一种扑翼机用的翅膀及具有该翅膀的人力扑翼机的制作方法

本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种扑翼机用的翅膀及具有该翅膀的人力扑翼机。

背景技术：

一直以来，人们都渴望能像鸟一样有对翅膀进行自由的飞翔，于是各种飞行器应运而生。其中固定翼飞机、旋翼机早已获得了成功，并应用于人们的生活中。然而，扑翼飞行被认为是效率更高的飞行方式，而大自然中几乎所有飞行生物都采用扑翼式飞行似乎也印证了这点。但是，人们研究了这么多年扑翼机，却一直没有真正实现。

扑翼机是指机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器，又称振翼机。扑动的机翼不仅产生升力，还产生向前的推动力。目前，现有的扑翼机为了保证足够的提升力，通常离不开机械动力的辅助；极个别纯人工动力的飞行，虽也有了起飞，可又因机翼超大笨重，加上人体体能极限，终也不堪重负。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是提供了一种扑翼机用的翅膀及具有该翅膀的人力扑翼机，体小量轻、操作方便、安全可靠，能为扑翼机的升空提供足够大的推动力，使扑翼机实现扑翼式飞行。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种扑翼机用的翅膀，包括支架组件和机翼舱，所述支架组件设置于机翼舱的内部，以带动所述机翼舱上下来回扑动；所述机翼舱的正面和背面分别设有进气孔和排气孔，所述进气孔的直径大于排气孔的直径。

进一步的，还包括多个涵道风扇，多个所述涵道风扇固定于支架组件上，且贯穿所述机翼舱的正面和背面中的至少一面；每个所述涵道风扇之间均通过支架组件连接。

进一步的，多个所述涵道风扇沿机翼舱的长度方向和高度方向呈直线均匀分布。

进一步的，各个所述涵道风扇的出风口所对的机翼舱上分别均匀的设有多个进风孔。

进一步的，所述涵道风扇包括风扇轴和连接线，所述风扇轴上设有回力装置，所述连接线与风扇轴连接，以拉动所述风扇轴使其转动。

进一步的，还包括多个浮力袋，多个所述浮力袋分别固定于支架组件上。

进一步的，所述支架组件包括支撑主杆、机舱架和操纵线索，所述支撑主杆用于带动机翼舱上下来回扑动，所述机舱架成桁架结构布设于支撑主杆的周围；所述操纵线索通过拉锁环沿支撑主杆的长度方向固定。

进一步的，所述支架组件还包括支撑副杆，所述支撑主杆和支撑副杆的一端固定连接，另一端顺次通过多个拉力簧连接。

进一步的，该翅膀的材质为轻型结构材料，所述轻型结构材料包括塑料、木材或金属中的一种或几种组合。

本实用新型还提供了一种人力扑翼机，包括对称设置的两个如上所述的扑翼机用的翅膀，两个所述翅膀之间通过背带包可拆卸的连接。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有以下有益效果：本实用新型的扑翼机用的翅膀包括支架组件和机翼舱，支架组件设置于机翼舱的内部，以带动机翼舱上下来回扑动；机翼舱的正面和背面分别设有进气孔和排气孔，进气孔的直径大于排气孔的直径。该扑翼机用的翅膀及具有该翅膀的人力扑翼机具有体小量轻、操作方便、安全可靠等特点，在机翼舱上下来回扑动时，机翼舱的正面和背面的内外空气分别形成的空气对流之间具有压力差，从而为该翅膀提供足够的提升力，当使用者在原地或助跑中操纵该人力扑翼机的翅膀上下扑动时，由空气对流形成的压力差产生的提升力与阻力差产生的提升力相结合，使得该人力扑翼机能利用足够的提升力带动使用者升空，从而实现人力扑翼式飞行；并且，该翅膀与背带包之间、以及翅膀的各组件之间均为可拆卸式连接，因此可以便于快速组装和拆卸，以便于携带和运输；此外，该扑翼机用的翅膀及具有该翅膀的人力扑翼机的制造成本较低，经济实惠，适用于不同人群，是一种可作为出行工具或运动娱乐使用的飞行棋，其具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型实施例的人工扑翼机的正面的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的人工扑翼机的背面的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的扑翼机用的翅膀的正面的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的扑翼机用的翅膀的背面的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的涵道风扇的结构示意图；

