从零到能设计
超轻型载人飞行器的外壳与结构

目标优先级：外壳设计第一，结构设计第二。以 3D 打印落地为终点反推学习路径：只用 FreeCAD 1.1（免费开源）+ 免费切片软件，六周从零基础到打印出真实飞行器外壳件。第 2 周起直接进入外壳专项，每周都有可打印的产出物，学一点、打一件、验证一次。

外壳优先 · 首要目标 结构其次 · 为外壳服务 打印母模 → 碳纤翻制 软件成本 ¥0 FreeCAD 1.1.1 稳定版 每日 1–1.5 小时即可
0%课程任务完成度

01方案总览与成本

为什么这套方案成本最低、见效最快 —— 以及哪些坑提前绕开。

为什么选 FreeCAD

完全免费开源（LGPL），无商用许可风险；1.0 起内置正式装配工作台，1.1 新增关节运动仿真；自带 FEM 有限元分析；参数化建模能力对标付费软件，是唯一"零成本无阉割"的选择。

为什么用"以终为始"学法

不系统刷教程。第一周就直接画飞行器相关的小零件，每周末强制产出一个能打印的 STL。打印实物带来的反馈感，是坚持六周的最大保障。

明确跳过的内容

BIM/Arch 建筑工作台、CAM 数控加工、TechDraw 工程图、逆向工程 —— 与本目标无关，全部跳过，节省一半学习时间。

项目工具成本说明
3D 建模FreeCAD 1.1.1（官网 freecad.org 下载）¥0Windows / macOS / Linux 全平台，实体版约 500MB 安装包
切片软件OrcaSlicer 或 Bambu Studio（免费）¥0负责把 STL 转成打印指令，选层高、支撑、填充
学习教程FreeCAD 官方 Wiki + B站/YouTube 免费视频¥0本工具"学习资源"一节已筛好清单
结构校核FreeCAD 自带 FEM 工作台¥0关键件受力分析，第6周启用
3D 打印机入门 FDM（如已有则用现有的）约 ¥1500–2500（一次性）没有打印机可先用淘宝代打（PLA 小件每件几元到几十元），验证设计后再购机
耗材PETG 1kg / PLA 1kg约 ¥60–120 / kg练习件用 PLA，受力件用 PETG
安全红线：3D 打印件与"载人"的边界 载人飞行器的主承力结构（机翼主梁、机身主承力框、旋翼/螺旋桨轴、吊架）绝不能用 3D 打印塑料承担。FDM 打印件层间结合弱、材料性能分散，只能用于：非承力外壳与整流罩、次承力支架与夹具、缩比样件与风动模型、功能机构（舵面铰链、滑轨、卡扣）。真正载人件的承力路径必须走航空级铝管/碳管/焊接钢架 + 认证紧固件。这是本课程所有练习的设计前提。

02六周路线图

每天 1–1.5 小时；每周五至周日做该周实战练习并打印产出物。

第1周 · 打通"草图→实体→打印"闭环Sketcher 约束草图 + PartDesign 基础特征，为外壳建模打好地基
第2周 · 外壳专项Ⅰ：第一件整流罩Loft 放样 + 抽壳 + 壁厚控制，打印第一个流线型外壳件
第3周 · 外壳专项Ⅱ：拆瓣与拼接扫掠 + 分件法兰 + 蒙皮，做出可对扣的两瓣机身段外壳
第4周 · 结构专项：外壳的骨架参数化肋板与隔框，为外壳做内部支撑与设备安装
第5周 · 打印工艺与外观处理方向/壁厚/材料/嵌件四要素 + 外观件打磨喷漆，重打升级
第6周 · 综合项目：机身外壳段外壳两瓣 + 内部隔框骨架 + FEM 校核，形成完整外壳设计流程

03第1周 · 基础建模：打通闭环

目标：周五前独立画出第一个零件并成功打印。本周末你就拥有了完整的"设计→打印"能力。

WEEK1 草图约束 + 实体特征Sketcher / PartDesign 两个工作台 · 约 5 天 · 产出：电机支架 0/6▸

要学什么（ Day 1–4 ）

  • Day 1：界面与视图导航（旋转/平移/缩放）、新建 Body 与草图平面选择（XY/XZ/YZ 面的区别）
  • Day 2：Sketcher 核心是全约束——学会 重合/水平/垂直/距离/角度 约束，草图树变绿（完全约束）才算合格，这是与"随手画图"软件的本质区别
  • Day 3：Pad（拉伸凸台）、Pocket(凹腔/打孔)、Fillet（圆角）、Chamfer（倒角）四大特征
  • Day 4：Revolution（旋转体）、Mirror（镜像）、多草图叠加建模；导出 STL 的两种方式（File→Export 直接导 / 选实体导出）

实战练习（ Day 5–7 ）

  • 画一个 L 形电机支架：底板 60×40×5mm，立板 60×50×5mm，圆角 R5，四个 M3 过孔（孔径 3.2mm），减重开槽 20×20mm
  • 切片打印：PLA，层高 0.2mm，壁 3 圈，填充 25%，平放（立板贴平台侧放）

验收标准

  • 草图全部完全约束（无白色未约束线）
  • 打印件 M3 螺栓能顺利穿过 3.2 孔（孔径公差概念建立）
完成界面导航 + 第一个全约束草图练习
掌握 Pad / Pocket / Fillet / Revolution 四大特征
独立画出 L 形电机支架并导出 STL
切片并完成第一次打印（或发出代打订单）
用 M3 螺栓实测孔位，记录第一次尺寸偏差
把支架文件按 件名_版本_日期.FCStd 规范存档
周末产出物：一个真实打印的电机支架 + 一套可复用的建模习惯（Body→全约束草图→特征树）。

04第2周 · 外壳专项Ⅰ：第一件整流罩

首要目标正式开始。本周突破"方块世界"：用放样把几个截面"蒙"成流线体，再抽成薄壳 —— 这是飞行器外壳件的核心技术。

WEEK2 Loft 放样 + Shell 抽壳：流线体成型外壳专项 Ⅰ · 约 5 天 · 产出：机头段外壳片（真机尺寸，打印实物） 0/6▸

要学什么（ Day 1–4 ）

  • Day 1：曲面思维——外壳 = 一组控制截面 + 过渡蒙皮；Loft 放样原理（多截面过渡，Ruled 直纹 / Smooth 光顺两种模式）
  • Day 2：在不同基准面画椭圆/圆形截面草图 → 一次放样成型；Shell 抽壳掏薄、Thickness 给曲面加厚；外壳壁厚概念：1.6–2.4mm
  • Day 3：曲面质量检查——Section Plane 剖切看壁厚均匀性，观察放样是否扭曲破面；修正控制截面重放样
  • Day 4：打印适配三件事：外观面朝下摆放（首层即外观面）、壁厚均匀无突变、开口边缘倒角防崩边

实战练习（ Day 5–7 ）

  • 主练习件：1:4 缩比机鼻罩（整件可打印）——按 09 节① 数据除以 4：截面 191 × 278、长 225mm。4 个控制截面放样 → 抽壳 1.5mm → 整件直接放进 H2S 一次打完（1:3 就已超幅面），用来验证曲面质量与壁厚
  • 加练：同一模型放大回 1:1，只取其中一片（环向 30° × 纵向 300mm，见 09 节③），单独打印验证单片尺寸与法兰
  • 在 Spreadsheet 里把 shell_W_out / shell_H_out 绑到截面草图尺寸上（参数表见 09 节②）
  • 切片打印：外观面朝下（首层即外观面），层高 0.16mm，PLA，壁数 3

