CN101537883B - 一种高效扑翼装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种简单高效扑翼装置，主要由前转臂、后转臂、前转臂轴、后转臂轴、扑翼牵引轴、扑翼、扑翼导向框、前转框轴、后转框轴和固定板组成。在转动发动机的驱动下，扑翼做似“8”字形运动，能产生类似昆虫的“相扑与急张”的运动效果，并能连续产生较大的升力，扑翼效率极高。合理平衡使用两个或两个以上该装置将能制造出实用高效扑翼飞行器。

Description

一种高效扑翼装置

技术领域

本发明涉及一种扑翼装置，尤其涉及扑翼飞行器及其模型技术领域。

背景技术

扑翼飞行器如能实用将给人类带来很大的方便。目前扑翼机还没能达到实用阶段，主要是传统的扑翼方式效率低，扑翼做上下往复摆动，运动的连续性差，运动装置对材料的疲劳强度要求太高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效扑翼装置，直接由作圆周运动的动力驱动扑翼，节能高效，结构简单。将两个及以上该装置使用在同一飞行器上，可以制造出高效节能、结构简单、安全可靠的扑翼飞行器。

本发明所采用的技术方案是：该装置主要由前转臂、后转臂、前转臂轴、后转臂轴、扑翼牵引轴、扑翼、扑翼导向框、前转框轴、后转框轴和固定板组成，前转臂与后转臂长度相等，前转臂的一端与前转臂轴固连，后转臂的一端与后转臂轴固连，前转臂轴与后转臂轴活装在机架上，前转臂轴的轴线与后转臂轴的轴线在同一直线上，扑翼牵引轴安装在前转臂与后转臂的另一端，扑翼牵引轴与前转臂轴和后转臂轴平行，从形状上看，前转臂与后转臂及前转臂轴与后转臂轴和扑翼牵引轴组成一个曲轴，扑翼的一端连接在扑翼牵引轴上，扑翼的另一端从扑翼导向框中穿过，扑翼导向框的前转框轴与后转框轴活装在固定板上，该前转框轴的轴线与后转框轴的轴线在同一直线上，且前转框轴的轴线和后转框轴的轴线与前转臂和后转臂的转动平面垂直，固定板的中心区域有一个长方形孔，该孔稍大于扑翼导向框，方便扑翼导向框在该孔内转摆，固定板与前转臂和前转臂的转动平面垂直且处于竖直位置，本发明装置在飞行器上使用时，固定板与机体固连且与机身纵向对称面平行或重叠。

本发明装置有关构件满足如下尺寸条件：前转框轴与后转框轴至前转臂轴与后转臂轴的距离稍大于前转臂与后转臂的长度加上扑翼导向框的一半宽度即扑翼导向框最大转动半径之和，并尽量接近该和，但不能影响扑翼导向框的灵活转动及扑翼在扑翼导向框中的灵活移动，扑翼的长度稍大于前转框轴至前转臂轴的距离、前转臂的长度及扑翼导向框的一半宽度三者之和。

转动发动机驱动前转臂和后转臂转动，前转臂和后转臂带动扑翼牵引轴绕前转臂轴和后转臂轴做半径为前转臂长和后转臂长的圆周运动，由于受扑翼导向框的约束，扑翼在扑翼牵引轴的牵引下一端做圆周运动，扑翼的另一端做类似圆周运动，且扑翼的中段在扑翼导向框内往复移动，扑翼做似“8”字形运动，扑翼在扑翼导向框的左右两侧均产生扑翼效果。在满足前述构件尺寸条件下，扑翼的下扑效果远远大于上扑效果，将该装置使用在飞行器上，扑翼可连续产生较大的升力，扑翼效率较高，再加上固定板的作用，扑翼能产生类似昆虫的“相扑与急张”的运动效果，扑翼效率极高。

本发明的优点是：可由转动发动机减速后直接驱动，结构简单；在扑翼牵引轴的牵引和扑翼导向框的约束下，扑翼做似“8”字形运动，且由于固定板与扑翼的共同作用，使本发明装置能连续产生较大的升力，扑翼效率极高。

