專利名稱：以搖翼方式飛行的撲翼機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飛行器，特別是一種以搖翼方式飛行的撲翼機(jī)。
二背景技術(shù)：
人類一直夢想自己能夠有一雙鳥的翅膀，能夠自由的在天空翱翔。在飛機(jī)
發(fā)明的100年來，人們盡管已經(jīng)比鳥兒飛的更快，飛的更遠(yuǎn)，飛的更高，但是
卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有能夠象鳥兒那樣高效靈活的飛行。這是因?yàn)槿祟愔两駴]有造出象鳥 兒那樣可以靈巧的隨意上下?lián)鋭拥某岚颉?br> 因?yàn)椴牧?、動力等多方面的因素限制，人類在撲翼機(jī)的研制上雖然進(jìn)行了 大量的探索，但是至今沒有找到合適的機(jī)械方式來模擬鳥兒的翅膀運(yùn)動。同時 也難以制作出羽毛那樣結(jié)構(gòu)堅韌卻極其輕巧的羽翼材料。這些困難使撲翼機(jī)的 夢想難以實(shí)現(xiàn)。
隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，現(xiàn)在已經(jīng)擁有大量的鈦合金和炭纖維復(fù)合材料等高 強(qiáng)輕質(zhì)材料。如果在鳥兒飛行原理方面進(jìn)行進(jìn)一步研究，相信真正載人實(shí)用的 撲翼機(jī)很快就能被發(fā)明制造出來。
鳥類的每一只翅膀，都由數(shù)十條肌肉通過大腦分別控制，能夠自如的調(diào)節(jié) 以適應(yīng)千變?nèi)f化的飛行狀態(tài)。這是一個極其復(fù)雜的系統(tǒng)，人類還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法模仿 它們的全部動作。在目前科技水平情況下，想充分模擬鳥兒的飛行動作是不現(xiàn) 實(shí)的。但是，能否通過科學(xué)的觀察總結(jié)，歸納出鳥兒飛翔中起到最重要的幾個 動作呢？
通過大自然和錄像資料中觀察到，鳥兒飛行時翅膀的運(yùn)動，是由一連串的 曲線形成的連續(xù)動作。其中大型鳥類還會有一個停頓的滑翔動作，這是在飛行 負(fù)荷較小時的省力模式。
根據(jù)空氣動力原理和觀察結(jié)果，對鳥兒的基本飛行動作進(jìn)行歸納分解，發(fā) 現(xiàn)可以歸納為四個行程。
1、下?lián)潆A段——翅膀展開向后下方撲動，羽毛平鋪以達(dá)到最大的風(fēng)阻而產(chǎn) 生最大的升力與前進(jìn)推力的合力。此合力的方向同時決定著飛行的升降與前進(jìn) 方向。在兩個翅膀的撲動力'式不相同時，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)向和傾側(cè)。2. 后收階段——完成下?lián)渲?，羽翼向后收起以減小阻力。
3. 提升階段——羽翼向后收起后向上提升，羽毛側(cè)傾在羽毛間形成縫隙， 以最大限度的減少提升翅膀的阻力。
4. 前伸階段——翅膀向前伸展，達(dá)到(1)階段之前的初始狀態(tài)。大型鳥
類在這個階段的最后，可將翅膀完全伸展，形成滑翔的機(jī)翼狀態(tài)，以達(dá)到節(jié)省 能量的目的。
所有鳥類，包括蝙蝠等在內(nèi)，都由同樣的飛行原理支配著。這四個基本動
作，經(jīng)過理論分析完全可以實(shí)現(xiàn)飛行。同時，觀察總結(jié)到在上述四個動作中，
(2) (3) (4)都是簡單的輔助動作，只有(1)含有飛行升力、推力、轉(zhuǎn)向力 (X、 Y、 Z三軸)的控制。
將無數(shù)個連續(xù)動作的組合，通過觀察分析簡化為四個基本動作，機(jī)械模擬 就比較容易實(shí)現(xiàn)了。