验收标准

  • 表面无扭曲破面、壁厚均匀（剖切检查）
  • 打印件流线过渡圆滑，无明显层纹台阶
  • 改 gap_side 从 6 到 8，模型自动加宽外壳而不报错
掌握 Loft 放样与 Ruled/Smooth 过渡控制
多平面截面草图 → 一次放样成型
完成抽壳整流罩并用剖切检查壁厚
外观面朝下打印整流罩实物
评估外观质量，记录层纹与缺陷位置
写下"外壳壁厚 + 摆放方向"两条个人规范
周末产出物：第一个真实打印的流线型外壳件 —— 飞行器外壳设计的最小闭环。

05第3周 · 外壳专项Ⅱ：拆瓣与拼接

大尺寸外壳一台打印机打不下、也不便拆装 —— 本周学会外壳工程化的关键一步：分件。同时补上参数化，让外壳变成"改尺寸就能出新款"的模板。

WEEK3 Sweep 扫掠 + 拆瓣法兰 + 参数化外壳模板外壳专项 Ⅱ · 约 5 天 · 产出：座舱段外壳分片（真机尺寸，可对扣） 0/6▸

要学什么（ Day 1–4 ）

  • Day 1：Additive Pipe 扫掠——一条脊线 + 一个截面扫出机头罩、进风口等异形外壳；辅助脊线 控制截面扭转
  • Day 2：大外壳必须拆瓣：上下/左右分件 + 8mm 搭边法兰 + M3 螺栓孔阵列；Offset 曲面偏移做双层蒙皮
  • Day 3：对接精度：法兰孔对位公差 ±0.5mm、拼缝倒角；用 Spreadsheet 把外壳长/宽/高/壁厚做成参数 —— 外壳模板化，改数字出新件（补上参数化这一课）
  • Day 4：外壳家族件设计方法：机头罩、翼尖罩、轮舱盖、电池舱盖共用一套流程；从整机三视图或照片定控制截面（需要截面数据时可让我来算）

实战练习（ Day 5–7 ）

  • 主练习件：相邻两片外壳拼一片——按 09 节③ 的 H2S 方案，取座舱段外壳的相邻两片（环向 30° 瓣 × 300mm 段），抽壳 1.5–2mm → 每片边缘 8mm 法兰 → 孔距 45mm 的 M3 孔（H2S 轴孔补偿到位，可直接打 φ3.2 配热熔螺母）
  • 同一段再做一片相邻片，实物对扣法：M3 螺栓紧固，检查拼缝与错台

验收标准

  • 相邻两片对扣后法兰孔对位误差 < 0.5mm，拼缝均匀无错台
  • 改表格里的长度/宽度参数（或 gap_side），模型零报错重建
掌握扫掠与辅助脊线，做一个异形外壳件
完成拆瓣 + 法兰 + 螺栓孔的机身段外壳
外壳参数化：改表格尺寸可自动重建
打印两瓣并实物对扣验证精度
用同一流程快速做一个翼尖罩（举一反三）
整理"外壳拆件规范"（分瓣方向/搭边宽/孔距）
周末产出物：可对扣的两瓣机身外壳 + 一套可复用的参数化外壳模板 —— 之后机头罩、轮舱盖都是它的变体。

06第4周 · 结构专项：外壳的骨架

结构为外壳服务：薄壳本身不抗弯，需要内部隔框与肋板撑住外形、安装设备。本周学参数化 —— 改一个数字，整块框板自动更新。

WEEK4 参数化肋板与隔框：撑住外壳结构专项 · 约 5 天 · 产出：装入外壳的内部隔框 0/6▸

要学什么（ Day 1–4 ）

  • Day 1：插入 Spreadsheet 工作表，把"截面尺寸、壁厚、孔径"写成参数；用 别名 命名单元格；表达式绑定草图尺寸
  • Day 2：从 UIUC 数据库/Airfoil Tools 下载 NACA 翼型坐标（.dat）画翼型轮廓；机身框则直接引用第3周外壳模板的内壁截面（有真实机架时，按下方"机架参考解读"从机架外廓描点定截面）
  • Day 3：Pocket 三角/圆形减重孔阵列（PolarPattern/LinearPattern）；关键配合：框板外缘与外壳内壁留 0.2mm 间隙、法兰连接孔与外壳法兰一一对位
  • Day 4：设备安装设计：热熔螺母预留孔（M3/M4）、走线开槽、转角 R≥3mm 防应力集中；Body 内多特征顺序管理

实战练习（ Day 5–7 ）

  • 为第3周的机身段做 2 块内部隔框：外形贴合外壳内壁 + 减重孔 + 设备安装孔（热熔螺母）
  • 打印后装入外壳，与法兰孔对位紧固

验收标准

  • 改任意表格参数后模型 零报错重建
  • 隔框装入外壳内部，法兰孔对位无错位
建参数表并用别名驱动草图尺寸
完成翼型/内壁截面轮廓草图
减重孔阵列 + 热熔螺母预留孔设计
隔框与外壳法兰孔一一对位
打印隔框并装入外壳实物验证
改参数验证自动重建，存为骨架模板
周末产出物：外壳 + 骨架的完整机身段 —— 外壳不再是一层"空壳"，而是可装设备、可传力的舱段。

07第5周 · 打印工艺与外观处理

外壳件既要"打得强"也要"看着好"。方向/壁厚/材料/嵌件四要素决定强度，打磨喷漆决定观感；装配机构压缩为选修（结构是次目标）。

WEEK5 四要素决策 + 外观件后处理（装配选修）工艺专项 · 约 5 天 · 产出：强度与外观双升级的零件 + 工艺决策卡 0/7▸

要学什么（ Day 1–3 ）

  • 方向（最重要）：FDM 层与层之间是最弱面——受力方向必须沿 X/Y 平面，绝不能让主拉力垂直穿过层线。悬臂件让力线与层线平行
  • 壁厚：结构件一律 ≥ 6 条壁（0.4mm 喷嘴即 2.4mm）或 4 壁 + 30% 填充；外观件 3 壁即可
  • 材料：见下方材料选择表 —— 练习用 PLA，受晒受热的用 PETG，要刚性高轻量化的用碳纤增强尼龙
  • 嵌件：塑料自攻丝反复拆装会滑牙 —— 学会在模型里预留 M3/M4 热熔铜螺母 孔（孔径 = 螺纹外径，深 = 嵌件高），用电烙铁压入。这是可拆装结构件的标准做法
  • 外观后处理（外壳重点）：层纹是 FDM 外壳的天敌 —— 水磨砂纸 400→800→1200 目湿打磨 → 底漆填缝 → 面漆；PLA 也可用环氧涂层一次抹平。做完这一步，外壳就是"真飞机"质感
  • 选修：装配快速入门（结构与机构方向）：Assembly 工作台 Fixed/Revolute 关节 + Create Simulation 运动仿真，做一个可动舵面铰链 —— 为后续结构设计留接口

实战练习（ Day 4–7 ）

  • 把第1周的电机支架重打：方向改为立板受力线平行层线 + 6 壁 + 热熔螺母，与旧件对比弯折手感
  • 做一次破坏性对比：两个小试条（平放 vs 立放）挂重物，亲眼看到层间断裂 —— 一辈子的记忆

