专利名称：扑翼机仿生翅膀的制作方法
技术领域：
扑翼机仿生翅膀，属于航空仿生飞行器技术领域，具体涉及一种可应用于各种扑 翼机的扑翼机仿生翅膀。
背景技术：
在自然界，鸟类的飞行是靠翅膀的扑动进行的，经过长期的进化，它们的翅膀具有 许多适合飞行的特点。例如，鸟类的翅膀多为上凸下凹(或平)的形状，根据现代流体力学 理论，这种形状的翅膀在前进时能产生较大的向上的升力；又如，翅膀分成了主翼和副翼两 部分，主翼在外侧，副翼在内侧，主翼和副翼通过关节连接，向下扑动时，翅膀展开，主副翼 间空隙闭合，翅膀与空气接触面积变大，便于产生向后的推力和向上的升力，向上扑动时， 翅膀弯曲，主副间空隙打开，有效减小翅膀上抬阻力；再如，翅膀上由一根根羽毛有规律的 交叠组成(如鸽子主翼有飞羽10根，副翼由飞羽12根)，翅膀在向下扑动时，羽毛间无空 隙，有效压力大，上扑时，羽毛沿羽轴旋转，空隙打开，空气阻力变小，等等。这些特点使鸟类 具有高超的飞行能力。本扑翼机仿生翅膀，利用市场上较易得到的材料和简单的生产工艺， 较好的模仿鸟类翅膀的特点，使之具有有利于扑翼飞行的功能，可用于多种扑翼飞行器翅 膀的制造。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、制作 成本低、仿生效果好，飞行能力强的扑翼机仿生翅膀。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是该扑翼机仿生翅膀，包括主翼 翼骨、副翼翼骨和羽翼，其特征在于主翼翼骨与副翼翼骨之间通过主副翼连接关节活动连 接，主、副翼翼骨上固定有羽翼，羽翼由多组羽片拼合而成，主、副翼翼骨与羽翼连接处外侧 覆盖有主、副翼覆羽，主副翼连接关节由外关节、内关节、连接轴和轴承组成，外关节固定在 副翼翼骨下方，内关节固定在主翼翼骨下方，外关节和内关节通过连接轴和轴承活动连接。 主、副翼覆羽的主要作用是覆盖羽翼毛和主副翼翼骨连接后产生的空隙，防止漏风。所述连接轴左右两侧分别设有外弹簧和内弹簧，内、外弹簧通过内、外关节上对应 设置的弹簧定位柱固定。所述连接轴靠近副翼翼骨的一侧设有外弹簧，外弹簧通过内、外关节上对应设置 的弹簧定位柱固定。所述轴承为单个轴承，安装在内关节轴孔内，或为两个轴承，安装在两个外关节轴 孔内。所述羽片左右两侧分别固定有薄碳纤片和厚碳纤片，两片羽片相互叠压，薄碳纤 片下端固定在翼骨内侧，厚碳纤片下端固定在翼骨外侧，第一片羽片的厚碳纤片与第二片 羽片的薄碳纤片在中下端固定，使羽片与羽片之间压合紧密，并向翼骨内侧产生轻微弧度。 翅膀静止或下扑时，由于各片羽翼之间压合安装，薄、厚碳纤片保持同样的弧度，使各羽片紧紧贴在一起，无空隙，不漏风，升力大，当翅膀上扑时，翅膀遇到风的作用，薄碳纤片弹性 大，弯曲大，厚碳纤片弯曲小，薄、厚碳纤片分离，羽片之间打开，产生较大空隙，减少了上扑 的阻力。所述所述羽片左右两侧分别固定等长的薄碳纤片，右侧薄碳纤片比左侧薄碳纤片 宽，各条薄碳纤片下端均固定在翼骨外侧，羽片内侧加设有支撑片，支撑片为一条窄、厚和 短于右侧薄碳纤片的碳纤片，下端固定在翼骨内侧，上端与右侧薄碳纤片粘接固定，使羽片 向翼骨内侧产生轻微弧度，各羽片之间相互紧密压合。当翅膀下扑时，羽片间空隙闭合，当 翅膀上扑时，宽的薄碳纤片由于受到支撑片的支撑作用，弯曲较小，而窄的薄碳纤片没有支 撑，弯曲大，羽片之间打开产生空隙，减小上扑阻力。所述羽片上竖直设有 一条羽轴，羽轴低端与翼骨外侧固定，羽轴中部与翼骨内侧 之间设有支撑片，使羽片向翼骨内侧产生轻微弧度，各羽片之间相互紧密压合。