同济大学设计的3D打印飞机成功试飞

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同济大学航空航天与力学学院设计并采用3D打印技术打印了一架微小飞机，于前天（19日）在同济校园内成功试飞。这在国内尚属首例，展示了3D打印技术在微小飞机设计与制造领域上应用的可行性。


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微型飞机“小”而“轻”

该飞机的特点可概括为两个字，“小”和“轻”。飞机翼展仅为28厘米，机身长度26厘米，起飞重量约18克，使用螺旋桨的直径为11厘米。

飞机的方向舵驱动采用自行研制的微型小电磁舵机；舵机的磁芯为圆柱形的钕铁硼强力小磁铁，柱状磁铁的直径仅为3毫米，舵机线圈内径为4毫米；单个舵机总量仅为0.3克。

飞机动力为重量3克的3.7伏可充电的小锂电池；发动机使用6毫米直径的有刷小电机，通过减速齿轮减速后可为飞机提供约15克的拉力。

尽管打印机打印出来的是PLA（聚乳酸）轻质塑料，但为了尽可能地减轻重量，飞机的机翼、尾翼及舵面被设计成镂空结构；镂空的翼表面上铺设0.06毫米厚的聚乙烯塑料薄膜作为蒙皮。这些镂空翼面的骨架必须精心设计，骨架横截面尺寸不能过大，也不能过小。经过几次尝试，最终，镂空翼面骨架的横截面尺寸被确定为1.2毫米。

飞机的尾翼以及机翼（包括前后翼梁和翼肋）采用整体打印成型工艺，翼梁和翼肋混为一体，大大增加了机翼、尾翼各部件连接部位的强度。

此外，为了保证刚度，飞机的机身被打印成2.5毫米×2.5毫米的方形杆，通过强力速干胶连接飞机的机翼、尾翼、起落架和发动机。

遥控范围约20米

同济大学航空航天与力学学院沈海军教授介绍，由于航力学院现有三维打印机的最大打印幅度为28厘米，因此，28厘米成为微小飞机实验室师生们设计该微型飞机的特征尺寸，即翼展的指定参数。

设计一架既适合三维打印又能够飞起来的飞机，并非易事，需要缜密的考量，飞机要足够轻并兼顾三维打印工艺的特点。

本次三维打印的微型飞机为固定翼，红外遥控，遥控范围20米左右，适于室内飞行，可平放于掌心。

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