附图说明

图1是本发明装置的主视示意运动简图。

图2是图1的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作详细说明。

参照图1、图2，本发明一种高效扑翼装置主要由前转臂1、后转臂2、前转臂轴3、后转臂轴4、扑翼牵引轴5、扑翼6、扑翼导向框7、前转框轴8、后转框轴9和固定板10组成。前转臂1与后转臂2长度相等，前转臂1的一端与前转臂轴3固连，后转臂2的一端与后转臂轴4固连，前转臂轴3与后转臂轴4活装在机架上，前转臂轴3的轴线与后转臂轴4的轴线在同一直线上，扑翼牵引轴5安装在前转臂1与后转臂2的另一端，扑翼牵引轴5与前转臂轴3和后转臂轴4平行，从形状上看，前转臂1与后转臂2及前转臂轴3与后转臂轴4和扑翼牵引轴5组成一个曲轴，扑翼6的右端连接在扑翼牵引轴5上，扑翼6的左端从扑翼导向框7中穿过，扑翼导向框7的前转框轴8与后转框轴9活装在固定板10上，该前转框轴8的轴线与后转框轴9的轴线在同一直线上，且前转框轴8的轴线和后转框轴9的轴线与前转臂1和后转臂2的转动平面垂直，固定板10的中心区域有一个长方形孔，该孔稍大于扑翼导向框7，方便扑翼导向框7在该孔内转摆，固定板10与前转臂1和前转臂2的转动平面垂直且处于竖直位置。前转框轴8至前转臂轴3的距离稍大于前转臂1的长度加上扑翼导向框7的一半宽度之和，并尽量接近该和，但不能影响扑翼导向框7的灵活转动及扑翼6在扑翼导向框7中的灵活移动；扑翼6的长度稍大于前转框轴8至前转臂轴3的距离、前转臂1长度及扑翼导向框7的一半宽度三者之和。本装置在飞行器上使用时，固定板10与机体固连且与机身纵向对称面平行或重叠。

转动发动机的动力经减速传递至前转臂轴3与后转臂轴4驱动前转臂1与后转臂2做顺时针转动，前转臂1与后转臂2带动扑翼牵引轴5绕前转臂轴3与后转臂轴4做半径为前转臂1与后转臂2长的圆周运动，由于受扑翼导向框7的约束，扑翼在扑翼牵引轴5的牵引下右端做顺时针圆周运动，扑翼6的左端做逆时针类似圆形运动，且扑翼6的中段在扑翼导向框7内往复移动。图1中圆弧形空心箭头表示前转臂1与后转臂2的转动方向，圆弧形实线箭头表示扑翼导向框7的瞬时转动方向，直线形箭头表示扑翼6的瞬时移动方向，图1中右侧大的带箭头的虚线圆表示扑翼6右端暨扑翼牵引轴5的运动方向及轨迹，图1中左侧大的带箭头虚线类似圆圈表示扑翼6左端的运动方向及轨迹。

现将一个运动周期分两个过程作具体说明：

过程一、初始时扑翼6刚好在与图1中右侧大的虚线圆周的左上部相切位置时，前转臂1与后转臂2在动力的驱动下开始顺时针转动，随着前转臂1与后转臂2的转动，扑翼6在扑翼导向框7右侧的部分与固定板10上半部分右面之间的空间变宽，形成低压区，将空气吸入，从而产生向上的升力；当扑翼6第一次运行至水平位置后，随着前转臂1与后转臂2的继续转动，扑翼6在扑翼导向框7右侧的部分与固定板10下半部分右面之间的空间变窄，两者之间的空气往下挤出，亦产生向上的升力，直至扑翼6刚好到达与图1中右侧大的虚线圆周的左下部相切位置为止，该大半个运动周期内，扑翼6在固定板10的左右两侧表现出不同的扑动效果，在固定板10的右侧扑翼6向下扑动，在固定板10的左侧扑翼6虽然向上扑动，但由于本发明装置中有关构件满足前述尺寸条件，扑翼6在固定板10右侧扫过空气的体积远远大于扑翼6在固定板10左侧扫过空气的体积，故在该运动过程中扑翼6在固定板10右侧的向下扑动对空气产生的作用力远远大于扑翼6在固定板10左侧的向上扑动对空气产生的作用力，因此，扑翼在此过程中产生的合力向上。

过程二、扑翼6在与图1中右侧大的虚线圆周的左下部相切位置时起，前转臂1与后转臂2在动力的驱动下继续沿顺时针方向转动，随着前转臂1与后转臂2的转动，扑翼6在扑翼导向框7左侧的部分与固定板10上半部分左面之间的空间变宽，也形成低压区，将空气吸入，从而产生向上的升力；当扑翼6第二次运行至水平位置后，随着前转臂1与后转臂2的继续转动，扑翼6在扑翼导向框7左侧的部分与固定板10下半部分左面之间的空间变窄，两者之间的空气往下挤出，亦产生向上的升力，直至扑翼6刚好到达与图1中右侧大的虚线圆周的左上部相切位置为止，此时扑翼6回到了过程一的初始位置，该小半个运动周期内，扑翼6在固定板10的左右两侧也表现出不同的扑动效果，在固定板10的左侧扑翼6向下扑动，在固定板10的右侧扑翼6虽然向上扑动，但由于本发明装置中有关构件满足前述尺寸条件，扑翼6在固定板10左侧扫过空气的体积远远大于扑翼6在固定板10右侧扫过空气的体积，故在该运动过程中扑翼6在固定板10左侧的向下扑动对空气产生的作用力也远远大于扑翼6在固定板10右侧的向上扑动对空气产生的作用力，因此，扑翼在此过程中产生的合力也向上。