羽轴与羽片为一体，用弹性碳纤维材料整体压制成型，或羽片和羽轴分别采用薄 碳纤片和厚碳纤片制作。羽轴设在羽片中轴一侧。当翅膀扑动时，羽轴两侧的羽片受力不相等，由于羽轴自 身的弹性，羽毛绕羽轴转动。当副翼相对主翼较短时，可以采用羽轴在羽片中心的羽毛，翅 膀扑动时羽毛间始终为闭合的。所述羽片采用尼龙布制作。主、副翼翼骨上，分别安装不同结构的羽翼。羽翼的长短、形状、弧度与其所在主副 翼的位置有关，位置不同，长短、形状、弧度也根据需要有所变动。主、副翼作用不完全相同， 因此，主、副翼翼骨上，可分别安装上述不同结构的羽翼，以达到最好的配合效果。当需要增 大羽翼转动角度时，可以将羽轴与翼骨的连接为弹性连接。与现有技术相比，本实用新型扑翼机仿生翅膀所具有的有益效果是1、结构简单， 制作成本低，利用市场上较易得到的材料和简单的生产工艺制作，适合批量生产，并可根据 需要制定不同尺寸的仿生翅膀，成本低，适应性强；2、仿生效果好，飞行能力强，较好的模仿 了鸟类翅膀的原理和结构，在扑动过程中能有效利用或减少空气阻力的作用，使扑翼机飞 行能力加强。
图1是本实用新型扑翼机仿生翅膀结构示意图。图2是主、副翼翼骨连接结构示意图。图3是实施例1主副翼连接关节结构示意图。图4是实施例2主副翼连接关节结构示意图。图5是外关节结构左视示意图。图6是内关节结构左视示意图。图7是羽片结构1示意图。图8是羽片结构1剖视图。图9是羽片结构2示意图。图10是羽片结构2剖视图。图11是羽片结构3示意图。[0027]图12是羽片结构3剖视图。图13是羽片结构4示意图。其中1、主翼翼骨2、副翼翼骨3、主副翼连接关节4、主翼覆羽5、副翼覆羽6、 羽翼7、外关节8、内关节9、外弹簧10、内弹簧11、连接轴12、弹簧定位柱13、羽片14、 薄碳纤片15、厚碳纤片16、支撑片17、羽轴。
以下结合附图1 13对本实用新型做进一步说明
具体实施方式
实施例1参照附图1 2:扑翼机仿生翅膀由主翼翼骨1、副翼翼骨2、主副翼连接关节3、主翼覆羽4、副翼覆羽5和羽翼6组成。主翼翼骨1和副翼翼骨2通过主副翼连接关节3连接，主、副翼翼骨1、 2上固定有羽翼6，羽翼6由多组羽片13拼合而成，主、副翼翼骨1、2与羽翼6连接处外侧 覆盖有主、副翼覆羽4、5，用于覆盖羽翼6和主、副翼翼骨1、2连接后产生的空隙，防止漏风， 副翼翼骨2与扑翼机机身相连接。参照附图3、5 6:主、副翼连接关节3由外关节7、内关节8、外弹簧9、内弹簧10和连接轴11组成， 外关节7和内关节8通过连接轴11连接，外关节7上装有两个轴承，连接轴11穿过内、夕卜 关节8、7上的轴孔，将两关节活动连接，内、外关节8、7之间的连接轴11两侧分别设有外弹 簧9和内弹簧10，内、外弹簧10、9通过两关节上的弹簧定位柱12固定。外关节7和内关节 8分别固定在主翼翼骨1和副翼翼骨2下方。根据关节的构造特点可以看出，对于双弹簧关 节，翅膀静止时，主翼微向下弯曲，下扑时，在风的作用下，内弹簧10被压缩，翅膀展开，阻 力变大，升力变大，内弹簧10起到缓冲的作用。翅膀上扑时，外弹簧9被压缩，主翼弯折，阻 力减小，负升力减少，利于飞行。外弹簧9也起到缓冲和控制主翼弯折程度的作用。为减少 翅膀前行时关节的阻力，可以在关节前方加设小整流罩。参照附图7 8:主翼上的羽片13左右两侧分别设有薄碳纤片14和厚碳纤片15，两片羽片13相互 叠压，薄碳纤片14下端固定在主翼翼骨1内侧，厚碳纤片15下端固定在主翼翼骨1外侧， 第二片羽片的薄碳纤片14与第一片羽片的厚碳纤片15在中下端固定，使羽片与羽片之间 压合紧密，并向主翼翼骨1内侧产生类似鸟类羽毛的轻微弯曲弧度。