另一方面，船舶在水面上做兩維運(yùn)動，它需要的只是推力，在人工情況下， 它只需要用櫓來驅(qū)動就可，櫓的中段被繩索和木枵固定在船尾直立的短木樁上， 櫓的后半段就打一個彎后入進(jìn)水里。櫓尾被削成扁平的，象一支窄窄的船漿。 人搖動起來，櫓尾就像魚尾在水中擺。除了左右行程之間的轉(zhuǎn)向之外。櫓的推 進(jìn)面始終在水中，不需要象船漿那樣提出來轉(zhuǎn)換用功方向，櫓的所有運(yùn)動軌跡 幾乎都用來劃水做功，櫓身自己的彎度為櫓尾的做功方向給出了合適的力點(diǎn)， 轉(zhuǎn)換用力方向時會產(chǎn)生一個角度的突變，而這些都是順勢而成的。
當(dāng)將櫓柄進(jìn)行圓周搖動的時候，圓周的前半周看到了櫓尾的平面象翅膀一 樣產(chǎn)生了升力和推力的合力。而圓周的后半周由于櫓尾自己重量的下垂，是順 風(fēng)而行的，這就是說，翅膀的下?lián)潆A段阻力最大，而上升階段阻力最小。
櫓在空中畫出圓錐形的同時，櫓身是搖動運(yùn)動，不繞自軸轉(zhuǎn)動。于是，櫓 在空氣中輕輕搖動起來， 一種與萊特兄弟發(fā)明的固定翼飛行器和西科斯基發(fā)明 的旋翼飛行器完全不同的第三者出現(xiàn)了。因此，將鳥飛行的狀態(tài)和櫓使用的情 況結(jié)合起來創(chuàng)造出一種供人們空中方便飛行用的飛行器，并不是空想，是完全 可能的。 三、發(fā)明內(nèi)容針對上述情況，本發(fā)明之目的就是提供一種以搖翼方式飛行的撲翼機(jī)，可 有效解決用于人們在空中飛行的問題，其解決的技術(shù)方案是，包括機(jī)身、機(jī)翼、 電機(jī)、電池，機(jī)身兩側(cè)有對稱的機(jī)翼，所說的機(jī)身是在機(jī)殼下部內(nèi)裝有電池， 電池兩側(cè)的機(jī)架上部有橫向的支撐板，支撐板上裝有電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上有齒 輪，在齒輪兩邊有上支架，上支架上經(jīng)轉(zhuǎn)動軸裝有減速齒輪，減速齒輪兩側(cè)有 與轉(zhuǎn)動軸垂直相連的搖臂，支撐板兩邊有與搖臂相配應(yīng)的活動支撐桿，上支架 和搖臂長度和大于活動支撐桿的長度，翼梁穿過活動支撐桿、搖臂上端部的活 動環(huán)，呈斜向裝在機(jī)殼對稱的兩側(cè)，以搖動方式進(jìn)行運(yùn)動，使機(jī)翼在搖臂帶動 下在機(jī)身兩側(cè)進(jìn)行圓錐狀搖動，而翼梁本身不轉(zhuǎn)動，活動支撐桿的下部裝有伸 出機(jī)殼前側(cè)部的控制器，電池同電機(jī)相連，所說的機(jī)翼是由翼梁上的限位器及 翼梁相連的柔性翼面組成，翼梁與柔性翼面構(gòu)成鳥翼狀，由限位器限制柔性翼 面上翻動的位置，控制翼面角度，使機(jī)翼的升力方向產(chǎn)生一定角度的變化，本 發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，集鳥飛與船櫓擺動使船前進(jìn)原理于一體，創(chuàng)造性的提供了 一種供人類飛行用的飛行器，體積小，重量輕，能耗低，飛行靈活、方便，使 人們翱翔于空中成為現(xiàn)實(shí)，其意義巨大。
四

圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的機(jī)身內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明的機(jī)翼結(jié)構(gòu)的截面立體圖。
五具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明。
