專利名稱：偽仿生撲翼飛機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微小型撲翼飛機(jī)。
背景技術(shù)：
微小型撲翼飛機(jī)是一種模仿鳥類或昆蟲飛行的新概念飛行器，具有飛行機(jī) 動(dòng)靈活、可以垂直升降、空中懸停、能量消耗少、成本低、效率高、隱身性和可 操作性好等特點(diǎn)。這種飛行器能夠在低空中進(jìn)行低速飛行，可用于環(huán)境監(jiān)測、航 拍、航模。
像鳥類和飛蟲的翅膀一樣，主要以上下快速地?cái)[動(dòng)翼面來提供飛行所需升 力和推力的撲翼非常適合應(yīng)用于小型飛行器。與微型固定翼和旋翼飛行器相比， 微型撲翼飛行器的主要特點(diǎn)是將舉升、懸停和推進(jìn)功能集成于一體，具有很強(qiáng)的 機(jī)動(dòng)性和靈活性。然而研制小型撲翼飛行器，其主要困難在于如何加工制造、并 靈活控制像鳥類或飛蟲翅膀一樣的撲翼。因?yàn)槿斯し律兄频某岚?，往往重量大?效率低、協(xié)調(diào)控制不夠靈活。鳥類及飛蟲在飛行時(shí)，其翅膀的擺動(dòng)方式以及翼面 形狀的變化極其復(fù)雜。到目前為止，空氣動(dòng)力學(xué)研究還未能完全揭示鳥類及飛蟲 能夠進(jìn)行如此高效率撲翼飛行的氣動(dòng)機(jī)理。因此，制造仿生小型撲翼飛行器就顯 得非常困難，到目前為止，還沒有較為成熟的撲翼飛行器能夠得到廣泛的應(yīng)用。
總的來看，人們研制仿生撲翼飛機(jī)失敗的原因就是簡單地模仿鳥類或昆蟲 的翅膀結(jié)構(gòu)及其飛行模式。偽仿生撲翼飛機(jī)與鳥類和昆蟲一樣靠翅膀上下擺動(dòng)提 供飛行所需升力和推力，但是又不完全模仿鳥類和昆蟲的翅膀結(jié)構(gòu)與撲動(dòng)方式。 因此，如何設(shè)計(jì)一種偽仿生撲翼飛機(jī)的撲翼以及擺動(dòng)模式，使其即能實(shí)現(xiàn)鳥類和 昆蟲翅膀的功效又能簡化其控制機(jī)制，是成功研制撲翼飛行器的關(guān)鍵，也正是本 發(fā)明要解決的何題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種偽仿生撲翼飛機(jī)，其撲翼具有特殊的翼面結(jié)構(gòu)， 可以通過簡單的翼面上下擺動(dòng)提供飛行所需的升力和推力，有利于實(shí)現(xiàn)飛行器小 型化甚至微型化，提高撲翼飛機(jī)的飛行效率。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案是 一種偽仿生撲翼飛機(jī)，機(jī)身為一小段用于固定 翼飛機(jī)的大厚度高升力矩形機(jī)翼，靠近機(jī)身前緣的位置上裝有一個(gè)撲翼轉(zhuǎn)軸，在 機(jī)身左右兩側(cè)安裝有兩個(gè)撲翼；所述撲翼由翼撐和翼羽構(gòu)成，翼撐為一橢圓形橫 截面的細(xì)長支桿，翼撐前端垂直地與撲翼轉(zhuǎn)軸連接并隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)沿翼撐軸線 ^距地安裝有翼羽，所有翼羽的寬度相同，按其長度由小到大從前到后沿翼撐依 次排列，翼羽兩兩之間的距離小于其寬度，兩兩上下相互重疊形成一個(gè)完整的翼 面。
所述翼羽由羽撐和羽面兩部分組成，羽撐為一細(xì)長矩形橫截面支桿，羽撐固 連在翼撐上且與翼撐相垂直；羽面位于翼撐橢圓形橫截面短軸的平面內(nèi)，由一大 一小兩個(gè)矩形薄片粘接而成，其中較小的一片由柔彈性材料硅橡膠制成，較大的 一片由輕質(zhì)硬性材料硅鋼片制成，羽面柔彈性薄片一邊固連在羽撐的一個(gè)惻面 上，前面一個(gè)相鄰翼羽的羽面緊貼后一個(gè)翼羽的下方。