验收标准

  • 能对任意零件脱口而出：受力方向 → 摆放方向 → 壁厚 → 材料 四连答
  • 支架换装热熔螺母，螺栓可反复拆装不滑牙
完成层向强度破坏对比实验
掌握受力方向→摆放方向决策法
重打升级版电机支架（6壁+优化方向）
学会热熔铜螺母压装工艺
给一件外壳做打磨+底漆+喷漆后处理
整理一页"打印工艺决策卡"贴在打印机旁
选修：完成可动舵面铰链（Assembly 仿真）
周末产出物：强度与外观双升级的零件 + 一张自己的工艺决策卡。

08第6周 · 综合项目：机身外壳段全流程

把五周能力串成完整流程：外壳两瓣（第3周流程）+ 内部隔框骨架（第4周模板）+ 装配 + FEM 校核。做完这个项目，你就具备了独立设计飞行器外壳件的全套能力。

WEEK6 1:4 缩比机身外壳段（外壳+骨架+校核）综合项目 · 约 7 天 · 产出：可展示的机身舱段样件 0/6▸

项目结构

  • 上下两瓣外壳（复用第3周参数化外壳模板，换截面即可）
  • 2 块内部隔框（复用第4周骨架模板）
  • 2 根碳管/木方模拟桁条（外购，¥10 内）——卡槽尺寸按实物配
  • 舱口盖一块（外壳开孔 + 法兰搭边，练"外壳开口"处理）
  • 装配后生成爆炸图与零件清单（BOM）

FEM 校核入门（ Day 5–6 ）

  • FEM 工作台流程：选实体 → 材料（PLA 数据）→ 固定约束（一端隔框）→ 加载荷（等效气动载荷，如均布 50N）→ 划分网格 → 求解
  • 看两个数：最大应力 vs 材料强度（PLA 屈服约 60MPa，打印件安全取值打 3 折）→ 得出安全系数；最大位移是否影响外形
  • 结论写进档案：外壳件安全系数 ≥ 2 才算合格（非承力件）
外壳两瓣换截面重出（模板复用）并打印
隔框×2 打印 + 桁条卡槽配作
舱口盖设计与外壳开口法兰处理
实物总装（外壳+隔框+桁条），拍照存档
FEM 校核：应力、位移、安全系数三件套出结果
用 1:4 缩比外壳做第一次碳纤试片（平板 100×100 先行）
生成爆炸图 + BOM，写一页项目复盘
结项产出：一个完整可展示的机身外壳段样件 + 一套属于你自己的"飞行器外壳设计流程 SOP"。此后机头罩、翼尖罩、轮舱盖、电池舱盖都是这套流程的重复执行；结构主承力框架后续与整机设计对接。

09机架参考解读：两款真实桁架机架

参照董总提供的两款焊接钢管机架实拍。它们就是"安全红线"里说的主承力金属框架 —— 也正是外壳设计的第一输入：外壳的所有控制截面，都从机架外廓往外推（对应成品机型见下一节"机型外壳参考"）。

真机尺寸已录入（董总实测）
机架宽度
750 mm
机架长度
2200 mm
机架高度
1100 mm
主骨架管
φ45
非主骨架管
φ30
材质
6061 铝
侧视分段（示意，比例 1:3.7）
总长 2200机头收窄段 500座舱段 900（主拱区）尾部设备段 800总高 1100750φ45 主纵梁
座舱段控制截面
766 宽1110 高座舱段控制截面（外壁）内壁 762 × 1106 ｜ 8 瓣分割线示意

① 外壳控制截面——从机架外廓往外推

外壳不是"贴着机架画"的，而是按三层偏移算出来的：机架外廓 → 加避让间隙 → 加壁厚 = 外壳外表面。侧面间隙给足（焊接变形 + 装配误差），顶底可以小一些。

参数取值来源 / 公式说明
侧面单边避让6 mm管外壁 → 外壳内壁焊缝余高 + 车架变形 + 装配误差余量
顶/底单边避让3 mm同上顶底多为桁架平面，误差小
外壳壁厚2.0 mm打印件常规值（1.6–2.4）1.5 mm 更轻但需加筋，见④重量账
外壳内壁截面762 × 1106= 750+2×6 ；1100+2×3放样基准内轮廓
外壳外壁截面766 × 1110= 内壁 + 2×2.0成品外表面尺寸
外壁截面周长≈ 2972 mm椭圆周长(拉马努金近似)决定环向分几瓣
主骨架卡槽φ45.4= 45 + 0.4外壳/隔框包 φ45 主纵梁、防滚拱
非主骨架卡槽φ30.3= 30 + 0.3包桁条、斜撑
法兰搭边 / 螺栓孔8 mm / φ3.4M3 通孔 + 热熔螺母孔距 40–50 mm

② FreeCAD 参数表（Spreadsheet 直接照抄）

打开第 2 周练习文件，插入 Spreadsheet，按下面填别名与值。带 = 号的用公式填，之后改一个数，整套外壳跟着变。

别名值 / 公式含义轮次
frame_W750机架宽度（外廓）不变量
frame_L2200机架长度不变量
frame_H1100机架高度不变量
tube_main45主骨架管外径不变量
tube_sub30非主骨架管外径不变量
gap_side6侧面单边避让可调
gap_v3顶底单边避让可调
wall_t2外壳壁厚可调
shell_W_in=frame_W + 2*gap_side内壁宽 → 762派生
shell_H_in=frame_H + 2*gap_v内壁高 → 1106派生
shell_W_out=shell_W_in + 2*wall_t外壁宽 → 766派生
shell_H_out=shell_H_in + 2*wall_t外壁高 → 1110派生
slot_main=tube_main + 0.4φ45 卡槽 → 45.4派生
slot_sub=tube_sub + 0.3φ30 卡槽 → 30.3派生
seg_head500机头收窄段长按拱位校准
seg_cabin900座舱段长按拱位校准
seg_tail800尾部段长（500+900+800=2200）按拱位校准
flange_w8法兰搭边宽可调

③ H2S 分片方案——按 340×320×340 实测幅面算

成型设备：拓竹 H2S，幅面 340 × 320 × 340 mm。座舱段外壳外壁 766 × 1110、周长 2972 mm —— 横向打不下、纵向更长，所以按 环向 30° 一瓣（共 12 瓣）＋ 纵向 300 mm 一段切分。下面每瓣的投影包围盒都已验算，全部落在幅面内。

瓣位（4 种典型，每 90° 重复）角度区间弧长 mm投影包围盒 mmH2S 适配
中心 0°（底部/侧面最宽处）-15° ～ 15°28913 × 287适配
中心 30°（侧下过渡）15° ～ 45°27099 × 249适配
中心 60°（侧上过渡）45° ～ 75°227172 × 144适配
中心 90°（顶部）75° ～ 105°203198 × 19适配

最长的一瓣（侧面最宽处，中心 0°）弧长 289 mm、包围盒 13 × 287 mm；顶部瓣（中心 90°）弧长 203 mm、包围盒 198 × 19 mm —— 全部落在 H2S 幅面内。纵向段长取 300 mm（Y 向 320 留 20 mm 边距与 brim）。若斜放（利用 340 × 320 对角线 ≈466 mm），段长极限可到约 450 mm，但摆放不稳、失败代价大，不建议。