图6为本实用新型实施例的架体结构的结构示意图；

图7为本实用新型实施例的支撑主杆的分拆示意图；

图8为本实用新型实施例的支撑主杆的组装示意图；

图9为本实用新型实施例的支撑副杆的一种组装示意图；

图10为本实用新型实施例的支撑副杆的另一种组装示意图；

图11为本实用新型实施例的固定锁的安装示意图。

其中，1、机翼舱；2、机舱架；3、支撑主杆；4、涵道风扇；5、背带包；6、浮力袋；7、操纵线索；8、手臂固定环；9、连接线；10、身体固定带环；11、支撑副杆；12、拉力簧；13、卡锁；14、拉索环；15、固定栓；16、进气孔；17、装饰品；18、输气孔；19、脚带固定环；20、脚带；21、走线管；22、进风孔；23、连线孔；24、回力装置；25、排气孔；26、固定锁；27、螺丝孔；28、密封垫；29、固定螺丝；30、固定沿；31、安装口；32、固定连接控制装置；33、固定环带；34、固定环孔；35浮力袋沾系区；36、螺纹头；37、螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实施例所述的扑翼机用的翅膀及人工扑翼机的各个组件均为可拆卸结构，以便于拆装和运输，运输时可以将该翅膀自人工扑翼机上拆下折叠后，放入家用轿车内运输。

如图1所示，该扑翼机用的翅膀包括支架组件和机翼舱1，支架组件设置于机翼舱1的内部，以带动机翼舱1上下来回扑动，本实施例中，以使用者穿戴该人力扑翼机时，使用者面向的方向为前方，则翅膀与使用者同向为机翼舱1的正面，反向为机翼舱1的背面；机翼舱1的正面和背面分别设有进气孔16和排气孔25，进气孔16的直径大于排气孔25的直径，在机翼舱1上下来回扑动时，机翼舱1的正面和背面的内外空气分别形成的空气对流之间具有压力差，从而为该翅膀提供足够的提升力，当使用者在原地或助跑中操纵该人力扑翼机的翅膀上下扑动时，由空气对流形成的压力差产生的提升力与阻力差产生的提升力相结合，使得该人力扑翼机能利用足够的提升力带动使用者升空，从而实现人力扑翼式飞行。

为了保证机翼舱1内部有合适的空间产生空气对流，优选机翼舱1 的正面和背面之间的距离为10～20cm，进一步优选为12cm。本实施例的机翼舱1为倒置的梯形，其上边长大于下边长，有益于机翼舱1上的各个部件设置并有效扩大机翼舱1的正面和背面与空气的接触面积；除了梯形外，机翼舱1也可以为其他形状，只要满足和翅膀形状接近，能够减少空气阻力即可。为了美观，以机翼舱1靠近使用者身体的一侧为内侧，反之为外侧，在机翼舱1的外侧端部和机翼舱1的下方分别设有装饰品17，使得该翅膀整体为三角蝙蝠形，也可以设计为其他外形，该外形设计也应当以减少空气阻力为主。优选该机翼舱1的最大长度与最大高度之比为6:5～9:5，本实施例中，该机翼舱1的最大长度优选为1.2～1.8m，进一步优选为1.5m；该机翼舱1的最大高度为1.0m～1.4m，进一步优选为1.1m。

本实施例中，机翼舱1的正面均匀的分布有多个进气孔16，背面均匀的分布有多个排气孔25，进气孔16的直径优选为5～20mm，排气孔25的直径优选为2～8mm，应满足机翼舱1的进气孔16的直径大于排气孔25的直径，从而使进入机翼舱1的空气比排出的空气多，在机翼舱1的上下形成阻力差，且由于进气孔16和排气孔25的直径不同，当通过固定在支撑主杆3上的操纵线索7拉动支架组件时，机翼舱1能够由人力控制上下来回扑动，在扑动时会导致机翼舱1的正面和背面的内外空气分别形成的空气对流之间具有压力差，从而为该翅膀提供足够的提升力，与机翼舱1上下形成的阻力差产生的提升力相结合，可以使得人力扑翼机更易升空。

