專利名稱：昆蟲仿生撲翼飛機(jī)的制作方法
本設(shè)計是一種機(jī)械裝置，其主要部分如附

圖1的(1)機(jī)身，(2)撲翼機(jī)構(gòu)，(3)變速箱，(4)發(fā)動機(jī)組，(5)逆轉(zhuǎn)螺旋槳，(6)調(diào)平螺旋槳，(7)行走機(jī)構(gòu)，(8)圍裙機(jī)構(gòu)等。
機(jī)身是用復(fù)合材料制成的殼體，內(nèi)部有加強(qiáng)筋，機(jī)身前部帶窗戶的上半部分在必要時可以脫開飛走，以便使人能在緊急時自艙內(nèi)跳出。機(jī)身的下半部分呈船形，其內(nèi)外行走機(jī)械聯(lián)結(jié)的部分都是密封元件，使必要在水中作短時停留時不致漏水。機(jī)體下半部分的中段開有大孔，這個大孔可由兩半球形布袋在駕駛員操縱之下打開或封閉。一般起飛或降落時此孔打開，圍裙放下，由逆轉(zhuǎn)螺旋產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流自圍裙下沿向四周逸出，因氣流方向發(fā)生90度改變，可在機(jī)身下部和圍裙內(nèi)部的空間產(chǎn)生壓力而將飛機(jī)托起。機(jī)身設(shè)計的比較胖大，目的是增大承托面積，以便得到較大的舉托力量。在空中飛行時圍裙上收，機(jī)體下部開孔封閉。此時逆轉(zhuǎn)螺旋槳產(chǎn)生的強(qiáng)大氣流則又折向后艙向后排出，因氣流動量方向的變化又產(chǎn)生使飛機(jī)向前的推力，這和噴氣發(fā)動機(jī)的推進(jìn)原理是一致的，但在起飛時逆轉(zhuǎn)螺旋槳只產(chǎn)生托舉力而不產(chǎn)生向前的推力，這時向前的推力主要由撲翼產(chǎn)生的。
撲翼共四片，每片由內(nèi)段和外段兩部分合成，內(nèi)外段由兩個螺栓在其翼梁上連結(jié)，當(dāng)抽出一個連結(jié)螺栓時，內(nèi)外段便可以折疊。在說明書附圖1上是折疊的形式，而在附圖2上則是展開的形式。在起落及飛行中撲翼都是展開的，只是當(dāng)作汽車在公路或街道行駛時才將撲翼向后折疊。每片撲翼只有一根主粱，也分內(nèi)外兩段，由炭素纖維和樹脂膠粘合而成。根部粗逐步向外變細(xì)，斷面中間為空心正圓，而且外圓則略呈橢圓形，以加強(qiáng)其抗彎強(qiáng)度。
撲翼片的靠前緣的前半部分因有肋片加強(qiáng)而比較強(qiáng)直，而后緣部分則較柔軟而能夠變形這樣上下?lián)鋭訒r都能得到向前的推力。撲翼的蒙皮為炭素纖維布涂以樹脂膠。屬薄膜性質(zhì)。
撲翼粱的根部用兩個螺栓與撲翼搖桿相連結(jié)。作動撲翼搖桿的是凸輪機(jī)構(gòu)，四個撲翼搖桿由四個凸輪作動，凸輪的外形如附圖3，凸輪共四個，兩種對稱規(guī)格，分別裝在兩根帶花鍵的凸輪軸上，安裝時四個凸輪左右對稱，前后對稱，在附圖4上(1)為凸輪軸，左右共兩根，圖上只畫左邊的一根，左右對稱安裝。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動時作動滾輪(3)，每個凸輪作動一個滾輪。滾輪在撲翼搖桿座(4)上轉(zhuǎn)動，而撲翼搖桿座則又在滾輪粱(5)上轉(zhuǎn)動。粱(5)共兩根，左右對稱安裝。兩粱左右聯(lián)結(jié)成一體(聯(lián)結(jié)件圖上未畫出)。撲翼聯(lián)桿(6)通過套(7)裝入搖桿座(4)尾部的槽道內(nèi)，槽道允許套(7)作小的移動。(8)為碟形彈簧座，(9)為碟形彈簧組。碟形彈簧左右各一組，通過粱(5)常把滾輪壓靠在凸輪上當(dāng)凸輪(1)被驅(qū)動時，撲翼搖桿便在凸輪作動下繞軸(10)上下按既定規(guī)律撲動，前后凸輪在兩撥叉(11)動作下可互相靠攏或分開，當(dāng)凸輪相互靠攏時撲翼振幅加大，當(dāng)逐步離開時撲翼振幅逐步減至零。撥叉的靠攏與分開是由反正扣絲杠(12)作動的。而反正扣絲杠(12)則通過鏈輪(13)受駕駛員操縱的。