外壳件环向瓣数纵向段数总片数单片尺寸 mm单片估重合计估重纯打印工时
B100 机鼻罩（半罩 180°）6 瓣900 / 300 → 3 段18 片≈250 × 300≈140 g≈2.5 kg约 45–55 h
A80 座舱舱体（全包 360°）12 瓣900 / 300 → 3 段36 片≈250 × 300≈140 g≈5.0 kg约 90–105 h
A80 电机吊舱罩整件—1 片 × 4 个按臂管实测，一般 <200≈60 g≈240 g约 2 h / 件
A80 电池舱盖整件或中分 2 片—1–2 片≈400 → 中分成 2×200≈80 g≈160 g约 2–3 h
机头收窄段（截面小，可减瓣）8 瓣500 / 250 → 2 段16 片≈200 × 250≈130 g≈2.0 kg约 35–45 h

工时按 H2S 标准热端最大流速 40 mm³/s、薄壁件实际利用率约 30% 估算，不含换料、失败重打与后处理；机头收窄段按截面收窄至座舱段的约 60% 估算，机头端截面实测后可精算。

两条 H2S 特有的省事做法（务必用上）：
① 光面 PEI 板 + 外观面朝下——H2S 配光面 PEI 打印板，首层直接压出镜面，比纹理板少一半打磨量，外壳外观件一律这么摆；
② 自动轴孔补偿——H2S 打出的小孔尺寸接近机加工精度，所以法兰螺栓孔可直接按名义值设计（M3 打 φ3.2 配热熔螺母，或 φ2.8 让 M3 自攻），不必再放大 0.2–0.3 mm 补偿。
学习期先打 1:4 缩比件，别一上手就切 36 片。1:4 缩比后截面仅 191 × 278，整件可以一次放进 H2S 打完（1:3 时高 370 已超幅面，必须分片）。缩比件用来验证曲面质量、壁厚控制、法兰设计；等流程熟了、单片一次成功，再上 1:1 分片。

④ 重量账：为什么外壳不能全靠打印（关键决策）

按外壁周长 2972 mm 算，座舱段 900 mm 长、全包一圈的外表面积约 2.67 m²；换成 H2S 实打，1.5 mm 壁厚 PLA 约 5 kg（分 36 片，纯打印约 93 小时）——对超轻型载人飞行器来说这是不可接受的重量。所以外壳路线必须分层决策：

成型路线面密度座舱段估重刚度 / 耐久定位
纯 3D 打印（1.5 mm 实心壁）1.86 kg/m²≈ 5.0 kg低（层间弱、怕晒）1:4 缩比件、母模、原型验证
3D 打印（2 壁 + 15% 填充）≈ 0.95 kg/m²≈ 2.5 kg很低（壳薄易凹陷）不重要的护罩、内部风道
玻纤 3 层手糊（练手用）≈ 1.35 kg/m²≈ 3.6 kg中高碳纤之前的练手路线，必做 1 次
碳纤 3 层 + 真空袋≈ 1.0 kg/m²≈ 2.7 kg高，耐候优正式外壳主力路线
碳纤三明治（2 层 + 3 mm 泡沫芯）≈ 1.0 kg/m²≈ 2.7 kg极高（弯曲刚度约 10 倍）大面积外壳的终极方案

学习期仍从纯打印开始（练流程、练尺寸感），但终点已经定死了：打印件负责"形状"（做母模），碳纤维负责"强度与重量"（做成品）。这条路线已被董总确认为正式工艺 —— 完整工艺见 第 11 节 · 碳纤外壳翻制。

⑤ H2S 能力清单与材料路线（这台机器的优势要用尽）

H2S 是"为工程耗材而生"的封闭腔体机，跟普通开放机架机型完全不是一回事。它的四项能力直接改变我们的外壳方案：

H2S 能力参数对飞行器外壳的价值
成型幅面340 × 320 × 340 mm同类中偏大 —— 1:4 缩比件可整件打印，1:1 件分片数比常规机减少约 40%
主动腔温加热最高 65 ℃能打 ABS / ASA / PC / PA / PPS —— 外壳可换成 ASA（户外抗紫外、耐候、比 PLA 强得多），结构件可上 PAHT-CF
热端温度最高 350 ℃，硬化钢喷嘴碳纤/玻纤增强材料（PA-CF、PPA-CF、PET-CF）全部可用，喷嘴耐磨无需另购
精度与补偿视觉编码板 <50 μm 运动精度、自动轴孔补偿装配孔可做到接近机加工精度 —— 法兰拼接、卡槽配合不必留大间隙，拼缝更整齐
激光版可选10 W 455 nm 激光（可后期升级套装）能切玻纤布、泡沫芯材、木板 —— 做"阳模 + 纤维翻制"或夹层壳体时，芯材和模板可自己切，不必外发
空气净化G3 初效 + H12 HEPA + 活性炭在办公室/室内打 ASA、ABS 等高气味材料不至于污染环境（仍建议通风）

据此，学习期的材料路线调整为（比原来的"PLA 练手"更贴近真机）：

阶段材料用途理由
第 1–4 周PLA（¥60–90/kg）练习件、1:4 缩比件、废件试切最便宜最好打，练流程不心疼
第 3–4 周起PETG（¥70–110/kg）要装到机上的支架、隔框、卡座韧性好、不脆断，比 PLA 更适合实际受力件
第 5 周外观专项ASA（¥120–180/kg）正式外壳面板抗紫外、耐候、耐温 95 ℃+，可打磨可丙酮抛光，户外飞行器的正确选择
第 6 周综合项目PAHT-CF / PA-CF（¥200–350/kg）高载荷次承力件（电机座、铰链、吊挂）强度接近铝、抗冲击，H2S 腔温 + 干燥耗材可稳定打印
两条使用纪律：① 打 ASA/ABS/PC 务必用主动腔温（设定 55–65 ℃）并关掉不必要的部件风扇，否则大件必翘边开裂；② 尼龙（PA/PAHT）吸湿极快，打印前必须烘干（AMS 干燥或烘干箱 70 ℃×8h），受潮尼龙打出来是"酥"的，强度掉一半以上。
6061 铝的加工提醒（关系到外壳的卡槽设计）：6061-T6 焊接后，热影响区强度会降到母材的 60% 左右（屈服约 165 MPa），桁架节点若不是插接/螺栓连接而靠焊接，设计许用应力建议按 ≤ 100 MPa 保守取值。外壳卡槽、抱箍这些固定点要尽量夹在管段的直线中部，避开焊缝热影响区 30 mm 范围内。
机架 A 机架 A · 双座空间桁架（量产批次）

场地中多台同型机架，为标准化量产管件。特征：座舱双拱防滚架、机头逐段收窄并三角形化补强、尾部方盒结构（主轴/尾翼安装面）、全弯管过渡无直角接头 —— 受力路径连续，是"桁架三角形化"的教科书示范。

机架 B 机架 B · 单座座舱桁架（带设备板）

单台实拍。特征：大型整体防滚拱横跨座舱、座舱大开口两侧补强斜撑、后部与底部焊接设备安装板（电池/电控/油箱挂点）、底部木托盘上的起落架连接区。它的"平板安装座"正是外壳法兰、设备舱盖的对接基准。

