專利名稱：循環(huán)撲翼飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，具體的說本發(fā)明涉及一種飛行器。
背景技術(shù)：
人類現(xiàn)有飛行器主要是依靠螺旋槳及固定翼產(chǎn)生空氣動(dòng)力及升力，其飛 行原理及技術(shù)方案主要是以馬格努斯理論為基礎(chǔ)的氣動(dòng)模式。但事實(shí)上，還 有一種空氣動(dòng)力模式往往被忽略，那就是向鳥類、昆蟲、蝙蝠一樣自由飛翔 所依靠的撲翼氣動(dòng)模式。科學(xué)研究表明，鳥類、昆蟲、蝙蝠的飛行效率遠(yuǎn)遠(yuǎn) 高于人類現(xiàn)有飛行技術(shù)，它們可以消耗極小的能量飛得更高更遠(yuǎn)，由此證明 撲翼氣動(dòng)模式在一定條件下大大優(yōu)于以馬格努斯理論為基礎(chǔ)的氣動(dòng)模式。自 古以來，人類一直沒有停止對(duì)撲翼飛行器的研究和探索的腳歩，但由于未能 從本質(zhì)上了解掌握鳥類的飛行機(jī)理，而僅僅是對(duì)鳥類飛行的表面現(xiàn)象的簡單 盲目的模仿，因而對(duì)撲翼機(jī)的研究一直沒有長足進(jìn)展。其原因是在模仿鳥類 飛行技能的同時(shí)也模仿了鳥類飛行的不足和缺陷，諸如，鳥類在上抬翅膀時(shí) 也消耗了一定能量，產(chǎn)生了空氣阻力即負(fù)升力，抵消了上升力，以及在撲翼 過程中產(chǎn)生的機(jī)械疲勞、慣性耗能等等。
多年以來，本發(fā)明人一直致力于對(duì)撲翼氣動(dòng)模式及撲翼飛行器的研究和 探索，通過對(duì)鳥類、昆蟲、蝙蝠飛行行為的深入觀察、分析和研究并經(jīng)過多 次設(shè)計(jì)、改進(jìn)和反復(fù)的模型試驗(yàn)，其目的就是要發(fā)明一種利用撲翼氣動(dòng)模式、 吸收鳥類、昆蟲及蝙蝠飛行長處，擯棄其缺陷和不足，只循環(huán)向下?lián)浯蚩諝?的循環(huán)撲翼飛行器。本人曾于2007年發(fā)明了并己由國家專利局授予專利權(quán)的同類專利，名稱為一種可以升降飛行的輪翼，專利號(hào)為200720094807.1。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是公開--種能夠有效提高飛行器氣動(dòng)效率的循 環(huán)撲翼飛行器。
本發(fā)明飛行器由包括機(jī)體、控制機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、輸出軸和翼板構(gòu)成， 動(dòng)力裝置裝在機(jī)體上，機(jī)體兩側(cè)有對(duì)稱的控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)由框架、主齒 輪、傳動(dòng)齒輪、翼齒輪和舵桿構(gòu)成，主齒輪裝在框架的中間位置，至少有兩 個(gè)對(duì)稱的傳動(dòng)齒輪與主齒輪嚙合，傳動(dòng)齒輪裝在框架上，每個(gè)傳動(dòng)齒輪又分 別與一個(gè)翼齒輪嚙合連接，翼齒輪裝在框架上，翼板通過翼軸與翼齒輪軸心 固定連接，動(dòng)力裝置通過輸出軸與框架固定連接，并且輸出軸與主齒輪軸心 滾動(dòng)連接，輸出軸上套有軸套，舵桿通過軸套連接主齒輪，翼軸與輸出軸的
相交角度在15度至65度之間，翼齒輪與主齒輪的轉(zhuǎn)速比為1: 2。
操作時(shí)，啟動(dòng)動(dòng)力裝置，使翼板繞主齒輪公轉(zhuǎn)并通過翼齒輪軸心反方向 自轉(zhuǎn)，以不同迎風(fēng)角度撲打空氣形成不對(duì)稱氣流，實(shí)現(xiàn)飛行器升空的循環(huán)撲 翼，調(diào)整舵桿，通過齒輪傳動(dòng)，能夠調(diào)整翼板最大9()度迎風(fēng)角的位置。
