专利名称：循环扑翼飞行器的制作方法
技术领域：
本发明属于机械制造技术领域，具体的说本发明涉及一种飞行器。
背景技术：
人类现有飞行器主要是依靠螺旋桨及固定翼产生空气动力及升力，其飞 行原理及技术方案主要是以马格努斯理论为基础的气动模式。但事实上，还 有一种空气动力模式往往被忽略，那就是向鸟类、昆虫、蝙蝠一样自由飞翔 所依靠的扑翼气动模式。科学研究表明，鸟类、昆虫、蝙蝠的飞行效率远远 高于人类现有飞行技术，它们可以消耗极小的能量飞得更高更远，由此证明 扑翼气动模式在一定条件下大大优于以马格努斯理论为基础的气动模式。自 古以来，人类一直没有停止对扑翼飞行器的研究和探索的脚歩，但由于未能 从本质上了解掌握鸟类的飞行机理，而仅仅是对鸟类飞行的表面现象的简单 盲目的模仿，因而对扑翼机的研究一直没有长足进展。其原因是在模仿鸟类 飞行技能的同时也模仿了鸟类飞行的不足和缺陷，诸如，鸟类在上抬翅膀时 也消耗了一定能量，产生了空气阻力即负升力，抵消了上升力，以及在扑翼 过程中产生的机械疲劳、惯性耗能等等。
多年以来，本发明人一直致力于对扑翼气动模式及扑翼飞行器的研究和 探索，通过对鸟类、昆虫、蝙蝠飞行行为的深入观察、分析和研究并经过多 次设计、改进和反复的模型试验，其目的就是要发明一种利用扑翼气动模式、 吸收鸟类、昆虫及蝙蝠飞行长处，摈弃其缺陷和不足，只循环向下扑打空气 的循环扑翼飞行器。本人曾于2007年发明了并己由国家专利局授予专利权的同类专利，名称为一种可以升降飞行的轮翼，专利号为200720094807.1。
发明内容
本发明要解决的技术问题是公开--种能够有效提高飞行器气动效率的循 环扑翼飞行器。
本发明飞行器由包括机体、控制机构、动力装置、输出轴和翼板构成， 动力装置装在机体上，机体两侧有对称的控制机构，控制机构由框架、主齿 轮、传动齿轮、翼齿轮和舵杆构成，主齿轮装在框架的中间位置，至少有两 个对称的传动齿轮与主齿轮啮合，传动齿轮装在框架上，每个传动齿轮又分 别与一个翼齿轮啮合连接，翼齿轮装在框架上，翼板通过翼轴与翼齿轮轴心 固定连接，动力装置通过输出轴与框架固定连接，并且输出轴与主齿轮轴心 滚动连接，输出轴上套有轴套，舵杆通过轴套连接主齿轮，翼轴与输出轴的
相交角度在15度至65度之间，翼齿轮与主齿轮的转速比为1: 2。
操作时，启动动力装置，使翼板绕主齿轮公转并通过翼齿轮轴心反方向 自转，以不同迎风角度扑打空气形成不对称气流，实现飞行器升空的循环扑 翼，调整舵杆，通过齿轮传动，能够调整翼板最大9()度迎风角的位置。
实验表明，由于翼板在绕主齿轮公转也可以做减速二分之一的自转，因 此，使翼板有规律地在公转的同时可以翻转方向，即当翼板循环向下转动时 翼板迎风角度及空气阻力达到了最大化；而当翼板循环向上转动时，翼板的
迎风角度及空气阻力达到了最小化，从而产生了垂直向下的不对称气流，其 反作用力实现飞行器的—匕升。翼轴与动力装置输出轴的相交的优选角度在25度至55度之间。 翼轴与动力装置输出轴的相交的最佳角度为45度。
为了使飞行器在飞行过程中保持平稳，在机体的头部装有反扭力平衡杆。 如图3所示，翼板在做逆时针转动时产生反方向自转及与主齿轮切线的 迎风角变化的过程。当翼板向下转动经过D、 E、 F点时，其迎风角最大，此 种情形相当于鸟类、蝙蝠向下扑打空气，而当翼板向上转动经过H、 A、 B点 时迎风角最小，甚至为0度，此种情形类似亍飞行专家蝙蝠向上抬翅膀縮小 迎风面积(事实上，此种解决方案已超越了蝙蝠)，由此产生垂直向下即重力 方向的不对称气流，其反作用力实现了飞行器上升。而当翼板经过C、 G点时， 均以45度迎风角做着与水平面接近的平行横向运动，也产生了一定的升力， 此种情形相当于大皇蜂前后扑打翅膀，虽然迎风角度较大，但并不会失速， 产生较大涡流，转化为升力。如图4所示，翼板转动的方向、位置与迎风角 变化过程的曲线，也说明了当翼板向下转时迎风角最大，当翼板向上转时迎 风角最小。
在机体外，两个对称安装的控制机构在高速旋转扑翼时，在中下方产生 合流，加大了中下方的空气密度，产生了升力，并增加了飞行器的稳定性。