在機(jī)身內(nèi)還安裝有伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)撲翼轉(zhuǎn)軸在一定角 度內(nèi)相對機(jī)身來回轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)撲翼在機(jī)身后部兩側(cè)上下擺動(dòng)。當(dāng)翼面上 方的壓力大于翼面下方壓力時(shí)，翼面上的翼羽向下打開使氣流向下通過，不會(huì)產(chǎn) 生向下的負(fù)升力。而當(dāng)翼面下方的壓力大于上方的壓力時(shí)，羽面受相鄰翼羽的羽 撐組擋不能向上打開，保持完整閉合的翼面，產(chǎn)生向上的升力。同時(shí)，撲翼上下 擺動(dòng)會(huì)產(chǎn)生向前的推力。另外，當(dāng)撲翼飛機(jī)向前飛行時(shí)，大厚度高升力翼型制成 的機(jī)身上可以產(chǎn)生較大的升力，從而提高撲翼飛機(jī)的飛行效率。
本發(fā)明所研制的偽仿生撲翼飛機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)動(dòng)性靈活，能量消耗少、 成本低、效率高、可操作性好等特點(diǎn)。


圖l是機(jī)身的惻視圖。
圖2是翼羽的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是圖2的A-A剖視圖。 圖4是翼撐的橫截面剖視圖。 圖5是撲翼結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是撲翼飛機(jī)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了一種偽仿生撲翼飛機(jī)。 一個(gè)完整的偽仿生撲翼飛機(jī)由多個(gè)基 本配件組成，以下就各個(gè)配件的結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行說明。
1. 機(jī)身
如圖1所示，機(jī)身1為一小段用于固定翼飛機(jī)的大厚度高升力矩形機(jī)翼，在 機(jī)身正下方的投影為一細(xì)長矩形，在位于機(jī)身左右方向的任意位置上，沿機(jī)身前 后長度方向的橫截面為相同的大厚度高升力翼型。在靠近機(jī)身前緣與機(jī)身前緣平 行的位置上通過軸承安裝一個(gè)撲翼轉(zhuǎn)軸2，通過傳動(dòng)齒輪7由伺服電機(jī)3驅(qū)動(dòng)的 撲翼轉(zhuǎn)軸2只能在一定角度的范圍內(nèi)相對機(jī)身來回轉(zhuǎn)動(dòng)。
2. 翼羽
如圖2所示，所述翼羽由羽撐4和羽面5兩部分組成。羽撐4為一細(xì)長矩形 橫截面支桿。羽面5由兩個(gè)矩形薄片粘接而成，其中較小的一片由柔彈性材料硅 橡膠制成，較大的一片由輕質(zhì)硬性材料硅鋼片制成，羽面柔彈性薄片一邊固連在 羽撐4的一個(gè)匍面上。 3
如圖4所示，所說翼撐6為一橢圓形橫截面的細(xì)長支桿。 l撲翼
如圖5所示，所說撲翼由翼撐6和翼羽構(gòu)成。沿翼撐軸線等距地安裝有多支 翼羽翼羽的羽撐4垂直地固連在翼撐6上，羽面5位于翼撐6橢圓形橫截面短 軸所在平面內(nèi)；所有翼羽的寬度相同而長度不同，按長度由小到大從前向后沿翼 撐6依次排列，前面一個(gè)相鄰翼羽的羽面5緊貼后一個(gè)翼羽的下方，翼羽兩兩上 下相互重疊形成一個(gè)完整的翼面。 &撲翼飛機(jī)
如圖6所示，兩個(gè)相同的撲翼的翼撐6前端分別在機(jī)身的左右與撲翼轉(zhuǎn)軸2 連接，撲翼轉(zhuǎn)軸2與翼撐6保持垂直與所有羽撐4保持平行。兩個(gè)撲翼的翼面向 機(jī)身后部延伸，翼面初始位置與機(jī)身下表面平行。在機(jī)身內(nèi)部安置有伺服電機(jī)3 通過傳動(dòng)齒輪7驅(qū)動(dòng)撲翼轉(zhuǎn)軸2相對機(jī)身來回轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)撲翼在機(jī)身后 部兩倒上下擺動(dòng)。這樣的部件組合，構(gòu)成一個(gè)撲翼飛機(jī)。
