CN105015777B - 一种镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于扑翼机制备技术领域，具体涉及一种镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，主体结构包括左齿轮、左外连杆、左动力机、左翅膀、左内连杆、主骨架、羽杆、羽片、右齿轮、右外连杆、支架、右翅膀、右内连杆、机体、机头、机身、机尾、左连接杆和右连接杆，左外连杆、左内连杆、左连接杆和左翅膀的主骨架与右外连杆、右内连杆、右连接杆和右翅膀的主骨架以机体的中轴线为中心构成镜像对称式双四连杆结构，为左翅膀和右翅膀提供对称的扑打动力，基于鸟类翅膀在上下扑打时形成的阻力差为飞行提供上升力的原理，实现鸟类飞行状态的飞行机制；其结构简单，原理科学，制作成本低，易于调控，飞行效果好，应用前景广阔。

Description

一种镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置

技术领域：

本发明属于扑翼机制备技术领域，具体涉及一种镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，利用鸟类翅膀结构的机翼设计，实现飞行调控功效。

背景技术：

长期以来，人们梦想能像鸟类那样在天空中飞翔，很多人模仿制作了鸟类的翅膀，试图飞起来，都没有成功；人们通过对鸟类的飞行原理进行了长时间的分析研究，掌握了一些飞行的原理，发现鸟类翅膀的外形轮廓，翅膀的上表面是弧形的，飞行时从上面流过的气流比从下面流过的气流快，从而形成上升的力；对于鸟类扑翼飞行的原理，人们进行了长时间的探讨与研究后发现除了翅膀的外形轮廓在高速运动中提供上升力以外，鸟类的肌肉和翅膀本身结构对气流的自适应调节也很重要，鸟类羽毛上的羽片相对于羽杆是非对称的，翅膀在上扑与下扑时，羽片一张一合，使得鸟类的翅膀在上扑与下扑时，空气的阻力不同，空气对翅膀的反作用力就不同，鸟类的翅膀上扑与下扑时形成的阻力差是鸟类能飞起来并升降的另一个重要原因，这一重要理念目前尚未见有文献报道或应用案例。

根据物理学知识，空气阻力的公式为：F＝ASV²，A是有效阻力面积，S是一个与运动物体形状有关的系数，V是运动速度；鸟类的翅膀上平面是弧形的，下平面是凹形的，鸟类翅膀上扑时S小F也小，下扑时S大F也大，鸟类进行扑打动作时，鸟类翅膀下扑快于上扑，下扑V大于上扑V，所以下扑时的F大于上扑时的F，空气的反作用力也是如此；另外，鸟类翅膀的羽毛相对于羽杆是不对称的，使得上扑时羽毛可以张开，空气可以从羽毛之间流过，翅膀的S减小F也小，下扑时羽毛合上，空气不能通过，翅膀的S增大F也大，空气的反作用力也大，从而为鸟类提供了上升的力量。

目前，根据美国专利号为US7255305B2、US7607610 B1、US7215305 B2、US6802473、US7600712、US4139171、US5899408、US7007889、US7963478、US6824094、US7410121和US7255305的文献中分别提及了鸟类羽毛的非对称性和上扑、下扑时羽毛的开合，但均没有提及这种开合为鸟类提供升力的概念，在众多的文献和报道中也都没有提出鸟类的翅膀上扑与下扑形成的阻力差，更没有以阻力差的概念为基础设计扑翼机的方案被公开。因此，研发一种镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，很有科学和应用价值，也具有良好的社会和应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，借助于鸟类翅膀在上下扑打时形成的阻力差为飞行提供上升力的原理，实现飞行器的自由飞翔结构设计。