通过调整控制舵杆，改变翼板扑打空气时的最大90度迎风角的位置可改 变不对称气流的方向，从而实现飞行器的前进或后退。如图5所示。当控制 舵杆将最大90度迎风角E点向下调整时，不对称气流作用方向发生改变，即 由垂直向下方向转为右下方向，其反作用力实现了飞行器在上升的同时也向 左行驶，也就是向前飞行。如图6所示，当调整舵杆将最大迎风角90度E点向上调整时，不对称气 流作用方向由垂直向下转为左下方向，其反作用力实现了飞行器上升的同时 也向后倒退。
当两组控制机构由一台发动机同轴驱动时，调整其中一侧控制机构翼板 的最大90度迎风角位置，由于飞行器 -侧的不对称气流方向发生改变，可实 现飞行器转向。
当两组扑翼机构均由独立的发动机驱动时，提高或减小其中一组扑翼机 构的转速，也可实现飞行器的转向。
本发明飞行器对鸟类、昆虫、蝙蝠的模仿达到了超越，即由上下扑翼创 造性的设计为循环圆周运动的扑翼，极大的提高了飞行器气动效率，实现了 飞行器原地升降、悬停、前进、倒退、转向，提高了飞行器的安全性、稳定 性和灵活性，也可以作为水中推进器，制造成本低，应用广泛。
图1为本发明示意图2为控制机构部分的剖视图3为飞行器上升过程时翼板运动状态图4为飞行器上升过程时翼板受力曲线图5为飞行器前进过程时翼板运动状态图6为飞行器后退过程时翼板运动状态图。
具体实施例方式
本发明机体l、控制机构2、动力装置3、输出轴4和翼板5构成，动力装置3装在机体1上，机体1两侧有对称的控制机构2，控制机构2由框架6、 主齿轮7、传动齿轮8、翼齿轮9和舵杆11构成，主齿轮7装在框架6的中 间位置，有两个对称的传动齿轮8与主齿轮7啮合，传动齿轮8装在框架6 上，每个传动齿轮8又分别与一个翼齿轮9啮合连接，翼齿轮9装在框架6 上，翼板5通过翼轴10与翼齿轮9轴心固定连接，动力装置3通过输出轴4 与框架6固定连接，并且输出轴4与主齿轮7轴心滚动连接，输出轴4上套 有轴套12，舵杆11通过轴套12连接主齿轮7，翼轴10与输出轴4的相交角 度为45度，翼齿轮9与主齿轮7的转速比为1: 2，在机体1的头部装有反扭 力平衡杆13。
权利要求
1、一种循环扑翼飞行器，其特征在于它由机体、控制机构、动力装置、输出轴和翼板构成，动力装置装在机体上，机体两侧有对称的控制机构，控制机构由框架、主齿轮、传动齿轮、翼齿轮和舵杆构成，主齿轮装在框架的中间位置，至少有两个对称的传动齿轮与主齿轮啮合，传动齿轮装在框架上，每个传动齿轮又分别与一个翼齿轮啮合连接，翼齿轮装在框架上，翼板通过翼轴与翼齿轮轴心固定连接，动力装置通过输出轴与框架固定连接，并且输出轴与主齿轮轴心滚动连接，输出轴上套有轴套，舵杆通过轴套连接主齿轮，翼轴与输出轴的相交角度在15度至65度之间，翼齿轮与主齿轮的转速比为1∶2。
2、 根据权利要求1所述的飞行器，其特征在于翼轴与动力装置输出轴的相交的角度在25度至55度之间。
3、 根据权利要求2所述的飞行器，其特征在于翼轴与动力装置输出轴的相交的角度为45度。
4、根据权利要求1、 2或3所述的飞行器，其特征在于机体 的头部装有反扭力平衡杆。
全文摘要
一种循环扑翼飞行器，属于机械制造技术领域，由机体、控制机构、动力装置、输出轴和翼板构成，动力装置装在机体上，机体两侧有对称的控制机构，控制机构由框架、主齿轮、传动齿轮、翼齿轮和舵杆构成，主齿轮装在框架的中间位置，至少有两个对称的传动齿轮与主齿轮啮合，每个传动齿轮又分别与一个翼齿轮啮合连接，翼板通过翼轴与翼齿轮轴心固定连接，动力装置通过输出轴与框架固定连接，并且输出轴与主齿轮轴心滚动连接，输出轴上套有轴套，舵杆通过轴套连接主齿轮。操作时，启动动力装置，使翼板绕主齿轮轴公转并通过翼齿轮轴心反方向自转以不同迎风角度扑打空气形成不对称气流，实现飞行器升空的循环扑翼。
文档编号B64C27/00GK101513933SQ20091006666
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月23日 优先权日2009年3月23日
发明者静 章 申请人:静 章