CN103387053A

CN103387053A - 扑翼飞机

Info

Publication number: CN103387053A
Application number: CN2012101403528A
Authority: CN
Inventors: 刘鑫; 刘健
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2013-11-13

Abstract

本发明涉及一种扑翼飞机。飞机起降必须跑道；直升机巡航速度慢，效率低、能耗高，航程短，尤其是不能象飞机一样找平地或水面滑翔迫降，安全可靠性差的缺点。本发明结构为一副链轮结构为一副链条连接两相同的齿轮，另一副相同的链轮与之平行相对，通过两根上下平行的水平短轴，四个齿轮两两对接，构成一对等时链轮组；下面的短轴I连接发动机，链轮通过摆臂连接同侧的翼杆，两翼杆顶端各装有一副相同的羽翼。提供了一种通过机翼扑动起降，无需跑道，象飞机一样巡航，也能一样滑翔。既能随处起降，又能提高效率及安全可靠性的扑翼飞机。

Description

扑翼飞机

所属技术领域

本发明涉及一种航空机械，尤其涉及一种扑翼飞机。

背景技术

人类研制出各种类型的飞机、直升机，却独独未能研制出扇动翅膀就能飞行的“扑翼飞机”。飞机和直升机是目前人们最常用的两种飞行器，现代社会人们出行往来越来越多，越来越远，人们对于飞机和直升机使用需求会越来越多，对其要求也会越来越高。飞机和直升机飞行一般分两个阶段，一个是起（爬升）降阶段，一个是平飞（巡航）阶段。飞机起飞要在跑道上滑行到一定速度，机翼产生足够的升力才能飞上天，之后进入快速巡航，降落也要借助跑道滑行，才能平稳释放势能、动能而安全降落。直升机起降靠旋翼产生升力实现，平飞要靠旋翼倾斜产生的水平分力实现。两者对比，各有优缺点：飞机巡航速度快，相对安全可靠，但起降必须跑道；直升机最大的优点就是无需跑道，可随处起降，但其飞行方式决定了他的弱点：巡航速度慢，效率低、能耗高，航程短，尤其是不能象飞机一样找平地或水面滑翔迫降，安全可靠性差。

发明内容

为了克服现有飞机必须跑道及直升机效率低、能耗高、安全可靠性差等不足，本发明提供一种扑翼飞机，通过机翼扑动起降，无需跑道，象飞机一样巡航，也能一样滑翔。既能随处起降，又能提高效率及安全可靠性。

扑翼飞机，由机舱、机翼、螺旋桨组成，机舱以支架为骨架，包以外壳而成，一副链轮结构为一副链条连接两相同的齿轮，另一副相同的链轮与之平行相对，通过两根上下平行的水平短轴，四个齿轮两两对接，构成一对等时链轮组；下面的短轴I连接发动机，链轮通过摆臂连接同侧的翼杆，两翼杆顶端各装有一副相同的羽翼，定位杆穿过定位轴承组，该定位轴承组的一对平行相对的轴杆沿同一侧延长，固定在翼杆底端，定位杆两端固定在支架上，翼杆穿过的定位轴承组固定在支架上。

摆臂结构为：一副链条的一根销轴延长，与一轴承I匹配，另有一轴承II，其匹配的短轴II，与前述销轴平行，且水平位垂直固定在铅垂的翼杆底端，前面所述的两轴承通过一副两端带轴承盒的曲柄连杆5连接。