撲翼不但能繞軸(10)上下?lián)鋭樱以诓淮蠼嵌葍?nèi)有可向前或向后撲動，如此撲翼能產(chǎn)生向前的推力和向后的阻力，這在起飛和降落時是必要的。撲翼也能前緣朝下旋轉(zhuǎn)90度以便能向后收折。因軸(10)是裝入前后兩個錐形齒輪內(nèi)，這兩個錐形齒輪又在扇形齒輪(14).(15)作動下可以旋轉(zhuǎn)，因而可用以改變前后撲翼的角度。
四片撲翼不但能同時旋轉(zhuǎn)使迎角同時增大或減小，而前邊兩片撲翼和后邊兩片撲翼可以差動旋轉(zhuǎn)，左邊兩片撲翼和右片兩片撲翼也可以差動旋轉(zhuǎn)，這是飛機(jī)轉(zhuǎn)彎所必須的。完成這些差動的機(jī)構(gòu)是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)。
前扇形錐齒輪固定在套軸(16)上而后扇形齒(15)則固定在心軸(17)上，心軸與扇形蝸輪(18)固定，軸套與帶有繩輪的蝸輪殼(19)固定。當(dāng)繩輪被帶動使蝸輪蝸桿一同轉(zhuǎn)動時，撲翼只改變迎角，前后撲翼不產(chǎn)生差動。但當(dāng)蝸輪(20)被在操縱之下旋動時，心軸(17)與套軸(16)便發(fā)生差動，因而使前后翼片產(chǎn)生不同迎角而產(chǎn)生不同的升力，借此可調(diào)解飛機(jī)的水平姿勢。但當(dāng)起飛與降落時飛機(jī)無大的前進(jìn)速度，其飛機(jī)水平姿勢的調(diào)節(jié)是靠尾部調(diào)平螺旋槳起作用的。
圖上只畫出凸輪箱(21)的左半部分，凸輪箱中裝的機(jī)構(gòu)左右對稱，而且左右蝸桿(20)通過繩輪(圖中未畫出)同步動作，因此前翼片與后翼片左右能同時改變迎角。前后翼片的升力分布又可借差動可以調(diào)節(jié)。
附圖5是凸輪箱的外觀，在箱的前部橫軸(1)的左端固定有與前邊所說的同樣規(guī)格蝸輪蝸桿差動器，當(dāng)蝸輪殼在被操縱之下使橫軸(1)上的帶動件整體轉(zhuǎn)動時，凸輪箱上左右兩個蝸輪殼同時被帶動，此時前后翼片同時改變迎角。但只當(dāng)蝸桿(2)被在操縱之下旋動時，則蝸輪帶動橫軸(1)轉(zhuǎn)動，固定在其上的繩輪(3)帶動箱左側(cè)的蝸輪殼轉(zhuǎn)動而達(dá)到左右翼片差動的目的，從而使左右翼片產(chǎn)生不同的升力，以利轉(zhuǎn)彎，或?qū)ψ笥乙砥纳ψ鬟m當(dāng)調(diào)整使飛機(jī)得到橫向平衡。
在附圖5上的(5)與(6)是左右兩根凸輪軸，二軸轉(zhuǎn)向相反，用十字滑塊萬向接頭與變速箱上的輸出軸相聯(lián)結(jié)。(7)是反正扣絲杠，是作動四個凸輪撥叉的，由裝在前邊的鏈輪受駕駛員操作帶動。在凸輪箱蓋上的凸出部分(8)是碟形彈簧室，碟形彈簧左右各一垛，壓在滾輪粱上使撲翼作抬起的回程行程，撲翼的下?lián)湫谐淌强客馆喌牧α孔鲃幼鞯摹?br> 附圖6及7為變速箱，其內(nèi)部全為齒輪組。軸(1)及(2)通過鏈條聯(lián)結(jié)接收發(fā)動機(jī)的功率，通過內(nèi)部的齒輪減速由附圖6的軸(3)及(4)將功率輸?shù)酵馆喯淙?。但在飛行時其功率的大部分則是經(jīng)過齒輪傳動到軸(5)輸?shù)侥孓D(zhuǎn)螺旋槳機(jī)構(gòu)中去的。但飛機(jī)有時在地面上當(dāng)作汽車運(yùn)行時，則是經(jīng)過撥叉(6)的撥動又將功率輸?shù)礁綀D7的軸(7)上去，軸(7)則經(jīng)離心離合器，花鍵套軸等將功率又傳到行走輪后軸的驅(qū)動牙包中去使汽車前進(jìn)。此時逆轉(zhuǎn)螺旋槳停止轉(zhuǎn)動。