[发明专利]昆虫仿生扑翼飞机

说明书

本设计是一种机械装置，其主要部分如附图1的（1）机身，（2）扑翼机构，（3）变速箱，（4）发动机组，（5）逆转螺旋桨，（6）调平螺旋桨，（7）行走机构，（8）围裙机构等。

机身是用复合材料制成的壳体，内部有加强筋，机身前部带窗户的上半部分在必要时可以脱开飞走，以便使人能在紧急时自舱内跳出。机身的下半部分呈船形，其内外行走机械联结的部分都是密封元件，使必要在水中作短时停留时不致漏水。机体下半部分的中段开有大孔，这个大孔可由两半球形布袋在驾驶员操纵之下打开或封闭。一般起飞或降落时此孔打开，围裙放下，由逆转螺旋产生的强大气流自围裙下沿向四周逸出，因气流方向发生90度改变，可在机身下部和围裙内部的空间产生压力而将飞机托起。机身设计的比较胖大，目的是增大承托面积，以便得到较大的举托力量。在空中飞行时围裙上收，机体下部开孔封闭。此时逆转螺旋桨产生的强大气流则又折向后舱向后排出，因气流动量方向的变化又产生使飞机向前的推力，这和喷气发动机的推进原理是一致的，但在起飞时逆转螺旋桨只产生托举力而不产生向前的推力，这时向前的推力主要由扑翼产生的。

扑翼共四片，每片由内段和外段两部分合成，内外段由两个螺栓在其翼梁上连结，当抽出一个连结螺栓时，内外段便可以折叠。在说明书附图1上是折叠的形式，而在附图2上则是展开的形式。在起落及飞行中扑翼都是展开的，只是当作汽车在公路或街道行驶时才将扑翼向后折叠。每片扑翼只有一根主粱，也分内外两段，由炭素纤维和树脂胶粘合而成。根部粗逐步向外变细，断面中间为空心正圆，而且外圆则略呈椭圆形，以加强其抗弯强度。

扑翼片的靠前缘的前半部分因有肋片加强而比较强直，而后缘部分则较柔软而能够变形这样上下扑动时都能得到向前的推力。扑翼的蒙皮为炭素纤维布涂以树脂胶。属薄膜性质。

扑翼粱的根部用两个螺栓与扑翼摇杆相连结。作动扑翼摇杆的是凸轮机构，四个扑翼摇杆由四个凸轮作动，凸轮的外形如附图3，凸轮共四个，两种对称规格，分别装在两根带花键的凸轮轴上，安装时四个凸轮左右对称，前后对称，在附图4上（1）为凸轮轴，左右共两根，图上只画左边的一根，左右对称安装。当凸轮转动时作动滚轮（3），每个凸轮作动一个滚轮。滚轮在扑翼摇杆座（4）上转动，而扑翼摇杆座则又在滚轮粱（5）上转动。粱（5）共两根，左右对称安装。两粱左右联结成一体（联结件图上未画出）。扑翼联杆（6）通过套（7）装入摇杆座（4）尾部的槽道内，槽道允许套（7）作小的移动。（8）为碟形弹簧座，（9）为碟形弹簧组。碟形弹簧左右各一组，通过粱（5）常把滚轮压靠在凸轮上当凸轮（1）被驱动时，扑翼摇杆便在凸轮作动下绕轴（10）上下按既定规律扑动，前后凸轮在两拨叉（11）动作下可互相靠拢或分开，当凸轮相互靠拢时扑翼振幅加大，当逐步离开时扑翼振幅逐步减至零。拨叉的靠拢与分开是由反正扣丝杠（12）作动的。而反正扣丝杠（12）则通过链轮（13）受驾驶员操纵的。

扑翼不但能绕轴（10）上下扑动，而且在不大角度内有可向前或向后扑动，如此扑翼能产生向前的推力和向后的阻力，这在起飞和降落时是必要的。扑翼也能前缘朝下旋转90度以便能向后收折。因轴（10）是装入前后两个锥形齿轮内，这两个锥形齿轮又在扇形齿轮（14）.（15）作动下可以旋转，因而可用以改变前后扑翼的角度。

四片扑翼不但能同时旋转使迎角同时增大或减小，而前边两片扑翼和后边两片扑翼可以差动旋转，左边两片扑翼和右片两片扑翼也可以差动旋转，这是飞机转弯所必须的。完成这些差动的机构是蜗轮蜗杆机构。

前扇形锥齿轮固定在套轴（16）上而后扇形齿（15）则固定在心轴（17）上，心轴与扇形蜗轮（18）固定，轴套与带有绳轮的蜗轮壳（19）固定。当绳轮被带动使蜗轮蜗杆一同转动时，扑翼只改变迎角，前后扑翼不产生差动。但当蜗轮（20）被在操纵之下旋动时，心轴（17）与套轴（16）便发生差动，因而使前后翼片产生不同迎角而产生不同的升力，借此可调解飞机的水平姿势。但当起飞与降落时飞机无大的前进速度，其飞机水平姿势的调节是靠尾部调平螺旋桨起作用的。

图上只画出凸轮箱（21）的左半部分，凸轮箱中装的机构左右对称，而且左右蜗杆（20）通过绳轮（图中未画出）同步动作，因此前翼片与后翼片左右能同时改变迎角。前后翼片的升力分布又可借差动可以调节。