机架特征对外壳设计的含义对应课程
桁架外廓 = 外形基准外壳控制截面 = 机架外廓（750×1100）+ 单边避让（侧 6 / 顶底 3）+ 壁厚 2 = 外壁 766×1110，已按真机尺寸算好，见上方①第2、3周放样截面
座舱拱 / 收窄机头外壳纵向轮廓随桁架起伏，截面沿脊线渐变 —— 正是 Loft 多截面放样的用武之地第2周 · 外壳专项Ⅰ
设备安装板 / 方盒结构外壳在这些位置要开舱口 + 法兰搭边，与机架板用螺栓对接第3周拆瓣法兰 / 第6周舱口盖
无横隔的开放框位隔框直接"卡"在桁架间：外形贴合桁架外切、卡槽按管径 +0.2mm 配作第4周 · 结构骨架
全焊接主承力3D 打印件只做壳、罩、盖、导流板与设备支架，绝不替代桁架受力方案总览 · 安全红线
选修实操（结构方向）：在 FreeCAD 里"复刻机架 B"的座舱段 —— 侧视草图描出拱与斜撑走向 → 多段路径 Additive Pipe 扫出管件（主骨架 φ45 / 非主骨架 φ30，按真机管径建模，角撑处按实物弯管过渡）→ 装配观察。不求还原焊点，只为把"外壳与机架的间隙关系"练成肌肉记忆；隔框卡槽尺寸可直接从这套模型量取。

10机型外壳参考：BF-A80 与 BF-B100

两款成品机型（对应上节机架 A / 机架 B 的骨架）：A80 是全包裹舱体——外壳件多、覆盖面大，是外壳课程的主战场；B100 是半包裹——机鼻罩为主、后部桁架裸露，适合作为第一个"以真机为目标"的练习对象。

BF-A80 BF-A80 · 全包裹座舱舱体

浅蓝一体式座舱舱段罩住双拱防滚架，机头收锥、底部电池舱、四旋翼机臂+电机吊舱。外壳特征：大曲面、多分件、纵向流线随桁架起伏 —— 舱体、吊舱罩、电池舱盖、机臂整流套管全部是打印件候选。

BF-B100 BF-B100 · 半包裹机鼻罩

银色机鼻罩从防滚拱前缘包到机头，覆盖转向/前升力桨臂根部，座舱开放、后部桁架与电池盒外露。外壳特征：件少而大、开口边缘必须沿桁架走向收边 —— 是"外壳与机架间隙配合"最直观的练习样板。

外壳区域拆件建议成型方式对应课程
A80 座舱舱体左右两瓣（沿纵向对称面）或上下两瓣；法兰贴防滚拱内桁，6–8 个控制截面放样Loft 放样 + 抽壳 2mm + 拆瓣法兰第3周流程的"放大实战"
A80 电机吊舱罩每电机一罩，回转体造型，卡箍抱臂管固定，留桨轴散热孔Revolution/扫掠 + 抽壳第2周 · 外壳专项Ⅰ
A80 电池舱盖底部开口 + 周边法兰 + 快拆卡扣或 M3 热熔螺母开口法兰 + 嵌件第6周 · 舱口盖
B100 机鼻罩单件或上下两瓣；截面从防滚拱处最大、向机头收尖；前缘预留灯带槽Loft 渐变截面 + 抽壳第2–3周直接套用
B100 后部桁架区不包壳；只做电池盒护罩、线缆导流罩等小件小件 Pad/Pocket第1、4周
两型共同：灯带/标识条外壳分缝尽量与涂装分色线重合，喷漆前打磨分缝后处理第5周 · 外观处理
设计输入顺序（记住这条主线）：机架外廓（上一节）→ 机型外观目标（本节成品图）→ 控制截面反推 → 放样成壳。练习建议：先做 B100 机鼻罩（件少、边界清晰），再挑战 A80 座舱舱体（大曲面、多分件）。关键尺寸已录入（750×2200×1100，φ45/φ30，6061 铝，见 09 节①），控制截面已算到外壁 766×1110，成型设备为拓竹 H2S（340×320×340） —— 分片数、单片尺寸与工时已按真机幅面算好，见 09 节③；学习期建议先用 1:4 缩比件整件打印。

11碳纤外壳翻制：打印件做母模，纤维出成品

董总已定的正式工艺路线：H2S 打印母模 → 手工翻制碳纤维外壳。这一节把话说透 —— 打印件的角色从"最终零件"变成"模具"，随之而来的是一整套完全不同的打印参数、表面处理链和铺层计算，这些若照搬前 10 节的做法会直接做废件。

一句话讲清分工：打印件负责形状与精度（曲面的、带装配孔的、复杂内腔的，只有 3D 打印能做）；碳纤维负责强度、刚度与重量（同样厚度下比强度是 PLA 的 50–100 倍，且不惧紫外线与湿热）。所以打印精度越高越值钱 —— 因为它会被一比一复制进成品。

① 两条翻制路线：先练快的，再上标准的

路线模具套数成品外观面外观质量适用阶段
① 阳模直做
打印阳模 → 铺碳纤 → 成品		 1 套 真空袋面（有布纹、需打磨喷漆） 可接受，靠后处理救 第 1–3 件练流程（配合玻纤先练手）
② 两级翻制（标准做法）
打印阳模 → 翻玻纤阴模工装 → 阴模出碳纤成品		 2 套 模具面（直接复制母模抛光面） 优，镜面级 正式外壳件（阴模可无限复用）
为什么中间要加一层阴模（关键理解）：碳纤成品贴着模具的那一面才是光滑面。
· 用阳模直做 → 光滑面跑到了内表面，外表面（气动面/外观面）是粗糙面，要打磨到腰酸。
· 用阴模做 → 光滑面正好是外表面。
· 而阴模又怎么来的？从打印阳模上翻出来的。所以打印件的所有层纹、拼缝，最终都只影响"原模"，原模抛光到镜面 → 阴模内表面复制镜面 → 成品外表面就是镜面。这就是航空界"原模 → 工装 → 成品"三级链的意义：打印的工时花一次，好表面无限复用。

② 母模的打印参数（和成品件几乎完全相反）

前 10 节的打印思路是"省料、轻、够用即可"。母模的思路反过来：尺寸稳定、表面细腻、能扛住 1 个大气压。真空袋工艺对模具施加的压力约 1 atm ≈ 10 t/m²，薄壳母模会被直接压塌、报废整件。

参数成品件的做法母模的做法为什么
层高0.2 mm0.08–0.10 mm层纹会被一比一翻印到成品表面；层高减半，打磨量减 2/3
壁数2–3 层4–6 层模具要抗真空压与打磨，不是越轻越好
填充10–15%25%（网格/立方体）起步，大面积件 40%抗压刚度，防止抽真空时凹陷变形
材料PLA / ASAPETGPLA 在环氧固化放热（40–80 ℃）+ 打磨摩擦热下会软化变形；PETG 耐温 75 ℃+，且脱模剂不易残留
拔模斜度不需要1°–2°否则成品脱不出来，硬撬 = 撕裂成品或毁模
支撑面随意工作面朝下（光面 PEI 板）工作面直贴打印板 = 首层最光滑，省一半打磨
分瓣按幅面分片模方案：每片成品一块母模每片边缘留 20 mm 平板法兰作压边与裁切基准，兼作拼装定位
省时关键：母模不要打成"厚实体"。真空压约 10 t/m² 听着吓人，但落到 248 × 300 的一片上，总共才约 745 kg ——这点力完全可以让背衬去扛。正确做法：打印薄壳母模（工作面壁 3 mm、四周立边墙 40 mm），打完在背面灌入建筑石膏或聚氨酯发泡（¥20 一罐，5 分钟发泡定型）。薄壳负责形状精度，石膏负责刚度。
对比：厚实体母模约 20 h / 1.1 kg 一块；薄壳 + 背衬只要 3–4 h / 0.32 kg，刚度反而更高。