两延长的销轴一副取最高点，另一副取最低点，高低位置正好相反，两翼杆及两副链条的同侧边保持在同一平面内。

定位轴承组由四个轴承组合而成，轴杆穿过轴承，轴承位于轴杆中点，四根轴杆串联成矩形，中心孔大小刚好与翼杆、定位杆吻合。

羽片系列按顺序通过羽轴紧贴固定在羽架上，前一羽片的后缘总是贴在后一羽轴的下方，羽片两端与羽架交接处设置扭转弹簧，构成羽片能随羽翼的上下运动而自动开合的羽翼。

羽翼上表面固定设置柔性太阳能电池板。

翼杆、定位杆为方管。

压缩弹簧固定在支架上，分别位于翼杆底端上下运行所到达的最高点、最低点及定位杆的上、下端。

本发明提供的扑翼飞机，可以像昆虫和鸟类那样低速飞行、盘旋、急转弯甚至掉倒飞。“扑翼飞机”就是通过自身机翼的扑动，机翼上下表面产生强大的气压差而起降的。

扑翼飞机飞行也分起降和巡航两个阶段，分别属于起降系统和巡航系统操控。巡航主要是利用现有飞机的相关技术，所以，起降是本发明要解决的主要内容，以下主要叙述解决起降问题的技术方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一副链条连接两相同的齿轮，为一副链轮。另一副相同的链轮与之平行相对，通过两根上下平行的水平短轴，四个齿轮两两相接，构成一对等时链轮组。下面的短轴连接发动机。把一副链条的一根销轴、一副取最高点，另一副取最低点延长，与一轴承匹配。另有一轴承，其匹配的轴，与前述销轴平行，且水平位垂直固定在铅垂的翼杆底端。两轴承通过一副两端带轴承盒的曲柄连杆连接，构成一个摆臂结构。另一副链轮及同侧翼杆同样连接。两延长的销轴高低位置正好相反，两翼杆及两副链条的同侧边保持在同一平面内。两翼杆顶端各装有一副相同的羽翼。发动机带动链轮转动，通过摆臂，带动两羽翼交替上下往复运动。支架上固定有压缩弹簧，分别位于翼杆底端上下运行所到达的最高点、最低点及定位杆的上、下端。当翼杆运动至最高位或最低位时，来自羽翼及翼杆的惯性冲击力，通过压缩弹簧蓄能，转化为下一动作的动力。羽翼的羽片能随羽翼的上下运动而自动开合。一副羽翼往上运动时，羽片打开，最大限度的减小羽翼与空气作用的受力面积，即最大限度的减小空气对羽翼向下的作用力。与此同时，另一副羽翼往下运动，羽片闭合，最大限度的增大羽翼与空气作用的受力面积，即最大限度的增大空气对羽翼向上的作用力。羽翼上下运动速度大小一致，则向上作用力大于向下作用力，二者的合力即是升力，两侧羽翼是交替上下往复运动的，所以这个升力是连续的，当这个连续的升力大于整个扑翼飞机的重量时，扑翼飞机就能飞起来了。主要通过调节控制起降发动机转速，就可以控制扑翼飞机起降。

关于此方案中空气对羽翼的作用力，可以根据风压通用计算式wp=v2/1600 进行计算，其中wp为风压，此处理解为“羽翼对空气相对运动而受到的压力”[kN/m2]，v为风速[m/s]。进一步可计算需要匹配的发动机的功率：P=W/S=FL/S=FV，P-功率，W-功，S-时间，F-力，L-位移，V-速度。

扑翼飞机起飞到一定高度，巡航系统把扑翼飞机向前推进，当向前达到一定速度时，起降系统停止工作，羽翼进入相对静止状态，羽翼就变成了飞机的固定机翼，通过调整其迎角，扑翼飞机完全进入飞机巡航状态。当扑翼飞机要降落时，起降系统进入工作状态，在巡航系统的协助下可将扑翼飞机前后左右小范围移动，以准确选择降落点，安全准确降落。

扑翼飞机可随处起降，无需跑道，能高速巡航，能滑翔迫降，提高了效率及安全可靠性。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明做进一步地详述：

图1为本发明起降系统主要结构示意图。

图2为本发明案例摆臂结构示意图。

图3为本发明案例定位轴承组结构示意图。

图4为本发明案例羽翼前缘羽片Ⅰ的结构示意图。

图5为本发明案例紧邻羽翼前缘羽片Ⅱ的结构示意图。

图6为本发明案例紧邻羽翼后缘羽片Ⅲ的结构示意图。

图7为本发明案例羽翼后缘羽片Ⅳ的结构示意图。

图8为本发明案例构成羽翼的羽架结构示意图。

图9为本发明案例羽片与羽架组合成羽翼的结构示意图。

具体实施方式

扑翼飞机由机舱、机翼、螺旋桨组成。机舱以支架为骨架，包以外壳而成，分前后两舱：前为驾乘舱，后为动力、机械设备舱。

见图1，为本发明起降系统主要结构：一副链条1连接两相同的齿轮2为一副链轮，另一副相同的链轮与之平行相对，通过两根上下平行的水平短轴I3，四个齿轮两两对接，构成一对等时链轮组；下面短轴I3的齿轮4连接发动机，链轮通过摆臂16连接同侧的翼杆6，两翼杆6顶端各装有一副相同的羽翼17，定位杆7穿过定位轴承组8，该定位轴承组8的一对平行相对的轴杆沿同一侧延长，固定在翼杆6底端，定位杆7两端固定在支架上，翼杆6穿过的定位轴承组8固定在支架上。翼杆6、定位杆7为方管，与定位轴承组8配合，以防止翼杆摆动及旋转。压缩弹簧9固定在支架上，分别位于翼杆6底端上下运行所到达的最高点、最低点及定位杆7的上、下端。

