手投式飞机学科学

玩手投式飞机不但价钱便宜，而且当中蕴藏着不少的 STEM 元素，单单要令飞机飞得更远及在空中维持得更长时间，就需要运用很多科学知识及数学技能。

要令飞机成功在天空上飞，就必须克服两大难题。第一，是地球存在地心吸力，会令有重量的飞机因地心吸力而下降。第二，就是当飞机前进时，空气会因飞机前进而产生方向相反的阻力。根据伯努利定律，只要推动飞机向前进的“推力”大于阻力，同时飞机向上升的“升力”大于重力，就可以令飞机在空中飞翔。同样，手投式飞机的推力就是由人用手把飞机向外投时所提供的外在动力，而手投式飞机的升力就是透过机翼的设计在飞行时产生的气流而出现。

推力：飞机要前进就要由引擎产生的动力。

阻力：当飞机前进时，空气会产生与它相反的力。

升力：当飞机前进时，在主机翼上产生向上的力。

重力：因为飞机的体重而产生的重力。

手投式飞机的机身设计

手投式飞机的机身外型和平时所见的真飞机差别不大，两者都是以流线型设计，机翼的表面十分平滑及机翼有相对的阔度和长度，机翼的翼尖设计会出现向上扬的上功角。此外，机翼的翼尖设计会出现向上扬的上功角，有助飞机在飞行时保持稳定。另外，手投式飞机所采用的是比较轻的发泡胶物料，使用较轻的物料有助飞机飞行时减低飞机的重力，有助手投式飞机维持在空中的时间，而飞机的头部位置较硬和较重，同样有助对抗空气阻力。从俯视角度看飞机，它的轴是对称，有助稳定机身。

当空气流经机翼的截面成拱形，在机翼上方流动的空气分子因在同一时间内行走得较长的距离，相反在机翼下方流动的空气分子走得较慢，造成在机翼上方的气压会比机翼下方低，下方较高气压就能支撑飞机浮在空气中。

飞机在飞行时，空气对机身会产生阻力和摩擦力，故此为提高飞行效率，在飞机的机身会以流线型设计以减低空气的阻力，但是阻力是必须的，因为也要利用阻力来控制飞机的减速和稳定机身。

运用飞行原理制作纸飞机

要折出一架在空中滑翔得较长时间的纸飞机，可以参考手投式飞机的飞行原理，只要在重力、推力、升力和阻力的方向去思考，就能折出飞得又远又耐久纸飞机。

重力：纸飞机的重量。

推力：纸飞机靠人手或纸飞机发射台来推动，抛射纸飞机力度和方向都会影响所产生的推力。

升力：纸飞机绝对会受外界气流的影响，当气流的流动速度不同，会产生不同的压力，要想办法令机翼上方的气流比机翼下方的快来减低上方的压力，由较大压力的机翼下方把飞机向上举起而使纸飞机上升。

阻力：影响纸飞机的升力和阻力的因素主要是机翼的面积，面积愈大，空气的升力及阻力也会愈大。

体验控制飞行

纸飞机本身是没有动力的，需人或发射台抛射，而机翼提供的阻力会减慢它下降的速度。因此当设计飞机时，任何人手改良地方，都可作体验控制飞行的方式。以下就提出四个控制方法。

A 增加机头重量

机头重量愈大，纸飞机的稳定性就会提高，可是纸飞机的下坠力也同时会增加。机身重量之平衡点应于机头开始量度的 1/3 位置，同时选用的纸质不宜太重。

B 利用“Y”形的机身设计

“Y”形的机身设计能提升纸飞机的稳定性，有助减低机身左右摆动。

C 保持两边机翼是对称

折纸飞机的机翼需时要特别细心，因要维持两边机翼是对称，少少的偏差都会影响飞行时的平衡性。

D 适当的运用升降舵

在纸飞机加入升降舵的折法能提供纸飞机的上升能力，有助抵抗地心吸力。真正的飞机主要是以机翼后端的升降舵来改变上下的飞行方向，而在纸飞机可剪出一对简单的升降舵。纸飞机需靠人为提供推力，而且不能控制方向，加入升降舵的设计能够控制方向、改变飞行姿态，例如上下摆动，控制机头向上、向下。对朝上的升降舵，它会使空气在机翼的后端产生一个向下的反作用力，而使机首相对朝上，冲角增加，升力增加，因而产生一个向上飞行的效果。

折痕是纸飞机的主要骨干，折得愈实更受力有助减少乱流穿过机身。

折飞机又好，滑翔机也好，当中都有不少 STEM 元素会影响飞机的飞行，如何改变爬升的高度？可以改变初始速度和升降舵的角度。如何要控制飞机偏左或偏右飞行？可以在机尾剪出一个方向舵来改变飞行方向。此外，用万字夹在适当的地方可改变飞机的重量或重心的位置，甚至比较重量或重心如何影响飞行较果，STEM 真是无处不在。