母模按"片模"做：一块母模对应一片成品。片数不是拍脑袋定的，按幅面反算 —— 弧长与段长都要落进 340 × 320：

外壳件环向瓣数纵向不同截面数母模片数单片打印母模总工时PETG 耗材
1:4 缩比机鼻罩（截面 191×278）整件不分瓣11 片≈8–10 h≈10 h≈0.8 kg（¥65）
B100 机鼻罩（半罩 180°，900 mm）6（弧长 248）4（通体渐变）24 片≈3–4 h / 320 g≈85 h≈7.7 kg（¥620）
A80 座舱舱体（全包 360°，900 mm）12（弧长 248）3（中段等截面可复用）36 片≈3–4 h / 320 g≈126 h≈11.5 kg（¥920）

纵向段长取 280 mm（290 加 20 mm 边距落在 Y 向 320 内），环向 30° 一瓣时弧长 248 mm、加两侧法兰后 288 mm 落在 X 向 340 内。PETG 按 ¥80/kg 计。

这张表算出两个可以直接省钱的杠杆：
① 母模片数 = 环向瓣数 × 纵向不同截面数，注意是"不同截面"而不是"段数"。等截面段可以用同一块母模反复翻 —— 所以做外壳造型设计时有意让中段保持等截面，母模数量能直接少四分之一到三分之一。这是外壳设计与制造工艺的直接耦合，建模时就要想着它。
② 缩比件的整套模具只要 1 块母模、10 小时。也就是说，"先做 1:4 把工艺流程全部走通"这个台阶策略，模具成本几乎为零 —— 没有任何理由跳过它直接上 1:1。
③ A80 全包的 126 小时母模工时看着吓人，但它是一次性投入且母模可无限复用；而且不必一次打全套 ——先打 2–3 块曲率最极端的（机头最前端 + 座舱最宽处），翻出成品验证曲率与工艺，确认无误再批量补齐。

③ 母模表面处理链（决定成品表面质量，省不掉）

FDM 件天生有多孔 + 层纹，环氧会渗进去"咬死"模具，脱模直接撕面。所以这道工序必须走完：

第 1 步 · 打磨

400# 干磨去层纹 → 800# 水磨 → 1500# 水磨。每换一号，磨到新划痕完全覆盖旧划痕。水磨要少量多次，别让摩擦热软化 PETG。

第 2 步 · 封孔

刷 环氧封孔漆 2 遍（或喷涂聚酯底漆），每遍干后用 800# 轻磨。这步是"堵住 FDM 孔隙"，漏做必粘模。

第 3 步 · 脱模

8 号蜡擦 6 遍（每遍间隔 15 min、最后一遍雾面不复光），或直接上半永久脱模剂（一次管 10–20 件，长期更省）。首件可再加一层 PVA 脱模膜保险。

④ 三档手工工艺：从 ¥200 到 ¥1500 的差别在哪

工艺树脂含量成品比强度额外投入结论
湿法手糊（刷子 + 气泡辊）50–60%（偏重）基准¥0（工具已有）只适合第一件练手与平板试片
真空袋压（袋膜 + 脱模布 + 吸胶毡 + 真空泵）35–45%+30–40%真空泵 + 耗材 ≈ ¥500–700（一次性）推荐主力工艺 减重 15–20%，气泡几乎为零
真空导流（树脂靠真空吸入）30–35%（最稳定）+45%导流网 + 螺旋管 + 双阀，难度高大面积整件（>1 m²）再考虑

"树脂含量"是复材的核心指标：树脂只负责粘住纤维，纤维才承力。树脂从 55% 降到 40%，等于同样的重量下纤维多 1/3，强度直接上一个台阶。真空袋就是用 1 个大气压把多余的胶挤进吸胶毡，所以它比"多刷几层胶"更值钱。

⑤ 铺层怎么定（按真机尺寸算给董总看）

基准：碳布 3K 200 g/m² 平纹（单层固化厚约 0.25 mm，真空袋成型后含胶面密度 ≈ 333 g/m²）。外壳是非承力气动外形件（主承力已被 6061 桁架拿走），只需扛住气动压力、风载与局部擦碰，3 层实心层压（≈0.75 mm）已足够。

铺层方案厚度面密度弯曲刚度用在哪
2 层碳布≈0.5 mm≈0.67 kg/m²低，大面积会颤小面积整流片、吊舱罩
3 层碳布（推荐起步）≈0.75 mm≈1.0 kg/m²中高，够用机鼻罩、舱体分片的主力方案
4–6 层碳布1.0–1.5 mm1.3–2.0 kg/m²高需要螺栓传力的法兰区、舱口边缘
三明治：2 层碳布 + 3 mm PVC 泡沫芯（H60）≈3.6 mm≈1.0 kg/m²≈10 倍于 3 层实心大面积外壳的终极答案（同重量，刚度碾压）

看懂三明治这一行就懂了复材的精髓：把材料铺在离中性面最远的地方。中间那 3 mm 泡沫几乎不增重（0.18 kg/m²），却把上下两层面板的距离拉开 4 倍，弯曲刚度按距离平方放大 —— 这就是飞机蒙皮、赛车底盘和纸箱瓦楞用同一个道理的地方。

按外壁截面 766 × 1110（周长 2972 mm）实算，改用碳纤后两个主力件的重量账：

外壳件展开面积纯打印 PLA 1.5 mm碳纤 3 层减重碳纤材料成本
B100 机鼻罩（半罩，900 mm 段）≈1.34 m²≈2.5 kg≈1.3 kg省 48%¥550–650
A80 座舱舱体（全包 360°，900 mm 段）≈2.67 m²≈5.0 kg≈2.7 kg省 46%¥1000–1200

成本按国产碳布 ¥85/m²（含 30% 裁切损耗）、环氧 ¥55/kg 计；用玻璃纤维布练手时，同样的件只要 ¥250–350 —— 所以第一件一定用玻纤练，把胶量控制、赶气泡、真空泄漏、脱模这几关全部趟过去，再上碳纤。

⑥ 七步实操（真空袋湿法，照这个顺序走）

#工序要做对的关键点
1母模终检打磨 → 封孔 → 脱模剂（见③）。在母模上先用记号笔画出铺层边界与 0° 纤维基准线，后面裁布和铺放全靠它
2裁布按展开图裁，每片比边界大 15–20 mm；相邻层的纤维方向错开 45°（0°/45°/-45° 交替），接缝互相错开 30 mm 以上
3配胶环氧:固化剂按重量比（不是体积比！用 0.1 g 精度电子秤）；慢速同向搅拌 2–3 min 防气泡，静置 5–10 min 消泡；一次只配 200 g，30 min 内用完
4铺层刷底胶 → 铺第 1 层 → 用铝气泡辊从中心向边缘赶气泡 → 刷胶 → 下一层……每层必须"湿透不发白"（发白 = 缺胶，成品该处必分层）
5真空袋脱模布 → 吸胶毡 → 真空袋膜 + 密封胶条围边 → 抽真空至 -0.8 bar 以上，保压 10 min 看表针是否回落（回落 = 漏气，必查）
6固化室温（>20 ℃）24 h，或 40–60 ℃ 保温 4–8 h；后固化（60 ℃ × 4 h）能再提升 15–20% 强度。可自建保温箱（泡沫箱 + 加热垫 + 温控器，约 ¥80）。低于 18 ℃ 环氧几乎不固化
7脱模与后处理沿法兰线裁边 → 气囊/楔子轻撬脱模（严禁硬掰）→ 修边倒角 → 低速钻头 + 背面垫木板开孔 → UV 清漆 2 遍（碳纤必须，否则环氧泛黄发花） → 敲击听声 + 逆光检查干斑与气泡