总体看来，在转动发动机的驱动下，如此连续运动，扑翼6在前转臂1与后转臂2带动扑翼牵引轴5的牵引下，由于受扑翼导向框7的约束，扑翼6做似“8”字形运动，再加上固定板10的作用，扑翼6能产生类似昆虫的“相扑与急张”的运动效果，能连续产生较大的升力，扑翼效率极高。合理平衡使用两个或两个以上该装置将能制造出实用高效扑翼飞行器。

下面举例简单说明该高效扑翼装置使用在飞行器上的情形：

例1、使用两个相同的本发明装置，从飞行器正前方往后看，两装置左右对称排列于机身的两侧，两装置的前转臂和后转臂均靠近机身侧，两装置的固定板远离机身并用拉杆将其与机体固连且与机身纵向对称面平行，机身左边扑翼装置的前转臂和后转臂在动力的驱动下做顺时针转动，机身右边扑翼装置的前转臂和后转臂在动力的驱动下做逆时针转动，两个扑翼装置可以同步联动驱动，也可以独立驱动，机动性能良好。当两装置的扑翼牵引轴接近此时两扑翼处于近水平位置时，飞行器可进行滑翔飞行，安全性能良好。

例2、使用三个该装置，从飞行器正前方往后看，三装置前后排列于机身上方，它们的扑翼导向框的前转框轴与后转框轴从前至后成一水平直线，三装置的固定板平面重叠。前面的和后面的扑翼装置参数相同，它们的前转臂与后转臂均布置在固定板的右边，它们的前转臂与后转臂在动力的驱动下做顺时针转动；中间的扑翼装置与前面的扑翼装置安装方向左右相反，它的前转臂与后转臂布置在扑翼导向框的左边，它的前转臂与后转臂在动力的驱动下做逆时针转动，且中间的扑翼装置的扑翼宽度是前面的扑翼的两倍，其它参数与前面的相同。三个扑翼装置可以联动驱动，也可以独立驱动。

Claims (3)

1.一种高效扑翼装置，由前转臂(1)、后转臂(2)、前转臂轴(3)、后转臂轴(4)、扑翼牵引轴(5)、扑翼(6)、扑翼导向框(7)、前转框轴(8)、后转框轴(9)和固定板(10)组成，其特征在于：前转臂(1)与后转臂(2)长度相等，前转臂(1)的一端与前转臂轴(3)固连，后转臂(2)的一端与后转臂轴(4)固连，前转臂轴(3)与后转臂轴(4)活装在机架上，前转臂轴(3)的轴线与后转臂轴(4)的轴线在同一直线上，扑翼牵引轴(5)安装在前转臂(1)与后转臂(2)的另一端，扑翼牵引轴(5)与前转臂轴(3)和后转臂轴(4)平行，从形状上看，前转臂(1)与后转臂(2)及前转臂轴(3)与后转臂轴(4)和扑翼牵引轴(5)组成一个曲轴，扑翼(6)的一端连接在扑翼牵引轴(5)上，扑翼(6)的另一端从扑翼导向框(7)中穿过，扑翼导向框(7)的前转框轴(8)与后转框轴(9)活装在固定板(10)上，该前转框轴(8)的轴线与后转框轴(9)的轴线在同一直线上，且前转框轴(8)的轴线和后转框轴(9)的轴线与前转臂(1)和后转臂(2)的转动平面垂直，固定板(10)的中心区域有一个长方形孔，该孔稍大于扑翼导向框(7)，方便扑翼导向框(7)在该孔内转摆，固定板(10)与前转臂(1)和前转臂(2)的转动平面垂直且处于竖直位置。

2.根据权利要求1所述的高效扑翼装置，其特征在于：所说的前转框轴(8)与后转框轴(9)至前转臂轴(3)与后转臂轴(4)的距离稍大于前转臂(1)与后转臂(2)的长度加上扑翼导向框(7)的一半宽度即扑翼导向框(7)最大转动半径之和，并尽量接近该和，但不能影响扑翼导向框(7)的灵活转动及扑翼(6)在扑翼导向框(7)中的灵活移动，扑翼(6)的长度稍大于前转框轴(8)至前转臂轴(3)的距离、前转臂(1)的长度及扑翼导向框(7)的一半宽度三者之和。

3.根据权利要求1所述的高效扑翼装置，其特征在于：在同一飞行器上使用两个或两个以上该装置，其中的固定板(10)与机体固连且与机身纵向对称面平行或重叠。

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