如图2所示，为了确保具有该翅膀的人力扑翼机能够获得升空所需的更大的提升力，优选该翅膀还包括多个涵道风扇4，多个涵道风扇4固定于支架组件上，且贯穿机翼舱1的正面和背面中的至少一面，即是说，多个涵道风扇4可以安装于机翼舱1的正面，也可以安装于机翼舱1的背面，或者在机翼舱1的正面和背面均安装有多个涵道风扇4，利用涵道风扇4的快速运转可以形成反推力，使机翼舱1获得更多的提升力。

如图3和图4所示，每个涵道风扇4之间均通过支架组件连接，优选多个涵道风扇4沿机翼舱1的长度方向和高度方向呈直线均匀分布，以保证该翅膀升空时的平衡性和可靠性，本实施例中，支架组件上由上至下布设有两排涵道风扇4，由上数第一排中有三个涵道风扇4，第二排有两个涵道风扇4，两排涵道风扇4分别沿水平方向和竖直方向呈直线均匀分布；各个涵道风扇4的出风口所对的机翼舱1上分别均匀的设有多个进风孔22，以使风扇的两面均形成空气对流，由于涵道风扇4的上下的风压不同，导致涵道风扇4的正面和背面形成的空气对流形成压力差，当机翼舱1向前扑动时，涵道风扇4转动对机翼舱1产生反推力，助其升空，当机翼舱1向后扑动时，涵道风扇4由于惯性其顺向转动变弱甚至停止，但是机翼舱1的下一次向前扑动很快到来，从而促使涵道风扇4不断产生反推力。

如图5所示，涵道风扇4包括风扇轴和连接线9，风扇轴上设有回力装置24，连接线9与风扇轴连接，以拉动风扇轴使其转动，优选连接线9的一端与风扇轴连接，另一端固定在支架组件的操纵线索7上，使用者在通过操纵线索7控制机翼舱1上下扑动时，还可以同时通过拉动连接线9而使多个涵道风扇4同时转动，从而将机翼舱1正面和背面的压力差产生的提升力、与涵道风扇4转动产生的反推力相结合，使得该人力扑翼机具有更加充足的提升力。优选涵道风扇4为圆锥体，使得涵道风扇4在旋转中能形成更大的反推力，其最大外径优选不超过25cm，高度不超过18cm。

此外，还可以在机翼舱1的背面增加一组镙旋浆叶片，螺旋桨叶片连接有连接线9，拉动连接线9时即可拉动螺旋桨叶片转动，从而进一步提升扑翼机的上升力。

为了进一步增加该人力扑翼机的升空提升力，优选该翅膀还包括多个浮力袋6，多个浮力袋6分别固定于支架组件上，使得机翼舱1在上下来回扑动时，其正面和背面能产生浮力差，为人工扑翼机的升空补入更多的上升力，使其更易于升空；进一步优选多个浮力袋6分别固定在任意两个涵道风扇4之间。在每个浮力袋6内均填充有充足的轻气体，如氢气等，可沾系在机翼舱1的正面和/或背面上以进一步辅助提升其上浮力，浮力袋6的大小、规格及安装位置以不影响机翼舱1上的进气孔16和排气孔25、以及与不会阻碍其它设备操作为宜，沾系的浮力袋6的数量通常为每个翅膀上设有3～5个，也可以不加装浮力袋6，浮力袋6越多起飞越易。浮力袋6上设有浮力袋6输气孔1818，以便加装轻气体。

如图6、图7和图8所示，为了确保翅膀的扑动动作顺畅，且在升空时能够为机翼舱1提供可靠的支撑作用，优选支架组件包括支撑主杆3和机舱架2，支撑主杆3用于带动机翼舱1上下来回扑动，机舱架2成桁架结构布设于支撑主杆3的周围；支撑主杆3的两端分别设有拉锁环14，用于固定操纵线索7，使用者可以通过拉动操纵线索7而控制翅膀的扑动幅度，当两个翅膀组合在一起时，由于两个翅膀的结构为对称设置，特别是两个翅膀的支架组件上固定的涵道风扇4的位置和数量均对称设置，且优选对称位置上的两个涵道风扇4之间通过连接线9连接，进一步优选在两个翅膀之间通过连线孔23设有走线管21，连接线9设置于走线管21内，连接线9的两端分别连接两个翅膀上对应位置的涵道风扇4。因此，使用者借助操纵线索7能同时拉动连接线9，从而使使用者既可以同时拉动两个翅膀做同频率的上下来回扑动，也可以同时改变两个翅膀的对称位置上的两个涵道风扇4之间的距离差，使两个对称位置的风扇分别作对向转动，从而分别形成反推力推动翅膀向上升空，其工作原理与鸟类飞行时翅膀扇动的原理类似。优选操纵线索7与涵道风扇4的连接线9均为细钢丝绳，以保证其结实可靠。