由撲翼上翼羽的安裝方式以及翼羽的材料特性可以知道，在隨撲翼上下擺 動(dòng)時(shí)，只要當(dāng)翼面上方的壓力大于翼面下方壓力，由于羽面靠近其羽撐部分為柔彈性薄片，在向下壓力的作用下羽面會(huì)向下彎曲，這樣翼面上的翼羽向下打開使 氣流向下通過,不會(huì)產(chǎn)生向下的負(fù)升力。而當(dāng)翼面下方的壓力大于上方的壓力時(shí)， 羽面受到相鄰翼羽的羽撐阻擋不能向上打開，只能保持完整閉合的翼面，因此產(chǎn) 生向上的升力。同時(shí)，在撲翼的上下擺動(dòng)過程中還會(huì)產(chǎn)生向前的推力，其原理就 像魚兒來回?cái)[動(dòng)尾翼產(chǎn)生向前推力一樣。另外，當(dāng)撲翼飛機(jī)向前飛行時(shí)，大厚度 高升力翼型制成的機(jī)身上可以產(chǎn)生較大的升力，從而提高撲翼飛機(jī)的飛行效率。
權(quán)利要求
1.一種偽仿生撲翼飛機(jī)，其特征是機(jī)身為一段用于固定翼飛機(jī)的大厚度高升力矩形機(jī)翼，在靠近機(jī)身(1)前緣與機(jī)身前緣平行裝有一個(gè)撲翼轉(zhuǎn)軸(2)，在機(jī)身左右兩側(cè)安裝有兩個(gè)撲翼，所述撲翼由翼撐(6)和翼羽構(gòu)成，所述翼撐(6)為一橢圓形橫截面的細(xì)長支桿，翼撐(6)前端垂直地與撲翼轉(zhuǎn)軸(2)連接并隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)；沿翼撐軸線等距地安裝有翼羽，所有翼羽的寬度相同，按其長度由小到大從前到后沿翼撐依次排列，翼羽兩兩之間的距離小于其寬度，兩兩上下相互重疊形成一個(gè)完整的翼面；在機(jī)身內(nèi)還安裝有伺服電機(jī)(3)，伺服電機(jī)(3)通過傳動(dòng)齒輪(7)驅(qū)動(dòng)撲翼轉(zhuǎn)軸(2)在一定角度內(nèi)相對機(jī)身來回轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)撲翼在機(jī)身后部兩側(cè)上下擺動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的偽仿生撲翼飛機(jī)，其特征是所述翼羽由羽撐(4)和羽面(5) 兩部分組成，羽撐(4)為一細(xì)長矩形橫截面支桿，羽撐(4)垂直地固連在翼撐 (S)上；羽面(5)位于翼撐橢圓形橫截面短軸的平面內(nèi)，由一大一小兩個(gè)矩形 薄片粘接而成，其中較小的一片由柔彈性材料硅橡膠制成，較大的一片由輕 質(zhì)硬性材料硅鋼片制成，羽面柔彈性薄片一邊固連在羽撐(4)的一個(gè)側(cè)面上， 前面一個(gè)相鄰翼羽的羽面(5)緊貼后一個(gè)翼羽的下方。
全文摘要
本發(fā)明涉及偽仿生撲翼飛機(jī)，在靠近機(jī)身前緣與機(jī)身前緣平行裝有一個(gè)撲翼轉(zhuǎn)軸，在機(jī)身左右兩側(cè)安裝有兩個(gè)撲翼，所述撲翼由翼撐和翼羽構(gòu)成，所述翼撐為一橢圓形橫截面的細(xì)長支桿，翼撐前端垂直地與撲翼轉(zhuǎn)軸連接隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)；沿翼撐軸線等距地安裝有翼羽，所有翼羽的寬度相同，按其長度由小到大從前到后沿翼撐依次排列，翼羽兩兩之間的距離小于其寬度，兩兩上下相互重疊；在機(jī)身內(nèi)還安裝有伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過傳動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)撲翼轉(zhuǎn)軸在一定角度內(nèi)相對機(jī)身來回轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)兩個(gè)撲翼在機(jī)身后部兩側(cè)上下擺動(dòng)。本發(fā)明其撲翼具有特殊的翼面結(jié)構(gòu)，可以通過簡單的翼面上下擺動(dòng)提供飛行所需的升力和推力，有利于實(shí)現(xiàn)飛行器小型化甚至微型化，提高撲翼飛機(jī)的飛行效率。
文檔編號B64C33/00GK101618765SQ20091002348
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者蔡晉生 申請人:蔡晉生