见图2：摆臂16结构为：一副链条1的一根销轴20延长，与一轴承I10匹配，另有一轴承II101，其匹配的短轴II201，与前述销轴20平行，且水平位垂直固定在铅垂的翼杆6底端，前面所述的两轴承通过一副两端带轴承盒的曲柄连杆5连接。两延长的销轴20一副取最高点，另一副取最低点，高低位置正好相反，两翼杆6及两副链条1的同侧边保持在同一平面内。

见图3定位轴承组8由四个轴承组合而成，轴杆穿过轴承，轴承位于轴杆中点，四根轴杆串联成矩形，中心孔大小刚好与翼杆6、定位杆7吻合。

见图4、图5、图6、图7：为四个有不同弧度的羽片系列：羽片Ⅰ301、羽片Ⅱ302、羽片Ⅲ303、羽片Ⅳ304。羽片有供羽轴穿过的羽轴孔12。

见图8，构成羽翼的羽架，有固定羽片的羽轴13。

见图9，羽翼为四个不同弧度的羽片按顺序通过羽轴13紧贴固定在羽架上，前一羽片的后缘总是贴在后一羽轴13的下方。羽片两端与羽架交接处设置扭转弹簧。这样，羽翼上下扑动时，羽片能自动开合，羽翼在相对静止状态时，羽片闭合，使羽翼保持翼型状态。羽翼上表面固定设置柔性太阳能电池板，以辅助提供电力或动力。

动力选用雅马哈R1摩托车的发动机，最大功率126kw(12500rpm),最大扭矩11kg--m/10500rpm,质量78kg。如果扑翼速度为20m/s时，发动机能给出6000N的作用力。加上巡航系统，该扑翼飞机总装备质量为250kg，因此该机可以搭载2人起降飞行。

Claims

1.一种扑翼飞机，由机舱、机翼、螺旋桨组成，机舱以支架为骨架，包以外壳而成，其特征在于：一副链条(1)连接两相同的齿轮(2)为一副链轮，另一副相同的链轮与之平行相对，通过两根上下平行的水平短轴I(3)，四个齿轮两两对接，构成一对等时链轮组；下面的短轴I(3)连接发动机，链轮通过摆臂(16)连接同侧的翼杆(6)，两翼杆(6)顶端各装有一副相同的羽翼，定位杆(7)穿过定位轴承组(8)，该定位轴承组(8)的一对平行相对的轴杆沿同一侧延长，固定在翼杆（6）底端，定位杆（7）两端固定在支架上，翼杆（6）穿过的定位轴承组（8）固定在支架上。

2.如权利要求1所述的扑翼飞机，其特征在于：摆臂（16）结构为：一副链条（1）的一根销轴（20）延长，与一轴承I（10）匹配，另有一轴承II（101），其匹配的短轴II（201），与前述销轴（20）平行，且水平位垂直固定在铅垂的翼杆（6）底端，前面所述的两轴承通过一副两端带轴承盒的曲柄连杆（5）连接。

3.如权利要求2所述的扑翼飞机，其特征在于：两延长的销轴（20）一副取最高点，另一副取最低点，高低位置正好相反，两翼杆（6）及两副链条（1）的同侧边保持在同一平面内。

4.如权利要求1所述的扑翼飞机，其特征在于：定位轴承组（8）由四个轴承组合而成，轴杆穿过轴承，轴轴承位于轴杆中点，四根轴杆串联成矩形，中心孔大小刚好与翼杆（6）、定位杆（7）吻合。

5.如权利要求1所述的扑翼飞机，其特征在于：羽片系列按顺序通过羽轴（13）紧贴固定在羽架上，前一羽片的后缘总是贴在后一羽轴（13）的下方，羽片两端与羽架交接处设置扭转弹簧。

6.如权利要求1或5所述的扑翼飞机，其特征在于：羽翼（17）上表面固定设置柔性太阳能电池板。

7.如权利要求1所述的扑翼飞机，其特征在于：翼杆（6）、定位杆（7）为方管。

8.如权利要求1所述的扑翼飞机，其特征在于：压缩弹簧（9）固定在支架上，分别位于翼杆(6)底端上下运行所到达的最高点、最低点及定位杆(7)的上、下端。