由圖1-3所示，本發(fā)明包括機(jī)身、機(jī)翼、電機(jī)、電池，機(jī)身兩側(cè)有對稱的 機(jī)翼，所說的機(jī)身是在機(jī)殼1下部內(nèi)裝有電池10，電池10兩側(cè)的機(jī)架上部有橫 向的支撐板12，支撐板上裝有電機(jī)8，電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸上有齒輪9，在齒輪9兩邊 有上支架ll，上支架11上經(jīng)轉(zhuǎn)動軸14裝有減速齒輪7，減速齒輪7兩側(cè)有與 轉(zhuǎn)動軸14垂直相連的搖臂6，支撐板12兩邊有與搖臂6相配應(yīng)的活動活動支撐 桿13，上支架11和搖臂6長度和大于活動支撐桿13的長度，翼梁2穿過活動 支撐桿13、搖臂6上端部的活動環(huán)，呈斜向裝在機(jī)殼l對稱的兩側(cè)，以搖動方式進(jìn)行運(yùn)動，使機(jī)翼在搖臂6帶動下在機(jī)身兩側(cè)進(jìn)行圓錐狀搖動，而翼梁2本 身不轉(zhuǎn)動，活動支撐桿13的下部裝有伸出機(jī)殼1前側(cè)部的控制器5，電池同電 機(jī)相連，所說的機(jī)翼是由翼梁2上的限位器3及翼梁相連的柔性翼面4組成， 翼梁2與柔性翼面4構(gòu)成鳥翼狀，由限位器3限制柔性翼面4上翻動的位置， 控制翼面角度，使機(jī)翼的升力方向產(chǎn)生一定角度的變化。
為了保證使用效果，所說的柔性翼面4可以是由鈦合金或鈦纖維復(fù)合材料 等高強(qiáng)輕質(zhì)材料制成的一片或多片組成的鳥翼狀；翼梁2可以是由炭纖維直線 形或者彎曲狀(圖1中給出彎曲狀)的圓形體；所說的機(jī)殼呈人體狀。在機(jī)翼 的結(jié)構(gòu)中，翼梁2相當(dāng)于船的櫓，柔性翼面4相當(dāng)于船的帆，在具有高強(qiáng)度的 同時，還具有彈性，使機(jī)翼(帆櫓)在運(yùn)動中具有很好的平順性，使飛行器的 動作更加圓滑，順暢，如鳥兒那樣輕靈，自如。
本發(fā)明的使用情況是，人將機(jī)殼與人體軀干捆綁于一體(如圖l所示)，由 電池供電于電機(jī)，使電機(jī)轉(zhuǎn)動，電機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪9帶動減速齒輪7運(yùn) 動，減速齒輪7帶動搖臂6運(yùn)動，由翼梁2和柔性翼面4組成的機(jī)翼在搖臂6 帶動下在機(jī)身兩側(cè)進(jìn)行圓錐狀搖動，而翼梁2本身不轉(zhuǎn)動，柔性翼面4可根據(jù) 空氣阻力繞翼梁2進(jìn)行有限的自由運(yùn)動，因翼梁2上安裝有限位器3，在搖動到 某個方向時限制柔性翼面4的的自由運(yùn)動而產(chǎn)生升力，在正常飛行的情況下， 產(chǎn)生升力的方向是搖動圓錐面的前半周，柔性翼面4在不需要升力的方向不受 限位器3限制，由柔性翼面4隨空氣阻力而跟隨翼梁2運(yùn)動，并使之呈阻力最 小的狀態(tài)。柔性翼面4搖動的前半周或者限位器3限制的周期由于柔性翼面4 相對空氣處在阻力最大位置，搖動時柔性翼面4產(chǎn)生升力；機(jī)翼搖動的其它周 期柔性翼面4可隨動于翼梁2，所以不產(chǎn)生升力但阻力最小控制器5可以控制限 位器3角度來改變升力。從而使該撲翼機(jī)象鳥一樣在空中飛翔，實(shí)現(xiàn)人們在空 中方便、靈活飛翔的夢想。
由于重力和空氣阻力的雙重作用，當(dāng)電機(jī)(發(fā)動機(jī))停止工作無動力輸入 的時候，雙翼會自動停留在前伸滑翔階段的最上方。這時依舊可以操縱雙翼的 迎角，成為一架滑翔機(jī)，象鳥兒那樣輕盈的滑向地面，接地前突然增加迎角， 于是就會象鳥兒那樣著陸。所以，這種撲翼機(jī)乘用十分安全。將翅膀復(fù)雜的撲動軌跡轉(zhuǎn)變成為雙翼的搖動，機(jī)械結(jié)構(gòu)上非常簡單，非常 容易制造生產(chǎn)，成本低。