軸(8)是帶動發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇的，軸(9)是帶動尾部調(diào)平螺旋槳的。在地面行走時調(diào)平螺旋槳并不轉(zhuǎn)動，其離合器是由撥叉(10)完成的，當(dāng)當(dāng)作汽車在地面運(yùn)行時有時需要倒退，變速箱內(nèi)裝有倒檔齒輪，可使整機(jī)以較慢速度倒退，其離合器是通過撥叉(11)完成的。上邊提到的幾個撥叉都是由駕駛員操縱的，在變速箱內(nèi)還有一軸是帶動齒輪泵(12)的齒輪泵將潤滑油輸送到各個需滑潤及冷卻的環(huán)節(jié)，油回到凸輪箱進(jìn)行冷卻和沉淀。
發(fā)動機(jī)是兩臺二行程高速汽油機(jī)，裝有離心離合器，當(dāng)其中任一臺發(fā)生故障時，即自動退出工作，不影響另一臺正常運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)功率是由鏈輪鏈條輸?shù)阶兯傧渲腥サ摹ｆ湕l由滑油冷卻。一臺發(fā)動機(jī)的后軸端帶動起動電機(jī)，另一臺的后軸端帶動發(fā)電機(jī)。當(dāng)一臺發(fā)動機(jī)被啟動后由于變速箱內(nèi)齒輪的聯(lián)結(jié)，另一臺發(fā)動機(jī)也可被啟動起來。發(fā)動機(jī)由風(fēng)扇及導(dǎo)風(fēng)罩進(jìn)行冷卻。
逆轉(zhuǎn)螺旋槳是兩個同軸線的轉(zhuǎn)向相反的螺旋槳，其陀螺力矩相互抵消，不影響到飛機(jī)的機(jī)動性能。它是產(chǎn)生氣墊升力的主要部件，在飛行中產(chǎn)生向前的推力。
調(diào)平螺旋槳的作用是在飛機(jī)起，落時調(diào)平飛機(jī)姿態(tài)用的，因飛機(jī)無前進(jìn)速度時只靠前后撲翼的差動得不到調(diào)平飛機(jī)的力量。調(diào)平螺旋槳的槳葉剖面是對稱形，槳葉沿長度不扭曲，在駕駛員操縱之下可變正矩或負(fù)矩，因此即可能產(chǎn)生推力又可產(chǎn)生拉力。調(diào)平螺旋槳裝在飛機(jī)尾部，其尾流可自機(jī)尾上半艙的后端或自可開合的四個大園孔中排出。
飛機(jī)的行走機(jī)構(gòu)有四個行走輪，由后軸的牙包驅(qū)動，后軸與軸座之間有彈簧作緩沖，剎車與牙包做在一起。其前輪的傳動與農(nóng)用小四輪拖拉機(jī)的前輪機(jī)構(gòu)相同，前軸可以上下?lián)u擺，前兩論始終與地面接觸可減少震動。其操作方式也和小四論相同，因此于座艙內(nèi)裝有駕駛盤。其結(jié)構(gòu)都是輕形的。
圍裙是攏氣用的機(jī)構(gòu)，在操縱之下可以收上或放下，附圖1的(8)中收上的形式，當(dāng)起飛或降落以及當(dāng)作氣墊船時圍裙放下，圍裙由尼龍涂膠布作成，其下沿膠合有一定寬度的薄膠皮以耐于地面的摩擦。在內(nèi)面的四周有垃線與機(jī)體連結(jié)。當(dāng)圍裙放下時大孔打開，當(dāng)收上時大孔封閉，二者是連動的。圍裙放下時四個行走論圍包在里面。
這種飛機(jī)不同于流行飛機(jī)的特點(diǎn)是有四片可以撲動的撲翼，起落不用跑道，無升降舵及水平尾翼，但在尾噴口的兩側(cè)有兩條折流板，能使噴出的氣流向左或右偏斜一個不大的角度，起方向舵的作用，受駕駛員腳蹬作動。前后翼片的及左右翼片的差動受駕駛員操縱桿作動。另有駕駛盤供在地面行駛時改變方向。
飛機(jī)無失速螺旋下降的危險，能飛的高度及速度決定于發(fā)動機(jī)的功率，目前可用的國內(nèi)發(fā)動機(jī)是50馬力的二行程汽油機(jī)，是西北工大研制的，以后還會有較大的發(fā)動機(jī)供使用。
