[发明专利]以摇翼方式飞行的扑翼机

说明书

一、技术领域

本发明涉及飞行器，特别是一种以摇翼方式飞行的扑翼机。

二、背景技术

人类一直梦想自己能够有一双鸟的翅膀，能够自由的在天空翱翔。在飞机发明的100年来，人们尽管已经比鸟儿飞的更快，飞的更远，飞的更高，但是却远远没有能够象鸟儿那样高效灵活的飞行。这是因为人类至今没有造出象鸟儿那样可以灵巧的随意上下扑动的翅膀。

因为材料、动力等多方面的因素限制，人类在扑翼机的研制上虽然进行了大量的探索，但是至今没有找到合适的机械方式来模拟鸟儿的翅膀运动。同时也难以制作出羽毛那样结构坚韧却极其轻巧的羽翼材料。这些困难使扑翼机的梦想难以实现。

随着材料科学的进步，现在已经拥有大量的钛合金和炭纤维复合材料等高强轻质材料。如果在鸟儿飞行原理方面进行进一步研究，相信真正载人实用的扑翼机很快就能被发明制造出来。

鸟类的每一只翅膀，都由数十条肌肉通过大脑分别控制，能够自如的调节以适应千变万化的飞行状态。这是一个极其复杂的系统，人类还远远无法模仿它们的全部动作。在目前科技水平情况下，想充分模拟鸟儿的飞行动作是不现实的。但是，能否通过科学的观察总结，归纳出鸟儿飞翔中起到最重要的几个动作呢？

通过大自然和录像资料中观察到，鸟儿飞行时翅膀的运动，是由一连串的曲线形成的连续动作。其中大型鸟类还会有一个停顿的滑翔动作，这是在飞行负荷较小时的省力模式。

根据空气动力原理和观察结果，对鸟儿的基本飞行动作进行归纳分解，发现可以归纳为四个行程。

1、下扑阶段——翅膀展开向后下方扑动，羽毛平铺以达到最大的风阻而产生最大的升力与前进推力的合力。此合力的方向同时决定着飞行的升降与前进方向。在两个翅膀的扑动方式不相同时，会产生转向和倾侧。

2.后收阶段——完成下扑之后，羽翼向后收起以减小阻力。

3.提升阶段——羽翼向后收起后向上提升，羽毛侧倾在羽毛间形成缝隙，以最大限度的减少提升翅膀的阻力。

4.前伸阶段——翅膀向前伸展，达到(1)阶段之前的初始状态。大型鸟类在这个阶段的最后，可将翅膀完全伸展，形成滑翔的机翼状态，以达到节省能量的目的。

所有鸟类，包括蝙蝠等在内，都由同样的飞行原理支配着。这四个基本动作，经过理论分析完全可以实现飞行。同时，观察总结到：在上述四个动作中，(2)(3)(4)都是简单的辅助动作，只有(1)含有飞行升力、推力、转向力(X、Y、Z三轴)的控制。

将无数个连续动作的组合，通过观察分析简化为四个基本动作，机械模拟就比较容易实现了。

另一方面，船舶在水面上做两维运动，它需要的只是推力，在人工情况下，它只需要用橹来驱动就可，橹的中段被绳索和木枵固定在船尾直立的短木桩上，橹的后半段就打一个弯后入进水里。橹尾被削成扁平的，象一支窄窄的船浆。人摇动起来，橹尾就像鱼尾在水中摆。除了左右行程之间的转向之外。橹的推进面始终在水中，不需要象船浆那样提出来转换用功方向，橹的所有运动轨迹几乎都用来划水做功，橹身自己的弯度为橹尾的做功方向给出了合适的力点，转换用力方向时会产生一个角度的突变，而这些都是顺势而成的。

当将橹柄进行圆周摇动的时候，圆周的前半周看到了橹尾的平面象翅膀一样产生了升力和推力的合力。而圆周的后半周由于橹尾自己重量的下垂，是顺风而行的，这就是说，翅膀的下扑阶段阻力最大，而上升阶段阻力最小。

橹在空中画出圆锥形的同时，橹身是摇动运动，不绕自轴转动。于是，橹在空气中轻轻摇动起来，一种与莱特兄弟发明的固定翼飞行器和西科斯基发明的旋翼飞行器完全不同的第三者出现了。因此，将鸟飞行的状态和橹使用的情况结合起来创造出一种供人们空中方便飞行用的飞行器，并不是空想，是完全可能的。

三、发明内容