⑦ 一次性投入清单（复材工装的启动成本）

项目规格建议价格
真空泵双级旋片 4 CFM（或冰箱压缩机 DIY 改造，更省）¥250–500
真空耗材套装袋膜 + 密封胶条 + 脱模布 + 导流网 + 吸胶毡¥200–350
脱模体系8 号蜡 + PVA，或半永久脱模剂（长期更省）¥80–200
计量与铺层工具0.1 g 电子秤、铝气泡辊、马毛刷、刮板、量杯、裁布剪¥200
防护丁腈手套（乳胶挡不住环氧）、N95/防有机气体口罩、护目镜、围裙¥120
环氧树脂 + 固化剂低粘度层压树脂（手糊/真空袋专用），首购 2 kg¥110
玻纤布（练手）200 g/m² 平纹，10 m²¥220
碳布（正式）3K 200 g/m² 平纹，首购 5 m²¥420
合计一次性投入≈ ¥1600–2200

这笔钱相当于一台入门 3D 打印机的价格，但换来的是"能出正式航空级外壳"的能力，且模具可无限复用 —— 单件成本只算材料，后续每件外壳 ¥300–600。

⑧ FreeCAD 里怎么"从成品模型倒推母模"

这是本周就能练的建模技能，全在 Part / PartDesign / Draft 三个工作台里完成，不需要新插件：

#操作要点
1取母模工作面阳模需要的是成品内表面：用 Part → Offset（负值）或 PartDesign 的 Thickness 反向偏移出 0.75–1.0 mm，也可以用 Draft → Clone / Scale 做整体缩比
2加拔模斜度Draft 工作台 → Draft 命令，对面施加 1°–2°。曲面件尤须做，否则脱模必撕裂
3分片Part → Slice Apart（用基准面切）或布尔差切出单片，每片控制在 250 × 300 mm 以内（H2S 幅面 340×320）
4加法兰边沿片边缘外扩 20 mm 平板，厚 3 mm。作用：铺层压边、裁切基准、两片成品拼接的搭接面 —— 这是外壳拼缝整齐与否的关键
5加定位键在两片结合面做 ±0.2 mm 的圆弧凸凹键槽（比销钉好：自带定位、还能挡胶）。相邻片之间靠它对齐
6加背面加强筋母模背面做 Pocket 蜂窝/格栅（筋高 8–12 mm、壁 2 mm），配合 25% 填充，抗住真空压
7刻基准线在工作面刻 0.4 mm 深浅槽：铺层边界、层数标记、0° 纤维基准线。翻出的阴模里也会带着这些线，铺层时不会迷茫
尺寸补偿（易错点）：成品是从母模表面"往外长"出 0.75–1.0 mm 厚度的，所以母模要比成品内表面再小 0.2–0.3 mm（留脱模与胶层间隙）。对纯装饰外壳可忽略，但带配合的法兰、舱口、卡槽必须算这笔账，否则成品装不进桁架。
三条安全红线（复材比打印危险得多，请务必照做）：
① 环氧固化剂是致敏物 —— 约 5–10% 的人反复接触后会终身过敏（之后连闻味都起疹子）。全程戴丁腈手套（乳胶挡不住）、长袖、护目镜，室内通风；皮肤沾到立刻用醋或丙酮擦净再用肥皂水洗。
② 碳纤维粉尘导电且不可降解 —— 干磨的粉尘会飘进并损坏电子设备（电机、电控、电脑），打磨必须湿磨或配 HEPA 吸尘，且远离电池与电控间；口罩 N95 起步，干磨用半面罩。
③ 废树脂、沾胶布、固化残渣属危险废物 —— 收集后固化再按建筑垃圾处理，严禁倒入下水道或混入生活垃圾。

⑨ 打印与碳纤的分工边界（哪些件不该走复材）

零件打印直做碳纤翻制理由
大曲面外壳面板（机鼻罩、舱体分片）只做母模成品减重近一半、刚度与耐候碾压塑料
法兰 / 卡箍 / 定位件 / 卡扣成品不做需要精密配合与螺纹，复材做不到；且这些件重量占比小
复杂内腔件（风道、线槽、设备盒）成品不做复材无法脱模
电机吊舱罩 / 小舱盖成品（ASA）可选件小、形状自由，打印更划算
平板类加强板（设备安装板、隔框腹板）不做平板层压效率极高平面模具最简单，一层压出多块，强度重量最优
结项后的第一件事：不要一上手就翻 2.67 m² 的座舱舱体。按 平板试片（100×100）→ 1:4 缩比机鼻罩 → 1:1 单片 → 1:1 整机外壳 四级走。每一级只增加一个变量，这样出了问题一定能定位到是哪一步 —— 这是复材手作唯一的省钱法门。

碳纤翻制任务清单

用废料打一块 100×100 平板母模，走完打磨→封孔→脱模剂全链
用玻璃纤维翻出第一块平板试片（3 层 + 真空袋），量树脂含量
在 FreeCAD 里把机鼻罩倒推成母模（内表面偏移 + 拔模 + 分片 + 法兰 + 基准线）
翻出 1:4 缩比碳纤机鼻罩，称重并与打印件对比
从母模翻制玻纤阴模工装，验证外观面是否达到镜面级

12脚本化自动建模：让 FreeCAD 听指挥

FreeCAD 的每个按钮背后都是一条 Python 命令，所以整套建模都能写成脚本交给机器跑。本机无界面引擎已实测可用 —— BF-X4 整机模型（102 根杆件 + 49 个截面的外壳）就是一段脚本一次跑出来的，生成加导出全程约 25 秒。

已在本机验证：FreeCAD 1.0.2 便携版（D:\FreeCAD安装包）的 FreeCADCmd.exe 无界面引擎，Part / Sketcher / PartDesign / Draft / Spreadsheet / Assembly / TechDraw 模块全部可用（FEM 未随附便携版）。生成脚本 bf_build.py 点此下载，产物可先在 3D 查看器 里旋转查看。

已实拍复刻的三款机架（可在线旋转查看）

BF-X4 通用桁架版
首版参数化桁架 + 外壳放样抽壳，作为教学模板
在线查看 →
BF-B 泪滴单拱版
鹅蛋大拱 + 收锥机头 + 尾部方舱（按第一张实拍）
在线查看 →
BF-B 双拱版
双泪滴拱 + 拱间连梁 + 尾部设备板
在线查看 →
BF-B 泪滴侧梁 + 尾横拱版 最新
逐段读图复刻：两条大泪滴弯管侧梁 + 尾部横向拱架大 X 撑 + 平底板与设备箱
在线查看 →  下载脚本

① 一键复现：改参数 → 跑命令 → 出全套文件

"D:\FreeCAD安装包\bin\FreeCADCmd.exe" bf_build.py
脚本头部就是参数区，改完保存再跑一遍，FCStd（可继续编辑）、STEP（发加工）、STL（直接切片）、model.json（网页 3D）全部重新生成。改数即改模，不用重画。