實(shí)驗(yàn)表明，由于翼板在繞主齒輪公轉(zhuǎn)也可以做減速二分之一的自轉(zhuǎn)，因 此，使翼板有規(guī)律地在公轉(zhuǎn)的同時(shí)可以翻轉(zhuǎn)方向，即當(dāng)翼板循環(huán)向下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 翼板迎風(fēng)角度及空氣阻力達(dá)到了最大化；而當(dāng)翼板循環(huán)向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，翼板的
迎風(fēng)角度及空氣阻力達(dá)到了最小化，從而產(chǎn)生了垂直向下的不對(duì)稱氣流，其 反作用力實(shí)現(xiàn)飛行器的—匕升。翼軸與動(dòng)力裝置輸出軸的相交的優(yōu)選角度在25度至55度之間。 翼軸與動(dòng)力裝置輸出軸的相交的最佳角度為45度。
為了使飛行器在飛行過程中保持平穩(wěn)，在機(jī)體的頭部裝有反扭力平衡桿。 如圖3所示，翼板在做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生反方向自轉(zhuǎn)及與主齒輪切線的 迎風(fēng)角變化的過程。當(dāng)翼板向下轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過D、 E、 F點(diǎn)時(shí)，其迎風(fēng)角最大，此 種情形相當(dāng)于鳥類、蝙蝠向下?lián)浯蚩諝?，而?dāng)翼板向上轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過H、 A、 B點(diǎn) 時(shí)迎風(fēng)角最小，甚至為0度，此種情形類似亍飛行專家蝙蝠向上抬翅膀縮小 迎風(fēng)面積(事實(shí)上，此種解決方案已超越了蝙蝠)，由此產(chǎn)生垂直向下即重力 方向的不對(duì)稱氣流，其反作用力實(shí)現(xiàn)了飛行器上升。而當(dāng)翼板經(jīng)過C、 G點(diǎn)時(shí)， 均以45度迎風(fēng)角做著與水平面接近的平行橫向運(yùn)動(dòng)，也產(chǎn)生了一定的升力， 此種情形相當(dāng)于大皇蜂前后撲打翅膀，雖然迎風(fēng)角度較大，但并不會(huì)失速， 產(chǎn)生較大渦流，轉(zhuǎn)化為升力。如圖4所示，翼板轉(zhuǎn)動(dòng)的方向、位置與迎風(fēng)角 變化過程的曲線，也說明了當(dāng)翼板向下轉(zhuǎn)時(shí)迎風(fēng)角最大，當(dāng)翼板向上轉(zhuǎn)時(shí)迎 風(fēng)角最小。
在機(jī)體外，兩個(gè)對(duì)稱安裝的控制機(jī)構(gòu)在高速旋轉(zhuǎn)撲翼時(shí)，在中下方產(chǎn)生 合流，加大了中下方的空氣密度，產(chǎn)生了升力，并增加了飛行器的穩(wěn)定性。
通過調(diào)整控制舵桿，改變翼板撲打空氣時(shí)的最大90度迎風(fēng)角的位置可改 變不對(duì)稱氣流的方向，從而實(shí)現(xiàn)飛行器的前進(jìn)或后退。如圖5所示。當(dāng)控制 舵桿將最大90度迎風(fēng)角E點(diǎn)向下調(diào)整時(shí)，不對(duì)稱氣流作用方向發(fā)生改變，即 由垂直向下方向轉(zhuǎn)為右下方向，其反作用力實(shí)現(xiàn)了飛行器在上升的同時(shí)也向 左行駛，也就是向前飛行。如圖6所示，當(dāng)調(diào)整舵桿將最大迎風(fēng)角90度E點(diǎn)向上調(diào)整時(shí)，不對(duì)稱氣 流作用方向由垂直向下轉(zhuǎn)為左下方向，其反作用力實(shí)現(xiàn)了飛行器上升的同時(shí) 也向后倒退。
當(dāng)兩組控制機(jī)構(gòu)由一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)時(shí)，調(diào)整其中一側(cè)控制機(jī)構(gòu)翼板 的最大90度迎風(fēng)角位置，由于飛行器 -側(cè)的不對(duì)稱氣流方向發(fā)生改變，可實(shí) 現(xiàn)飛行器轉(zhuǎn)向。
