局、比例、撑杆处处致敬原型;方舟90按"90块、90秒、6分钟"的任务做,每一个尺寸都从物理约束推出来。缩比设计回答"像不像",任务设计回答"赢不赢"——而布局这一项最有意思:任务算到最后,宽扁机身需要的恰恰是H尾(平尾抬出尾流、垂尾吃滑流),最优解又回到了原型机的样子。从原型出发,绕任务一圈,回到原型——这不是走回头路,是验证

七、方舟90定型基准参数总表

以下为定型机最终基准,后续结构、动力、制作系列均以此为准:

类别参数定型值
总体总重 W约4.5 kg(散装倒仓+双尾梁H尾定案后)
空机重约1.6 kg
载荷2.88 kg(90块EVA×32g)
总长(含尾梁)1500 mm(机身约1200+尾梁伸出段)
机身截面约440×240 mm(宽扁浅盘形)
气动布局高翼+双尾梁H尾(回归V3原型)
机翼翼展 b2240 mm
翼弦 c(MAC)400 mm
展弦比 AR5.60
有效翼面积 S0.838 m²(η=0.6机身修正)
翼载荷 W/S约5.4 kg/m²
翼型NACA 4415
翼弦/机长比27%(比例协调)
重心26% MAC ≈106mm
尾翼平尾700×150 mm(0.105 m²,Vh=0.30,架于双垂尾顶部)
垂尾2片梯形 各h180/根200/尖120 mm(合计0.058 m²,Vv=0.030)
尾翼翼型NACA 0012
尾力臂 lt1030 mm
静稳定裕度15% MAC
尾梁2根,发动机短舱后方伸出(±350mm),纸板箱梁内嵌木条
构型双尾梁H尾(回归V3原型)
货仓内尺寸800×420×200 mm(67.2L,箱式机身·货仓壁即蒙皮)
隔舱1道承力隔断分前后两舱,每舱整齐容量50格
填充率约69%(67.2L装90块,快塞不摆正不冒顶)
倾倒口顶面后部单口,两舱各画满载线,手法标准化
结构自重约100g
性能失速速度 Vs约8.5 m/s
巡航速度12.0 m/s
任务巡航速度约11 m/s
起飞滑跑约12 m

八、下一步

系列(二十三)是参数冻结篇:从V3原型机到方舟90定型机的全部尺寸,以上述表格为准就此锁定。工作转向三件事:

  1. 动力系统设计(系列二十四预告):电机选型、螺旋桨匹配、电池容量计算与续航校核,把"飞三轮"的能量账算到每一mAh;
  2. 货仓三件实测:装满率、抖后重心、位移测试,三组数据到位后按定型参数下料施工;
  3. 结构详设:翼梁、撑杆取舍、襟翼配置,逐项对照规则符合性清单。

从8月9日的V3原型机,到今天的方舟90定型机,翼展从2000mm走到2240mm,弦长从350mm走到400mm,载量从10块走到90块。原型机给了它样子,任务给了它筋骨——接下来,让它飞起来。

九、补记:箱式机身——一道墙干两份活(2026年8月22日)

货仓修订注定案当晚的深化讨论,把"箱子即机身"这条原则展开为五条设计推论。记录于此,作为后续结构详设的基准:

1、消灭双层壁死重。"箱+机身"方案永远要付两道墙的钱:外壳为了外形,内箱为了装货,中间往往还要连接件。箱即机身=一道墙干两份活——当初砍定制箱省710g的逻辑推到极致:不只是砍掉箱子,是砍掉"容器"这个概念本身。结构自重预算里,货仓不再是额外项,它就是机身中段本体的一部分。

2、尺寸链从内向外走。机身中段外形被箱子钉死:宽400+两侧壁厚、高240+底板顶盖、长820。全机由此简化为"一块带翅膀的方箱子加个尾巴":前面软质鼻锥(安全规定),后面两根尾梁+H尾。机身中段迎风面积约0.096 m²,任务巡航11 m/s下阻力增量可忽略。

3、隔断与顶盖身份升级。隔断=主承力框:翼梁载荷往下传、尾梁拉力往前传、落震冲击往上顶,都从这道框过——它是全机受力网络的中枢节点。顶盖=翼台+舱门二合一:高翼直接骑在顶盖上,梁座做在盖沿。检查单相应新增强制项:盖子开着时机身扭转刚度打折,扣盖锁扣确认与"舵面反向检查"同级,同为起飞前必查

4、蒙皮即货仓内壁。方块直接砸壁、摩擦壁面——但EVA是32g的软泡沫,砸不坏KT板。KT蒙皮+边缘桐木条加强+隔断层板,壁面面积约1.1 m²,估重350~450g全含,结构预算绰绰有余。折板式箱体工艺对现场制作极度友好:下料图就是一张展开图,教学上还能让学员亲手理解"为什么受力的地方要放木头"。

5、意外的训练红利。箱壁就是机身外壁:满载线直接画在外壁上都不碍事,装填时从上往下看一目了然;隔断位置同样可在外壁做标记——装填QC从"判断"变成"看一眼"。

Skyvan的"会飞的鞋盒",在方舟90身上是字面意思:货舱壁即机身蒙皮,装载空间即结构空间,一寸不浪费。方舟,船体即货舱——名字从里到外都对上了。

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