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(注册号G-BEOL,Invicta Aviation涂装)——V3的参照真机
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 3 | Short 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 b | 2000 mm | 2240 mm | +12% |
| 翼弦 c(等弦矩形翼) | 350 mm | 400 mm | +14% |
| 机长 | 1234 mm | 1500 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 AR | 5.7 | 5.60 | 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/S | 2.64 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 | 低 | 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。
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: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 b | 2000 mm | 2240 mm |
| 翼弦 c | 350 mm | 400 mm |
| 展弦比 AR | 5.7 | 5.60 |
| 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 mm | 60 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 mm | 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 lt | — | 1030 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: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 0012 | XFLR5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 b | 2240 mm |
| 翼弦 c(MAC) | 400 mm | |
| 展弦比 AR | 5.60 | |
| 有效翼面积 S | 0.838 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 lt | 1030 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:
- 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;
- 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;
- 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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