本实施例中，在涵道风扇4的中部和底部外沿均设置有螺丝孔27和固定沿30，该固定沿30通过固定螺丝29固定有密封垫28，并利用固定螺丝29和螺丝孔27锁紧配合从而使涵道风扇4的边缘与机翼舱1之间密封连接。在与涵道风扇4的底部相对的机翼舱1上设置有进风孔22和用于与机舱架2固定的螺丝孔27，以保证涵道风扇4的推力发挥与安全运行。除了选用本实施例的涵道风扇4外，也可使用涡轮增压风扇或其它类风扇，只要通过拉动具有强劲地反推力且重量轻的风扇就可作为优选。此外，将本实施例的翅膀应用在以机械力源或电源为动力的扑翼机上也可适用，只需要将涵道风扇4的转轴与机械力源或电源连接即可。

如图9所示，本实施例的支架组件还包括支撑副杆11，支撑主杆3和支撑副杆11的一端固定连接，另一端顺次通过多个拉力簧12连接，使用者通过拉动支撑副杆11带动支撑主杆3上下来回扑动，可以有效节省人力。本实施例的支撑主杆3的端部设有螺纹孔37，可与另一个翅膀上的支撑主杆3螺纹连接，两个翅膀的支撑主杆3的螺纹孔37分别与连接杆的螺纹头36锁紧连接，组合后的两个翅膀的支撑主杆3能够共同承担起两侧机翼舱1的重量使其平衡，且使用者稍作拉动即可使机翼舱1向下弯曲，使用者拉拽时两个支撑主杆3的弯曲度应不低于平行线下45°。本实施例中，优选两个翅膀组合后的长度应不超过两个翅膀的机翼舱1与人体的宽度之和，本实施例的组合后的两个支撑主杆3和连接杆的总长度为3.4m，其中，每个支撑主杆3的长度为1.4米，连接杆为0.6m，在支撑主杆3上沿其长度方向设有多个手臂固定环8，每个手臂固定环8与支撑主杆3垂直设置，以便于使用者的手臂从中穿过，在连接杆上固定有用于固定使用者身体的身体固定带环10。

支撑主杆3可以为无弯曲度的硬杆，与支撑副杆11用拉力簧12连接使用，这样通过操纵线索7拉动支撑副杆11而带动支撑主杆3可以有效节省人工用力。使用支撑主杆3或硬质的支撑副杆11还可增加杆子的上仰度，以更有效保证人工扑翼机的快速起飞。上述的上仰度通常不超过45度，避免影响机翼舱1、涵道风扇4与浮力袋6作用的发挥。增加上仰度在制杆时可直接制定，也可在支撑主杆3靠人体端位置增加有仰度的固定连接控制装置32，如图10所示，该固定连接控制装置32类似于开口向上的固定套环，在此不作赘述。支撑主杆3、支撑副杆11和操纵线索7中的一个部件或几个部件的两端均设有拉索环，通过拉锁环14固定操纵线索7，以便于通过对操纵线索7的拉拽来操纵两侧机翼舱1完成翅膀的扑动。

如图6所示，机舱架2和支撑主杆3构成的架体结构能为机翼舱1和涵道风扇4提供可靠的依托支撑，该组合而成的架体结构随安装的涵道风扇4的数量增加而增加。在该架体结构中，任意一个十字形连接处均可以用于固定安装一个涵道风扇4，且每一个涵道风扇4优选地通过该十字形连接板作以加固依托，该连接板的结构为圆形或扁方形。机舱架2每一个十字形连接处均设置有螺丝孔27，以作自身加固、以及该架体结构分别与机翼舱1和涵道风扇4之间加固使用，也可采用胶水、沾接和捆绑等方式加固。

在机舱架2靠内(靠近使用者)的边缘设置有固定栓15，以作为与背带包5和脚带20连接固定使用。机舱架2上还设置有固定环带33，可用于连接手臂固定环8，并可与操纵线索7替换使用，以实现多功能操作。

