CN1097393A

CN1097393A - 一种扑翼机的机翼

Info

Publication number: CN1097393A
Application number: CN 94103220
Authority: CN
Inventors: 黄泽荣
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-01-18

Abstract

涉及一种扑翼机的机翼，包括左右机翼，每一机翼由机翼前后缘、横轴组和活动叶片组组成，每一横轴间隔地连接于机翼前后缘之间，活动叶片的一边与相邻的横轴连接，每一机翼设2片以上(含2片)的活动叶片，左右机翼的根部连接在机身的转轴上。除保留直升机能垂直起降等特点以外，对于相同的起飞重量，其飞行速度、造价和油耗仅为直升机的1/3～ 1/2；对气候的适应性强，驾驶与维护简单，噪音小，气流对环境的干扰小。

Description

本发明涉及一种扑翼机的机翼。

直升机自本世纪30年代诞生以来，以其在军事和国民经济各领域的广泛应用而获得迅猛的发展。但其造价昂贵，耗油大，驾驶与维护复杂，气候适应性差，噪音大，速度低，事故率高，无自救能力，因而限制其发展。

由于长期以来研制扑翼机者都是纯仿生学的思路，因此至今未实现有实用价值的扑翼机的梦想。为了克服直升机上述的弱点，近30多年来人们运用现代先进材料和技术开始对100年前被打入冷宫的扑翼机开始了新的探索，典型的有“昆虫飞机”（郝应其，飞艇与飞机，少年儿童出版，1979：180～181）。

CNGK88101826号专利申请公开一种带舌板的摆动式飞翼及喷射式气垫等配套设备，采用带舌板的摆动式飞翼。

CNGK85108572号专利申请公开了一种扑翼飞行器，扑翼由网毛组成。

CN2098466U号专利申请公开了一种手臂式人力扑翼机，其普通结构的机翼可在被动动力舱两则分别沿一固定轴完成一定角度的转动，在机翼内侧端上部与固定在动力舱底板的一系列拉簧通过定滑轮组连接向下拉动机翼。

CN2100356U号专利申请公开了一种振翼式飞行器，它通过振摆机翼实现飞行。

CN1055151A号专利申请公开了一种异翅翼人力飞行器，它仅有一个翼翅，呈雨伞状，翼翅表面由丝网与薄膜组成，可单向向下透气，靠橡皮筋与轻细支撑条定型，没有设杠杆、凸轮等结构，只靠拉绳和一根轻细立竿及复位橡皮筋来实现翼翅扑动。

CN1045740A号专利申请公开了另一种异翅扑翼人力飞行器，它采用伸展身躯下平动翼翅扑翼，缩曲身体上平动翼翅的直接扑动大面积翼翅的方法。

CN2038086U号专利申请公开了一种扑翼飞机，它的扑翼采用一对翅膀，可用于个人代步或作为游乐场的玩具。

本发明的目的旨在提供一种能垂直起降，能“立即倒飞”，驾驶操纵简单，噪音小，安全性好，造价低，维护简单，油耗省的扑翼机的机翼。

本发明包括左、右机翼，每一机翼由机翼前椽、机翼后椽、横轴组和活动叶片组组成。横轴组的每一横轴间隔地连接于机翼前椽与机翼后椽之间，每一活动叶片的一边与相邻的横轴连接，每一机翼设两片以上（含两片）的活动叶片。左、右机翼的根部分别连接在机身的左右转轴上。

机翼呈近似矩形或近似梯形，即机翼的根部宽度与尖部宽度可相等也可不等。

活动叶片为平面或曲面，最好是呈“瓦片”状的拱形曲面。活动叶片的外侧边（不与横轴连接的边）可设缓冲橡胶，也可增设消声装置。

活动叶片的宽度大于相邻两横轴之间的距离，以便当机翼向下扑动时，活动叶片受到向上的空气阻力而逆时针绕各横轴转动，其外侧边被相邻横轴挡住，使整个机翼处于密合状态，各叶片所受向上空气阻力之和即为此机翼产生的升力。相反，当机翼绕根部向上挥动时，由于活动叶片的惯性及重力作用而绕各自的横轴顺时针转动一定的角度，这时机翼处于“漏风”状态，不受空气阻力。

