CN105173079B - 一种扑翼机翅膀装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于扑翼机制备技术领域，具体涉及一种扑翼机翅膀装置，主体结构包括主骨架、羽杆、大羽片和小羽片；主骨架与6‑20羽杆机械联动式连接，羽杆两侧分别铰接式安装有薄片结构的大羽片和小羽片，大羽片和小羽片非对称式固定在羽杆上，羽杆随着扑翼机翅膀装置的上下扑动而转动，同时带动大羽片和小羽片一张一合，大羽片和小羽片的张合使扑翼机翅膀装置上扑和下扑时的有效阻力面积不同，上下扑打时的阻力不同，形成阻力差，为飞行提供上升力，采用对称式结构的双四连杆设计，构成鸟类翅膀机制，实现扑翼机的鸟状飞行；其结构简单，原理科学，制作成本低，飞行调控简便，飞行效果好，应用前景广阔。

Description

一种扑翼机翅膀装置

技术领域：

本发明属于扑翼机制备技术领域，具体涉及一种扑翼机翅膀装置，采用对称式结构的双四连杆设计，构成鸟类翅膀机制，实现扑翼机的鸟状飞行。

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，研发一种扑翼机翅膀装置，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，寻求设计一种基于扑动阻力差原理的扑翼机翅膀装置，基于鸟类翅膀在上扑与下扑时形成的阻力差为飞行提供上升力的原理，设计成对称式双四连杆结构的鸟类翅膀机制。

为了实现上述目的，本发明涉及的扑翼机翅膀装置的主体结构包括主骨架、羽杆、大羽片和小羽片；条状结构的主骨架分别与6-20根细杆式结构的羽杆机械联动式连接，羽杆两侧分别铰接式安装有薄片结构的大羽片和小羽片，大羽片和小羽片非对称式固定在羽杆上；羽杆随着扑翼机翅膀装置的上下扑动而转动，同时带动大羽片和小羽片一张一合，大羽片和小羽片的张合使扑翼机翅膀装置上扑和下扑时的有效阻力面积不同，上下扑打时的阻力不同，形成阻力差，为飞行提供上升力，大羽片和小羽片合拢，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积最大，大羽片和小羽片张开，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积最小。

本发明涉及的扑翼机翅膀装置使用时，镜像对称安装在扑翼机机体两侧，扑翼机翅膀装置的上表面是弧形结构，下表面是凹形结构，致使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抬时阻力产生的反作用力，作用在扑翼机翅膀装置上的向上的力大于向下的力，产生上升力；所述羽杆采用弹性材质，在扑翼机翅膀装置上下扑动时伴随着类似鱼尾的摆动，为扑翼机提供前行的动力。

本发明涉及的扑翼机翅膀装置基于空气动力学和物理学的原理设计构成，其飞行的空气阻力的公式为：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；扑翼机翅膀装置在外形设计上采用上凸下凹的形式，使得上扑时阻力系数S小，下扑时阻力系数S大，上扑时大羽片和小羽片张开，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积A最小，下扑时大羽片和小羽片合拢，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积A最大，S和A小，则阻力F也小，S和A大，则阻力F也大，空气的反作用力也大；扑翼机翅膀装置综合利用了影响扑打阻力的因素，提高下扑时的阻力，减少上扑时的阻力，提高空气向上的反作用力，为扑翼机提供最大的上升力。

本发明与现有技术相比，借助于鸟类的翅膀在上扑与下扑时形成的阻力差为飞行提供上升力的原理，研发制作扑翼机用的扑打装置，其结构简单，原理科学，制作成本低，飞行调控简便，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。

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：

本实施例涉及的扑翼机翅膀装置的主体结构包括主骨架1、羽杆2、大羽片3和小羽片4；条状结构的主骨架1分别与6-20根细杆式结构的羽杆2机械联动式连接，羽杆2两侧分别铰接式安装有薄片结构的大羽片3和小羽片4，大羽片3和小羽片4非对称式固定在羽杆2上；羽杆2随着扑翼机翅膀装置的上下扑动而转动，同时带动大羽片3和小羽片4一张一合，大羽片3和小羽片4的张合使扑翼机翅膀装置上扑和下扑时的有效阻力面积不同，上下扑打时的阻力不同，形成阻力差，为飞行提供上升力，大羽片3和小羽片4合拢，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积最大，大羽片3和小羽片4张开，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积最小。

本实施例使用时，镜像对称安装在扑翼机机体两侧，扑翼机翅膀装置的上表面是弧形结构，下表面是凹形结构，致使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抬时阻力产生的反作用力，作用在扑翼机翅膀装置上的向上的力大于向下的力，产生上升力；羽杆2采用弹性材质，在扑翼机翅膀装置上下扑动时伴随着类似鱼尾的摆动，为扑翼机提供前行的动力。

本实施例基于空气动力学和物理学的原理设计构成，其飞行的空气阻力的公式为：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；扑翼机翅膀装置在外形设计上采用上凸下凹的形式，使得上扑时阻力系数S小，下扑时阻力系数S大，上扑时大羽片3和小羽片4张开，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积A最小，下扑时大羽片3和小羽片4合拢，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积A最大，S和A小，则阻力F也小，S和A大，则阻力F也大，空气的反作用力也大；扑翼机翅膀装置综合利用了影响扑打阻力的因素，提高下扑时的阻力，减少上扑时的阻力，提高空气向上的反作用力，为扑翼机提供最大的上升力。

Claims (1)

1.一种扑翼机翅膀装置，其特征在于主体结构包括主骨架、羽杆、大羽片和小羽片；条状结构的主骨架分别与6-20根细杆式结构的羽杆机械联动式连接，羽杆两侧分别铰接式安装有薄片结构的大羽片和小羽片，大羽片和小羽片非对称式固定在羽杆上；羽杆随着扑翼机翅膀装置的上下扑动而转动，同时带动大羽片和小羽片一张一合，大羽片和小羽片的张合使扑翼机翅膀装置上扑和下扑时的有效阻力面积不同，上下扑打时的阻力不同，形成阻力差，为飞行提供上升力，大羽片和小羽片合拢，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积最大，大羽片和小羽片张开，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积最小；使用时，将扑翼机翅膀装置镜像对称安装在扑翼机机体两侧，扑翼机翅膀装置的上表面是弧形结构，下表面是凹形结构，致使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抬时阻力产生的反作用力，作用在扑翼机翅膀装置上的向上的力大于向下的力，产生上升力；所述羽杆采用弹性材质，在扑翼机翅膀装置上下扑动时伴随着类似鱼尾的摆动，为扑翼机提供前行的动力；所述扑翼机翅膀装置基于空气动力学和物理学的原理设计构成，其飞行的空气阻力的公式为：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；扑翼机翅膀装置在外形设计上采用上凸下凹的形式，使得上扑时阻力系数S小，下扑时阻力系数S大，上扑时大羽片和小羽片张开，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积A最小，下扑时大羽片和小羽片合拢，扑翼机翅膀装置的有效阻力面积A最大，S和A小，则阻力F也小，S和A大，则阻力F也大，空气的反作用力也大；扑翼机翅膀装置综合利用了影响扑打阻力的因素，提高下扑时的阻力，减少上扑时的阻力，提高空气向上的反作用力，为扑翼机提供最大的上升力。