本發(fā)明不同于大型的飛行器，但做為超輕型飛行器和個人飛行器將是一大
創(chuàng)造，通過試驗(yàn)，在雙翼6米，翼面積6平方米左右，機(jī)翼搖動頻率不超過每 秒10轉(zhuǎn)的情況下，飛行器的最大飛行速度為每小時200公里左右，由于機(jī)翼撲 動的高效率，只需要三到五馬力的動力就可以讓一個總重量為100公斤的單人 飛行器自由的翱翔在空中。
權(quán)利要求
1、一種以搖翼方式飛行的撲翼機(jī)，包括機(jī)身、機(jī)翼、電機(jī)、電池，機(jī)身兩側(cè)有對稱的機(jī)翼，其特征在于，所說的機(jī)身是在機(jī)殼(1)下部內(nèi)裝有電池(10)，電池(10)兩側(cè)的機(jī)架上部有橫向的支撐板(12)，支撐板上裝有電機(jī)(8)，電機(jī)(8)的轉(zhuǎn)軸上有齒輪(9)，在齒輪(9)兩邊有上支架(11)，上支架(11)上經(jīng)轉(zhuǎn)動軸(14)裝有減速齒輪(7)，減速齒輪(7)兩側(cè)有與轉(zhuǎn)動軸(14)垂直相連的搖臂(6)，支撐板(12)兩邊有與搖臂(6)相配應(yīng)的活動支撐桿(13)，上支架(11)和搖臂(6)長度和大于活動支撐桿(13)的長度，翼梁(2)穿過活動支撐桿(13)、搖臂(6)上端部的活動環(huán)，呈斜向裝在機(jī)殼(1)對稱的兩側(cè)，以搖動方式進(jìn)行運(yùn)動，使機(jī)翼在搖臂(6)帶動下在機(jī)身兩側(cè)進(jìn)行圓錐狀搖動，而翼梁(2)本身不轉(zhuǎn)動，活動支撐桿(13)的下部裝有伸出機(jī)殼(1)前側(cè)部的控制器(5)，電池同電機(jī)相連，所說的機(jī)翼是由翼梁(2)上的限位器(3)及翼梁相連的柔性翼面(4)組成，翼梁(2)與柔性翼面(4)構(gòu)成鳥翼狀，由限位器(3)限制柔性翼面(4)上翻動的位置，控制翼面角度，使機(jī)翼的升力方向產(chǎn)生一定角度的變化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的以搖翼方式飛行的撲翼機(jī)，其特征在于，所說的 柔性翼面(4)是一片或多片組成的鳥翼狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及以搖翼方式飛行的撲翼機(jī)，可有效解決用于人們在空中飛行的問題，該撲翼機(jī)是機(jī)身兩側(cè)有對稱的機(jī)翼，機(jī)身在機(jī)殼下部內(nèi)裝有電池，電池兩側(cè)的機(jī)架上部有橫向的支撐板，支撐板上裝有電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上有齒輪，在齒輪兩邊上支架上有減速齒輪與搖臂，支撐板兩邊有與搖臂相配應(yīng)的活動支撐桿，翼梁呈斜向裝在機(jī)殼對稱的兩側(cè)，活動支撐桿的下部裝有伸出機(jī)殼前側(cè)部的控制器，電池同電機(jī)相連，機(jī)翼是由翼梁上的限位器及翼梁相連的柔性翼面組成，翼梁與柔性翼面構(gòu)成鳥翼狀，由限位器限制柔性翼面上翻動的位置，本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，集鳥飛與船櫓擺動原理于一體，創(chuàng)造性的提供了一種供人類飛行用的飛行器，體積小，重量輕，能耗低，飛行靈活，其意義巨大。
文檔編號B64C33/00GK101607595SQ200910065539
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者李卓亞 申請人:李卓亞