为了实现上述目的，本发明涉及的镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置的主体结构包括左齿轮、左外连杆、左动力机、左翅膀、左内连杆、主骨架、羽杆、羽片、右齿轮、右外连杆、支架、右翅膀、右内连杆、机体、机头、机身、机尾、左连接杆和右连接杆；鱼形框架结构的机体由机头、机身和机尾一体式组成，机头为尖状弧形结构，利于减少前进阻力，机身为非均匀厚度的平面板状，上侧面为弧状，下侧面为凹状，机尾采用鱼尾结构，利于调整飞行方向，机头的下侧的机体上固定安装有独立设置的左动力机和支架，左动力机与左齿轮机械式动力传动连接，左齿轮与左外连杆和左内连杆机械式连接；右齿轮通过支架与机体固定连接，右齿轮与右外连杆和右内连杆机械式连接；左齿轮与右齿轮相互齿合，左齿轮推动右齿轮转动，弧形结构对称式的左翅膀和右翅膀关于机体中轴线对称分别设置在机身的左右两侧；左翅膀和右翅膀分别由主骨架、羽杆和羽片配合连接组成；左翅膀的主骨架的右端部设置有左连接杆，左翅膀通过左连接杆与左外连杆和左内连杆机械式连接；右翅膀的主骨架的左端部设置有右连接杆，右翅膀通过右连接杆与右外连杆和右内连杆机械式连接；各部件配合构成镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，实现鸟类飞行状态的飞行机制。

本发明涉及的左外连杆、左内连杆、左连接杆和左翅膀的主骨架与右外连杆、右内连杆、右连接杆和右翅膀的主骨架以机体的中轴线为中心构成镜像对称式双四连杆结构，为左翅膀和右翅膀提供对称的扑打动力；左动力机为减速式动力机，包括内燃机、电动机和核能动力机；左动力机或采用单一动力机的双动力输出结构。

本发明涉及的的镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置使用时，左动力机为左齿轮提供动力并通过左外连杆、左内连杆、左连接杆和左翅膀的主骨架带动左翅膀上下扑打，左齿轮推动右齿轮转动提供动力并通过右外连杆、右内连杆、右连接杆和右翅膀的主骨架带动右翅膀的上下扑打，相互齿合的左齿轮与右齿轮使左翅膀和右翅膀同步上下扑打；通过左动力机的设置使左齿轮与右齿轮的转速可控，实现左翅膀和右翅膀的上下扑打速度的调控，并使上扑速度慢，下扑速度快，为左翅膀和右翅膀提供上下扑动不对称的速度，产生不同的上升力，实现升降、转向和调整功效。

本发明涉及的镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置飞行原理是基于左翅膀和右翅膀上下扑动时形成的阻力差为镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置提供升降力，左翅膀和右翅膀上扑时的阻力小于下扑时的阻力，使下扑时的阻力产生的反作用力大于上扑时阻力产生的反作用力，作用在左翅膀和右翅膀向上的力大于向下的力，产生上升力；由于空气阻力的公式为F＝ASV²，A是有效阻力面积，S是一个与阻力面积的形状有关的系数，如果截面是流线型的，S就小，是凹形的，S就大，V是运动速度，左翅膀和右翅膀的上平面是弧形的，左翅膀和右翅膀的下平面是凹形的，左翅膀和右翅膀上扑时S小F也小，下扑时S大F也大，左翅膀和右翅膀进行扑打动作时，通过设置左动力机变换左齿轮与右齿轮的转速控制左翅膀和右翅膀的上下扑打速度，使下扑快于上扑，下扑V大于上扑V，所以下扑时的F大于上扑时的F，空气的反作用力也是如此；综合利用影响左翅膀和右翅膀上下扑动时阻力的几个因素，提高下扑时的阻力，减少上扑时的阻力，从而提高空气向上的反作用力，为镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置提供最大的上升力；左翅膀和右翅膀上下扑动过程中，左翅膀和右翅膀像鱼尾摆动为镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置提供前进力，并实现方向控制。

本发明与现有技术相比，基于鸟类翅膀在上下扑打时形成的阻力差为飞行提供上升力的原理，研发制作一种扑翼机装置；其结构简单，原理科学，制作成本低，易于调控，飞行效果好，应用前景广阔。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的翅膀的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步描述。