與目前流行的飛機(jī)相比，這種飛機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動，靈活，適應(yīng)性廣，用途寬，起落不用跑道設(shè)施。而缺點(diǎn)則是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，操縱環(huán)節(jié)多由于多了凸輪箱及變速箱及圍裙等機(jī)構(gòu)，使飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量加大，使有用載重減少，飛行高度及速度受到限制。
權(quán)利要求
1.昆蟲仿生撲翼飛機(jī)由機(jī)體、撲翼機(jī)構(gòu)、變速箱、發(fā)動機(jī)、逆轉(zhuǎn)螺旋槳、調(diào)平螺旋槳、行走機(jī)構(gòu)、圍裙機(jī)構(gòu)等部分組成。
2.就要求1中所說的機(jī)體是用復(fù)合材料制成的，其前艙上蓋于必要時可以拋出。
3.就要求1中所說的撲翼是炭素纖維與樹脂膠合而作成的，撲翼不但能上下?lián)鋭佣铱上蚯跋蚝髶鋭?，在地面行走時可以向后折疊，撲翼共有四片，左右各兩片，在四片撲翼中后兩片相對于前兩片可以差動，右兩片相對于左兩片可以差動，撲翼的撲動是由凸輪機(jī)構(gòu)完成的，其差動則是蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)完成的。
4.變速箱內(nèi)部完全是齒輪聯(lián)結(jié)，有兩軸接受發(fā)動機(jī)的輸入功率，兩軸輸出功率到凸輪箱，一軸輸出到逆轉(zhuǎn)螺旋槳，一軸輸出到行走機(jī)構(gòu)，一軸輸?shù)秸{(diào)平螺旋槳，一軸輸?shù)嚼鋮s風(fēng)扇，一軸輸?shù)烬X輪油泵，有一撥叉可以作動倒擋離合器，有一撥叉可以作動逆轉(zhuǎn)螺旋槳離合器，另有一撥叉作動調(diào)平螺旋槳離合器，通過這些離合器可使這些部件在必要時停止工作。
5.就要求4中所說的凸輪箱內(nèi)有四個凸輪，分裝在轉(zhuǎn)向相反的兩根花鍵軸上，有由反正絲桿作動的撥叉可使凸輪相互靠近或離開，從而改變撲翼撲動的振幅，撲翼的回程是由兩垛碟形彈簧實(shí)現(xiàn)的。
6.就要求4中所說的凸輪箱有四個錐形齒輪，在中央的扇形齒輪作動下，可以改變撲翼的角度。
7.就要求1中所說的圍裙可以收上與放下。
8.飛機(jī)的推進(jìn)是由逆轉(zhuǎn)螺旋槳產(chǎn)生的氣流折向后方，使動量發(fā)生方向變化而實(shí)現(xiàn)的，在起飛時則由撲翼產(chǎn)生向前的推力。
9.這種飛機(jī)可當(dāng)作氣墊船及汽車使用，當(dāng)當(dāng)作汽車使用時可進(jìn)入城市街道及庭院，當(dāng)當(dāng)作飛機(jī)時其起落不需要跑道。
10.逆轉(zhuǎn)螺旋正下方的機(jī)體上開的大孔的開合與圍裙的收放聯(lián)動協(xié)同動作，由一次操作完成，當(dāng)大孔打開時圍裙放下，當(dāng)大孔閉合時圍裙上收。
全文摘要
這種飛機(jī)是模仿蜻蜓之類的昆蟲飛行原理而設(shè)計的，是一種機(jī)械裝置。其主要部分有機(jī)體1，撲翼機(jī)構(gòu)2，變速箱3，發(fā)動機(jī)組4，逆轉(zhuǎn)螺旋槳組5，調(diào)平螺旋槳6，行走機(jī)構(gòu)7，圍裙8幾部分組成。飛機(jī)能在空中飛行，能當(dāng)作氣墊船，又可當(dāng)作汽車，能駛?cè)虢值兰巴ピ?，故為趣味飛行，中短途交通、旅游工具，還可有一定軍事用途。
文檔編號B64C33/00GK1067625SQ9110394
公開日1993年1月6日 申請日期1991年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月8日
發(fā)明者白在衷 申請人:白在衷