如图3、图4和图6所示，为了确保涵道风扇4在支架组件上的可靠安装，优选在机翼舱1的至少一面设有安装口31，优选地，机翼舱1在分别与机舱架2和涵道风扇4的连接处均设有螺丝孔27，且机翼舱1分别与机舱架2和涵道风扇4之间通过固定沿30、密封垫28和固定螺丝29中的一种或几种组合密闭连接，利用螺丝孔27为该密封连接处提供良好的密封连接力。机翼舱1、机舱架2与涵道风扇4之间的密闭连接也可采用胶水或沾接等方式加以密闭。机翼舱1的正面和背面同时设置了固定环孔34，以便于固定环带33从中穿过并与手臂固定环8连接，在机翼舱1的正面和背面还分别设有多个浮力袋沾系区35，以便浮力袋6沾系在机翼舱1的外表面上。

如图11所示，为了便于组装该翅膀，优选机翼舱1为可开合结构，在机翼舱1的正面和背面的连接处分别设有多个固定锁26，以使机翼舱1的正面和背面之间锁定密闭。

需要说明的是，当机翼舱1能承担快捷起飞时可不加装涵道风扇4，当机翼舱1和涵道风扇4能承担快捷起飞时可不加装浮力袋6；当两侧机翼舱1各加装一个涵道风扇4能承担快捷起飞时可不加装第二个涵道风扇4，当两侧机翼舱1各加装一个浮力袋6能承担快捷起飞时可不加装第二个浮力袋6，因为人的体重不尽相同，通常是两侧机翼舱1各加装五个涵道风扇4，不加装浮力袋6为宜。

本实施例中，优选该翅膀的材质为轻型结构材料，轻型结构材料包括塑料、木材或金属中的一种或几种组合，如本实施例中，机翼舱1的材质可采用PV耐力板，其厚度不超过2mm，支撑主杆3可采用高韧性玻璃纤维或碳素材质或两者组合；固定螺丝29和固定栓15可采用塑料材质。组装好的人力扑翼机的总重量最大不超过20kg为宜，通常为8～15kg。

本实施例提供的人力扑翼机包括对称设置的两个如上所述的扑翼机用的翅膀，两个翅膀之间通过背带包5可拆卸的连接。背带包5为该人力扑翼机的承重装置，与机舱架2的固定栓15连接，且为可拆卸结构，类似于常见的背带包5，故而在此不作过多赘述。除了采用背带包5固定连接两个翅膀外，也可采用身体固定带环10与卡锁13作简易连接承重，或无过渡直接由两个翅膀的支撑主杆3直接连接来承重。在两个翅膀的机翼舱1的下部分别设有脚带固定环19或脚带20，以使使用者的下肢在飞行时便于放置，从而减少飞行时的空气阻力，利于高效飞行。该脚带固定环19或脚带20的原理类似汽车安全带，故而在此不作过多赘述。

需要指出的是，上述的人工动力扑翼机的外形、材质、规格尺寸的限定只是优选方式，在此，并不做限制。

综上所述，本实施例的扑翼机用的翅膀包括支架组件和机翼舱1，支架组件设置于机翼舱1的内部，以带动机翼舱1上下来回扑动；机翼舱1的正面和背面分别设有进气孔16和排气孔25，进气孔16的直径大于排气孔25的直径。该扑翼机用的翅膀及具有该翅膀的人力扑翼机具有体小量轻、操作方便、安全可靠等特点，在机翼舱1上下来回扑动时，机翼舱1的正面和背面的内外空气分别形成的空气对流之间具有压力差，从而为该翅膀提供足够的提升力，当使用者在原地或助跑中操纵该人力扑翼机的翅膀上下扑动时，由空气对流形成的压力差产生的提升力与阻力差产生的提升力相结合，使得该人力扑翼机能利用足够的提升力带动使用者升空，从而实现人力扑翼式飞行；并且，该翅膀与背带包5之间、以及翅膀的各组件之间均为可拆卸式连接，因此可以便于快速组装和拆卸，以便于携带和运输；此外，该扑翼机用的翅膀及具有该翅膀的人力扑翼机的制造成本较低，经济实惠，适用于不同人群，是一种可作为出行工具或运动娱乐使用的飞行棋，其具有广阔的应用前景。

本实用新型的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。