若活动叶片的宽度不大于相邻两横轴之间的距离，则可在活动叶片的外侧边设足以阻挡活动叶片离开密合状态的阻挡件（阻挡钩或阻挡块等）。

在机翼的下方可设摇杠，摇杠的一端与机翼的下方连接，而另一端与曲柄连接，曲柄接在发动机转轴上，由发动机带动，那么机翼可作上下往复的扑动。

机翼可设3副，且并排设置。前后两副机翼的扑动方向恰与中间一副机翼相反。

机翼也可设两副，且上下两层设置，上下两副机翼的扑动方向相反。

根据本发明所制造的扑翼机除保留了直升机能垂直起降等特点以外，还具备下列优点：对于相同的起飞重量，其飞行速度造价和油耗仅为直升机的1/3～1/2；对气候的适应性强；能做直升机所不能做的“立即倒飞”；驾驶操纵与维护更简易得多；噪音小得多；气流对环境的干扰小；在相同功率下的速度远比直升机快；可施用直升机上无法施用的救生术，且效果极佳。本发明比已有的扑翼机方案具有实用价值。

图1为本发明处于密合状态的结构图。

图2为本发明处于“漏风”状态的示意图。

图3为机翼下扑时扑翼机的工作状态图。

图4为机翼上挥时活动叶片的工作状态图。

图5为设有3副机翼的扑翼机示意图。

图6为机翼设摇杠结构图。

图7为设有上下双层机翼的扑翼机示意图。

实施例1：如图1所示，本发明包括机翼前椽（1）、机翼后椽（2）、横轴组（3）和活动叶片组（4）。横轴间隔连接于前、后椽之间。活动叶片的内侧边（41）与相邻的横轴连接，活动叶片为瓦片状的拱形曲面，其宽度略大于相邻两横轴之间的距离，以使得机翼下扑时叶片与横轴处于密合状态。

当机翼的根部（11，21）绕转轴向上挥动时，机翼处于“漏风”状态（参见图2），这时活动叶片顺时针转动某一角度。通常机翼可做＋30°～-30°的上下往返扑动。图3给出机翼下扑处于密合状态时扑翼机的工作状态，其中左、右机翼各设双片活动叶片（4），机翼呈近似梯形，其根部宽度大于尖尾部（5）宽度。

为保证机翼下扑时活动叶片（4）逆时针转动，机翼在“漏风”状态时其活动叶片应与其所在横轴（3）在扑动时的轨迹弧（6）重合或略在其外边，即倾向翼尖（5）方向，参见图4，这样机翼上挥时叶片“漏风”效果也好。

为了在机翼下扑时活动叶片能瞬间密合，叶片数应适度增加，例如10片左右，且愈靠近机翼根部，叶片应愈“窄”。

在叶片的外侧边可设若干个能勾住相邻横轴的阻挡钩，但不可影响其在机翼下扑至下止点时瞬间作顺时针转动。叶片的外侧边加设缓冲橡胶。叶片沿平行于横轴的方向的横切面是对称式流线形，阻力很小。显然活动叶片的转动与密合状态一般不受自然风影响，且机翼具有抗侧风的能力。扑翼机遇下冲气流时可采用起飞时所用动力的方法，产生1.2倍于自重力的升力，也可用一般定翼机的方法，例如可用“自救伞”保证整架飞机降落，对于机翼宽大的设计方案，可让飞机作“落叶式”安全漂落。

扑翼机在空中的侧滑可采用“可伸长机翼”，“收放备用叶片”等方法造成左、右翼升力差。

理论上机翼面积越大，“扑翼”越省力，但实际上其机翼面积不可太大。加快机翼扑动速度，可加大升力，但实际上速度太大时，其材料承受不了，故扑翼机的起飞重量一般可控制在1吨以内。