羽片13可采用尼龙布 制作。参照附图9 10:副翼上的羽片13左右两侧分别固定等长的薄碳纤片14，左侧薄碳纤片窄于右侧 薄碳纤片，各薄碳纤片14下端均固定在副翼翼骨2外侧，副翼翼骨2内侧固定有支撑片16， 支撑片16为一条比右侧薄碳纤片稍短且较厚的碳纤片，宽度小于右侧碳纤片。支撑片16 下端固定在翼骨内侧，上端与右侧薄碳纤片粘接固定，使右侧薄碳纤片保持一定向下弯曲 的弧度，羽片13间相互重叠压合。为减少羽翼6在打开和闭合时产生的噪音，可以在两片 羽片13的薄碳纤片14接触压合的地方粘涂少量泡沫材料。工作原理与工作过程如下[0041]翅膀静止或下扑时，由于主翼上各片羽翼6之间压合安装，薄、厚碳纤片14、15保持同样的弧度，使各羽片13紧紧贴在一起，无空隙，不漏风，升力大，当翅膀上扑时，翅膀遇 到风的作用，薄碳纤片14弹性大，弯曲大，薄、厚碳纤片14、15分离，羽片13之间打开，产生 较大空隙，减少了上扑的阻力。类似原理，副翼上的羽翼6在翅膀下扑时，各羽片间空隙闭 合，当翅膀上扑时，宽的薄碳纤片由于受到支撑片的支撑作用，弯曲较小，而窄的薄碳纤片 没有支撑，弯曲大，羽片之间打开产生空隙，减小上扑阻力。实施例2参照附图4:内、外关节8、7之间的连接轴11外侧设有外弹簧9，外弹簧9通过两关节上的弹 簧定位柱12固定。内关节8轴孔上装有轴承，连接轴11穿过内、外关节8、7上的轴孔，将 两关节活动连接。对于单弹簧关节，翅膀静止和下扑时，主副翼展开，当翅膀上扑时，在风的 作用下，外弹簧9被压缩，主翼弯折，减少了上扑的阻力，利于飞行，由于无内弹簧10的缓冲 作用，故翅膀展开时主副翼间冲击较大，所以当只有一个弹簧时，主副间要加较厚的弹性胶 片，减少主副翼间的冲击。参照附图11 12 副翼上的羽翼6由多组羽片拼合而成，羽片13上竖直设有一条羽轴17，羽轴17低 端与副翼翼骨2外侧固定，羽轴17中部与副翼翼骨2内侧之间设有支撑片16，使羽片13向 副翼翼骨2内侧产生轻微弧度，各羽片13之间相互紧密压合，羽片13和羽轴17分别采用 薄碳纤片和厚碳纤片制作。主翼上羽翼6的结构与实施例1主翼上羽翼6的结构相同。实施例3参照附图13 主、副翼上羽翼6的羽片13和羽轴17为一体，用弹纤维材料整体一次成型，羽轴 17在羽片13中轴一侧，羽片13有一定弧度。主、副翼连接关节3结构与实施例1相同。实施例4主、副翼连接关节3结构与实施例2相同。主、副翼上羽翼6的结构均与实施例1 中主翼上的羽翼6的结构相同。实施例5主、副翼连接关节3结构与实施例1相同。主、副翼上羽翼6的结构均与实施例1 中副翼上的羽翼6的结构相同。实施例5主、副翼连接关节3结构与实施例2相同。主、副翼上羽翼6的结构均与实施例2 中副翼上的羽翼6的结构相同。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式 的限制，所述羽片的4种结构在主、副翼上可根据需要任意组合安装。任何熟悉本专业的技 术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是 未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简 单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求扑翼机仿生翅膀，包括主翼翼骨(1)、副翼翼骨(2)和羽翼(6)，其特征在于主翼翼骨(1)与副翼翼骨(2)之间通过主副翼连接关节(3)活动连接，主、副翼翼骨(1、2)上固定有羽翼(6)，羽翼(6)由多组羽片(13)拼合而成，主、副翼翼骨(1、2)与羽翼(6)连接处外侧覆盖有主、副翼覆羽(4、5)，主副翼连接关节(3)由外关节(7)、内关节(8)、连接轴(11)和轴承组成，外关节(7)固定在副翼翼骨(2)下方，内关节(8)固定在主翼翼骨(1)下方，外关节(7)和内关节(8)通过连接轴(11)和轴承活动连接。