实施例：

本实施例涉及的镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置的主体结构包括左齿轮1、左外连杆2、左动力机3、左翅膀4、左内连杆5、主骨架6、羽杆7、羽片8、右齿轮9、右外连杆10、支架11、右翅膀12、右内连杆13、机体14、机头15、机身16、机尾17、左连接杆18和右连接杆19；鱼形框架结构的机体14由机头15、机身16和机尾17一体式组成，机头15为尖状弧形结构，利于减少前进阻力，机身16为非均匀厚度的平面板状，上侧面为弧状，下侧面为凹状，机尾17采用鱼尾结构，利于调整飞行方向，机头15的下侧的机体14上固定安装有独立设置的左动力机3和支架11，左动力机3与左齿轮1机械式动力传动连接，左齿轮1与左外连杆2和左内连杆5机械式连接；右齿轮9通过支架11与机体14固定连接，右齿轮9与右外连杆10和右内连杆13机械式连接；左齿轮1与右齿轮9相互齿合，左齿轮1推动右齿轮9转动，弧形结构对称式的左翅膀4和右翅膀12关于机体14中轴线对称分别设置在机身16的左右两侧；左翅膀4和右翅膀12分别由主骨架6、羽杆7和羽片8配合连接组成；左翅膀4的主骨架6的右端部设置有左连接杆18，左翅膀4通过左连接杆18与左外连杆2和左内连杆5机械式连接；右翅膀12的主骨架6的左端部设置有右连接杆19，右翅膀12通过右连接杆19与右外连杆10和右内连杆13机械式连接；各部件配合构成镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，实现鸟类飞行状态的飞行机制。

本实施例涉及的左外连杆2、左内连杆5、左连接杆18和左翅膀4的主骨架6与右外连杆10、右内连杆13、右连接杆19和右翅膀12的主骨架6以机体14的中轴线为中心构成镜像对称式双四连杆结构，为左翅膀4和右翅膀12提供对称的扑打动力；所述左动力机3为减速式动力机，包括内燃机、电动机和核能动力机；左动力机3或采用单一动力机的双动力输出结构。

本实施例使用时，左动力机3为左齿轮1提供动力并通过左外连杆2、左内连杆5、左连接杆18和左翅膀4的主骨架6带动左翅膀4上下扑打，左齿轮1推动右齿轮9转动提供动力并通过右外连杆10、右内连杆13、右连接杆19和右翅膀12的主骨架6带动右翅膀12的上下扑打，相互齿合的左齿轮1与右齿轮9使左翅膀4和右翅膀12同步上下扑打；通过左动力机3的设置使左齿轮1与右齿轮9的转速可控，从而实现左翅膀4和右翅膀12的上下扑打速度的调控，并使上扑速度慢，下扑速度快，为左翅膀4和右翅膀12提供上下扑动不对称的速度，产生不同的上升力，实现升降、转向和调整功效。

本实施例涉及的镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置的飞行原理是基于左翅膀4和右翅膀12上下扑动时形成的阻力差为镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置提供升降力，左翅膀4和右翅膀12上扑时的阻力小于下扑时的阻力，使下扑时的阻力产生的反作用力大于上扑时阻力产生的反作用力，作用在左翅膀4和右翅膀12向上的力大于向下的力，产生上升力；由于空气阻力的公式为F＝ASV²，A是有效阻力面积，S是一个与阻力面积的形状有关的系数，如果截面是流线型的，S就小，是凹形的，S就大，V是运动速度，左翅膀4和右翅膀12的上平面是弧形的，左翅膀4和右翅膀12的下平面是凹形的，左翅膀4和右翅膀12上扑时S小F也小，下扑时S大F也大，左翅膀4和右翅膀12进行扑打动作时，通过设置左动力机3变换左齿轮1与右齿轮9的转速控制左翅膀4和右翅膀12的上下扑打速度，使下扑快于上扑，下扑V大于上扑V，所以下扑时的F大于上扑时的F，空气的反作用力也是如此；综合利用影响左翅膀4和右翅膀12上下扑动时阻力的几个因素，提高下扑时的阻力，减少上扑时的阻力，从而提高空气向上的反作用力，为镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置提供最大的上升力；左翅膀4和右翅膀12上下扑动过程中，左翅膀4和右翅膀12像鱼尾摆动为镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置提供前进力，并实现方向控制。

Claims (4)