实施例2：如图5所示，设AA′、B₁B₁′、B₂B₂′3副机翼，B₁B₁′和B₂B₂′为两副设置在机翼AA′前后的翅膀，二者角速度与AA′相等但扑动方向与AA′相反，B₁B₁′与B₂B₂′和AA′在同一发动机带动下，B₁B₁′与B₂B₂′所产生的升力和等于AA′翼的升力。这样，在每一时刻，总有一种机翼向下扑动产生升力，让飞机机体维持在空中。机体前进的力由另一发动机带动螺旋桨来产生，由于机翼阻力很小，所以对此发动机的功率要求不高。

在飞行过程中，机翼叶片的任一条母线应平行于飞行方向，并与水平线平行，这样才不会产生多余的阻力。

机翼可采用凯夫拉材料及玻璃钢等材料制造，有足够的弹性、强度和硬度。机翼扑动时翼尖的线速度为10～18m/Sen，扑动次数为每秒往复1～2次。机翼有足够强度抵抗长时间扑动的“折断力”。如图6所示，机翼（8）的下方设有摇杠（9），摇杠的一端连接在机翼（8）的下方中部，另外，摇杠的另一端连接在机身（7）内，设机翼长度为4～6m，则机翼更具有足够的强度。

设机体总重240Kg，A翼长为6m，宽1m，采用矩形机翼，则AA′翼面积为12m²；而B₁B₁′和B₂B₂′翼的面积分别为6m²（长6m，宽0.5m，矩形），机翼每扑动一次，翼尖划过弧长为6M，每个机翼每秒扑动1.5次，若采用40马力发动机，足以产生（240Kg×1.2）的升力，满足从“静态→起飞”的条件。

设机翼前、后椽在机翼与摇杠接点外段长3.5M。扑翼往返扑动时受“折断力”是分两步的，即前后椽自重的惯性冲击与叶片质量的冲击，前者应在1/30秒内完成。

若采用15马力的螺旋浆动力可产生250Km/h的速度。

实施例3：如图7所示，采用上下两层等面积机翼，均安装在机体重心位置，在同一发动机带动下，分别在0～＋30°，0～-30°范围内等速反向扑动。

实施例4：取图2所示的活动叶片（4）的长度大于机翼前椽（1）与机翼后椽（2）之间的距离，且活动叶片位于机翼前椽与机翼后椽的下方，使得当机翼下扑时，利用机翼前、后椽阻挡活动叶片的运动达到活动叶片密合的目的。

Claims

1、一种扑翼机的机翼，包括左、右机翼，其特征在于每一机翼包括机翼前椽、机翼后椽、横轴组和活动叶片组，横轴组的每一横轴间隔地连接于机翼前椽与机翼后椽之间，每一活动叶片的一边与相邻的横轴连接，每一机翼设两片以上(含两片)的活动叶片，左、右机翼的根部分别连接在机身的左右转轴上。

2、如权利要求1所述的扑翼机的机翼，其特征在于机翼呈近似矩形或近似梯形。

3、如权利要求1所述的扑翼机的机翼，其特征在于活动叶片为“瓦片”状的拱形曲面。

4、如权利要求1所述的扑翼机的机翼，其特征在于活动叶片的外侧边设缓冲橡胶或/和消声装置。

5、如权利要求1所述的扑翼机的机翼，其特征在于活动叶片的宽度大于相邻两横轴之间的距离或者在活动叶片的外侧边设阻挡件。

6、如权利要求5所述的扑翼机的机翼，其特征在于所说的阻挡件为阻挡钩或阻挡块。

7、如权利要求1所述的扑翼机的机翼，其特征在于机翼下设摇杆，摇杠的一端与机翼的下方连接，摇杠的另一端与曲柄连接，曲柄连在机身上的发动机转轴上。

8、如权利要求1所述的扑翼机的机翼，其特征在于机翼设3副，并排设置。

9、如权利要求1所述的扑翼机的机翼，其特征在于机翼设2副，上下两层设置。

10、如权利要求1所述的扑翼机的机翼，其特征在于活动叶片的长度大于机翼前橡与机翼后椽之间的距离，且活动叶片位于机翼前椽与机翼后椽的下方。