② BF-X4 实测结果（脚本产出，2026-09-20）

项目数值说明
机架杆件102 根4 纵梁 × 7 段 + 8 站位横框 + 斜撑 42 根
管材用量φ45 × 16.7 m　φ30 × 44.4 m防滚拱与纵梁用主管，桁条斜撑用次管
机架净重≈ 33.3 kg按 2 mm 壁厚、6061 密度 2.70 g/cm³ 估算
外壳49 截面放样 · 2 mm 壁座舱段内壁 762 × 1106，机头自动收口
外壳用料12.5 L（实心）/ 6.24 m² 单面换算碳纤 3 层 ≈ 6.2 kg，呼应第 11 节

③ 脚本参数表（改数即改模）

参数默认值控制什么
TOTAL_W / L / H750 / 2200 / 1100机架外廓三围（董总实测）
D_MAIN / D_SUB45 / 30主 / 次管外径，全部杆件联动
ST 站位表8 行全模型的灵魂：每行 =（纵向位置 Y，半宽，底部高，顶部高）。机头收窄、座舱双拱、尾段方盒全在这 8 行里
TOP_SHRINK0.86顶宽收缩比，形成上窄下宽的梯形截面
GAP_SIDE / GAP_V6 / 3外壳内壁与机架侧面 / 顶底的避让间隙
WALL_T2.0外壳壁厚，与内壁尺寸联动

④ 边界：哪些能交给脚本，哪些必须人拿主意

能全自动（脚本一次算完）不能全自动（人的判断）
桁架几何：站位 → 节点 → 杆件 → 管件实体外形取向：机头收多尖、拱顶多高才既好看又够用
外壳放样、抽壳、法兰、管件卡槽（φ45.4 / φ30.3）受力方案：斜撑密度够不够、要不要补第二斜杆
批量导出 FCStd / STEP / STL + 重量表工艺终判：焊接可达性、装配顺序、实测尺寸回填
参数试算：改一版尺寸，秒级出新模型对比安全边界：哪些件允许塑料、哪些必须金属（第 01 节红线）

⑤ 和学习路线的关系：先手工、后脚本，两条腿走路

第 2 周学的 Spreadsheet 参数化是"表格驱动"，脚本化是"代码驱动"，本质是同一件事，只是把参数从表格搬进了代码。建议的次序：前四周认真手工建模（会了手工才看得懂脚本、改得动脚本），第 5–6 周起把重复性工作交给脚本 —— 手工负责判断，脚本负责劳动。等真机实测尺寸回来，填进站位表重跑一遍，模型直接升级为可装车的 1:1 数据。

下一步（数据缺口）：机头端点截面与尾段方盒截面两处实测值到位后，回填 ST 站位表重跑脚本，第 2–3 周的练习件即从"按照片估算"升级为"1:1 可装车"。脚本同样适用于后续每一款新机型的快速出模。

13飞行器零件设计速查表

学习期间与日后实际开发最常做的五类零件，每类的设计要点与关键工具。

零件功能定位设计要点核心 FreeCAD 工具打印摆放
整流罩 / 外壳 首要目标 非承力气动外形 壁厚 1.6–2.4mm 足够；拆瓣 + 8mm 法兰拼接；外表面朝打印平台（首层即外观面）；后处理打磨喷漆出质感 Loft + Shell + 法兰 Pad 外观面朝下
机身隔框 撑住外壳截面、挂设备 外形与外壳内壁留 0.2mm 间隙；设备安装孔全部配热熔螺母；转角 R≥3mm 防应力集中；连接孔与外壳法兰对位 Pad + Pocket + Fillet 截面平放，孔向上
机翼肋板 维持翼型、传载到梁 参数化优先；减重孔靠边留 ≥4mm 边距；梁槽口比梁大 0.2mm；根部与梁接触区不做减重 Spreadsheet + Pocket 阵列 平放（翼型面贴板）
电机架 / 吊架 次承力，传电机载荷 电机安装面平面度优先；螺栓孔周加厚凸台；拉力方向对齐层线；6 壁起步 Revolution + Pocket + Chamfer 受力面平行层线
舵面铰链机构 选修 运动副，需可动 配合间隙 0.2–0.4mm；销轴孔加 1mm 厚凸缘防磨穿；装配仿真验证行程无干涉 Assembly Revolute + Simulation 轴孔竖直打印（孔圆度最好）

14打印材料选择

按零件角色选材料，不买贵的，只买对的。

材料强度耐温价格/kg打印难度适用零件
PLA中，刚性高≈55°C，差¥60–90最易练习件、缩比样件、不发热部位外壳
PETG中上，韧性好≈75°C¥70–110易受力件首选：支架、框、铰链座
ASA中上，抗冲击≈95°C¥120–180中（需腔温）正式外壳面板首选：抗紫外、耐候，可打磨抛光
PLA-CF 碳纤刚性好、更轻≈60°C¥120–180中（需硬喷嘴）要求刚性、不晒太阳的减重件
PAHT-CF / PA-CF 尼龙碳纤高，抗冲击≈120–150°C¥200–350难（需烘干 + 腔温）高载荷次承力件：电机座、吊挂、铰链
本方案建议（适配 H2S）：第 1–4 周用 PLA 练手；第 3 周起"要装机"的结构件换 PETG；打印母模统一用 PETG（耐温比 PLA 好、脱模剂附着力低，见第 11 节）；第 5 周外观专项起，纯打印外壳面板用 ASA；第 6 周高载荷件试 PAHT-CF（务必先烘干）。正式外壳的强度与重量由碳纤维负责，不靠打印材料堆 —— 复材用料与成本见第 11 节。

15学习资源（已筛选）

只列与目标直接相关的，不贪多。

官方FreeCAD 官方入门文档（中文可切换）wiki.freecad.org — 界面、导航、基础概念 官方PartDesign 工作台文档每个特征工具的权威说明 官方Assembly 工作台文档关节类型与仿真用法（1.0+ 内置） 视频MangoJelly（YouTube，最佳 FreeCAD 频道）系统课程 + Assembly 专项教程，可开字幕 视频B站 FreeCAD 教程合集中文视频，搜索"FreeCAD 1.1 教程""FreeCAD 装配" 数据UIUC 翼型坐标数据库1600+ 翼型 .dat 坐标，第2周肋板用 数据Airfoil Tools（翼型可视化与对比）在线看翼型形状、导出坐标 社区FreeCAD 官方论坛报错搜这里，90% 的坑都有现成答案
六周之后往哪走：① 碳纤翻制转主线（第 11 节已独立成章）：母模复用 → 翻出正式碳纤外壳，这是航空界标准做法，强度与重量远超纯打印件，且母模可无限复用；② 结构深化：拓扑优化轻量化 + FEM 校核更多工况（着陆冲击、机动过载）；③ 与飞行器本体设计（bfevtl.com 八方航空超轻型飞行器项目）对接，把外壳件纳入整机清单管理。
复材工艺资源：Easy Composites（YouTube，真空袋/导流工艺讲解最系统，免费）、ACMA/复合材料论坛、以及 B 站"碳纤维 真空袋 手糊"关键词下的中文实操视频。材料采购：碳布认 3K 200 g/m² 平纹（国产即可）、环氧认低粘度层压树脂（手糊/真空袋专用），不要用滴胶/水晶胶（太脆太稠）。需要时我可以为任一周的任务做更细的分步图文手册。