1.一种镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，其特征在于主体结构包括左齿轮、左外连杆、左动力机、左翅膀、左内连杆、主骨架、羽杆、羽片、右齿轮、右外连杆、支架、右翅膀、右内连杆、机体、机头、机身、机尾、左连接杆和右连接杆；鱼形框架结构的机体由机头、机身和机尾一体式组成，机头为尖状弧形结构，利于减少前进阻力，机身为非均匀厚度的平面板状，上侧面为弧状，下侧面为凹状，机尾采用鱼尾结构，利于调整飞行方向，机头的下侧的机体上固定安装有独立设置的左动力机和支架，左动力机与左齿轮机械式动力传动连接，左齿轮与左外连杆和左内连杆机械式连接；右齿轮通过支架与机体固定连接，右齿轮与右外连杆和右内连杆机械式连接；左齿轮与右齿轮相互齿合，左齿轮推动右齿轮转动，弧形结构对称式的左翅膀和右翅膀关于机体中轴线对称分别设置在机身的左右两侧；左翅膀和右翅膀分别由主骨架、羽杆和羽片配合连接组成；左翅膀的主骨架的右端部设置有左连接杆，左翅膀通过左连接杆与左外连杆和左内连杆机械式连接；右翅膀的主骨架的左端部设置有右连接杆，右翅膀通过右连接杆与右外连杆和右内连杆机械式连接；各部件配合构成镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，实现鸟类飞行状态的飞行机制。

2.根据权利要求1所述的镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，其特征在于所述左外连杆、左内连杆、左连接杆和左翅膀的主骨架与右外连杆、右内连杆、右连接杆和右翅膀的主骨架以机体的中轴线为中心构成镜像对称式双四连杆结构，为左翅膀和右翅膀提供对称的扑打动力；所述左动力机为减速式动力机，包括内燃机、电动机和核能动力机；所述左动力机或采用单一动力机的双动力输出结构。

3.根据权利要求1或2所述的镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，其特征在于使用时，左动力机为左齿轮提供动力并通过左外连杆、左内连杆、左连接杆和左翅膀的主骨架带动左翅膀上下扑打，左齿轮推动右齿轮转动提供动力并通过右外连杆、右内连杆、右连接杆和右翅膀的主骨架带动右翅膀的上下扑打，相互齿合的左齿轮与右齿轮使左翅膀和右翅膀同步上下扑打；通过左动力机的设置使左齿轮与右齿轮的转速可控，实现左翅膀和右翅膀的上下扑打速度的调控，并使上扑速度慢，下扑速度快，为左翅膀和右翅膀提供上下扑动不对称的速度，产生不同的上升力，实现升降、转向和调整功效。

4.根据权利要求1或2所述的镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置，其特征在于飞行原理是基于左翅膀和右翅膀上下扑动时形成的阻力差为镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置提供升降力，左翅膀和右翅膀上扑时的阻力小于下扑时的阻力，使下扑时的阻力产生的反作用力大于上扑时阻力产生的反作用力，作用在左翅膀和右翅膀向上的力大于向下的力，产生上升力；由于空气阻力的公式为F＝ASV²，A是有效阻力面积，S是一个与阻力面积的形状有关的系数，如果截面是流线型的，S就小，是凹形的，S就大，V是运动速度，左翅膀和右翅膀的上平面是弧形的，左翅膀和右翅膀的下平面是凹形的，左翅膀和右翅膀上扑时S小F也小，下扑时S大F也大，左翅膀和右翅膀进行扑打动作时，通过设置左动力机变换左齿轮与右齿轮的转速控制左翅膀和右翅膀的上下扑打速度，使下扑快于上扑，下扑V大于上扑V，所以下扑时的F大于上扑时的F，空气的反作用力也是如此；综合利用影响左翅膀和右翅膀上下扑动时阻力的几个因素，提高下扑时的阻力，减少上扑时的阻力，从而提高空气向上的反作用力，为镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置提供最大的上升力；左翅膀和右翅膀上下扑动过程中，左翅膀和右翅膀像鱼尾摆动为镜像对称式双四连杆结构的扑翼机装置提供前进力，并实现方向控制。