2.根据权利要求1所述的扑翼机仿生翅膀，其特征在于所述连接轴(11)左右两侧分 别设有外弹簧(9)和内弹簧(10)，内、外弹簧(10、9)通过内、外关节(8、7)上对应设置的弹 簧定位柱(12)固定。
3.根据权利要求1所述的扑翼机仿生翅膀，其特征在于所述连接轴(11)靠近副翼翼 骨(2)的一侧设有外弹簧(9)，外弹簧(9)通过内、外关节(8、7)上对应设置的弹簧定位柱 (12)固定。
4.根据权利要求1所述的扑翼机仿生翅膀，其特征在于所述羽片(13)左右两侧分别 固定有薄碳纤片(14)和厚碳纤片(15)，两片羽片(13)相互叠压，薄碳纤片(14)下端固定 在翼骨内侧，厚碳纤片(15)下端固定在翼骨外侧，第一片羽片的厚碳纤片(15)与第二片羽 片的薄碳纤片(14)在中下端固定，使羽片与羽片之间压合紧密。
5.根据权利要求1所述的扑翼机仿生翅膀，其特征在于所述羽片(13)左右两侧分别 固定等长的薄碳纤片，右侧薄碳纤片比左侧薄碳纤片宽，各条薄碳纤片下端均固定在翼骨 夕卜侧，羽片(13)内侧加设有支撑片(16)，支撑片(16)为一条比右侧薄碳纤片稍短且厚、窄 的碳纤片，下端固定在翼骨内侧，上端与右侧薄碳纤片粘接固定，各羽片(13)之间相互紧密压合。
6.根据权利要求1所述的扑翼机仿生翅膀，其特征在于所述羽片(13)上竖直设有一 条羽轴(17)，羽轴(17)低端与翼骨外侧固定，羽轴(17)中部与翼骨内侧之间设有支撑片 (16)，各羽片(13)之间相互紧密压合。
7.根据权利要求6所述的扑翼机仿生翅膀，其特征在于羽轴(17)与羽片(13)为一 体，用弹性碳纤维材料整体压制成型，或羽片(13)和羽轴(17)分别采用薄碳纤片和厚碳纤 片制作。
8.根据权利要求6所述的扑翼机仿生翅膀，其特征在于羽轴(17)设在羽片(13)中 轴一侧。
9.根据权利要求1、4或5所述的扑翼机仿生翅膀，其特征在于羽片(13)采用尼龙布 制作。
10.根据权利要求1所述的扑翼机仿生翅膀，其特征在于主、副翼翼骨(1、2)上，分别 安装不同结构的羽翼(6)。
专利摘要扑翼机仿生翅膀，属于航空仿生飞行器技术领域，具体涉及一种可应用于各种扑翼机的扑翼机仿生翅膀。其特征在于主翼翼骨(1)与副翼翼骨(2)之间通过主副翼连接关节(3)活动连接，主、副翼翼骨(1、2)上固定有羽翼(6)，羽翼(6)由多组羽片(13)拼合而成，主、副翼翼骨(1、2)与羽翼(6)连接处外侧覆盖有主、副翼覆羽(4、5)，主副翼连接关节(3)由外关节(7)、内关节(8)、连接轴(11)和轴承组成，外关节(7)固定在副翼翼骨(2)下方，内关节(8)固定在主翼翼骨(1)下方，外关节(7)和内关节(8)通过连接轴(11)和轴承活动连接。该扑翼机仿生翅膀结构简单、制作成本低、仿生效果好，飞行能力强。
文档编号B64C33/02GK201633923SQ20102014882
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月31日 优先权日2010年3月31日
发明者杨绍河 申请人:杨绍河