當(dāng)兩組撲翼機(jī)構(gòu)均由獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，提高或減小其中一組撲翼機(jī) 構(gòu)的轉(zhuǎn)速，也可實(shí)現(xiàn)飛行器的轉(zhuǎn)向。
本發(fā)明飛行器對(duì)鳥類、昆蟲、蝙蝠的模仿達(dá)到了超越，即由上下?lián)湟韯?chuàng) 造性的設(shè)計(jì)為循環(huán)圓周運(yùn)動(dòng)的撲翼，極大的提高了飛行器氣動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)了 飛行器原地升降、懸停、前進(jìn)、倒退、轉(zhuǎn)向，提高了飛行器的安全性、穩(wěn)定 性和靈活性，也可以作為水中推進(jìn)器，制造成本低，應(yīng)用廣泛。


圖1為本發(fā)明示意圖2為控制機(jī)構(gòu)部分的剖視圖3為飛行器上升過程時(shí)翼板運(yùn)動(dòng)狀態(tài)圖4為飛行器上升過程時(shí)翼板受力曲線圖5為飛行器前進(jìn)過程時(shí)翼板運(yùn)動(dòng)狀態(tài)圖6為飛行器后退過程時(shí)翼板運(yùn)動(dòng)狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明機(jī)體l、控制機(jī)構(gòu)2、動(dòng)力裝置3、輸出軸4和翼板5構(gòu)成，動(dòng)力裝置3裝在機(jī)體1上，機(jī)體1兩側(cè)有對(duì)稱的控制機(jī)構(gòu)2，控制機(jī)構(gòu)2由框架6、 主齒輪7、傳動(dòng)齒輪8、翼齒輪9和舵桿11構(gòu)成，主齒輪7裝在框架6的中 間位置，有兩個(gè)對(duì)稱的傳動(dòng)齒輪8與主齒輪7嚙合，傳動(dòng)齒輪8裝在框架6 上，每個(gè)傳動(dòng)齒輪8又分別與一個(gè)翼齒輪9嚙合連接，翼齒輪9裝在框架6 上，翼板5通過翼軸10與翼齒輪9軸心固定連接，動(dòng)力裝置3通過輸出軸4 與框架6固定連接，并且輸出軸4與主齒輪7軸心滾動(dòng)連接，輸出軸4上套 有軸套12，舵桿11通過軸套12連接主齒輪7，翼軸10與輸出軸4的相交角 度為45度，翼齒輪9與主齒輪7的轉(zhuǎn)速比為1: 2，在機(jī)體1的頭部裝有反扭 力平衡桿13。
權(quán)利要求
1、一種循環(huán)撲翼飛行器，其特征在于它由機(jī)體、控制機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、輸出軸和翼板構(gòu)成，動(dòng)力裝置裝在機(jī)體上，機(jī)體兩側(cè)有對(duì)稱的控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)由框架、主齒輪、傳動(dòng)齒輪、翼齒輪和舵桿構(gòu)成，主齒輪裝在框架的中間位置，至少有兩個(gè)對(duì)稱的傳動(dòng)齒輪與主齒輪嚙合，傳動(dòng)齒輪裝在框架上，每個(gè)傳動(dòng)齒輪又分別與一個(gè)翼齒輪嚙合連接，翼齒輪裝在框架上，翼板通過翼軸與翼齒輪軸心固定連接，動(dòng)力裝置通過輸出軸與框架固定連接，并且輸出軸與主齒輪軸心滾動(dòng)連接，輸出軸上套有軸套，舵桿通過軸套連接主齒輪，翼軸與輸出軸的相交角度在15度至65度之間，翼齒輪與主齒輪的轉(zhuǎn)速比為1∶2。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛行器，其特征在于翼軸與動(dòng)力裝置輸出軸的相交的角度在25度至55度之間。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的飛行器，其特征在于翼軸與動(dòng)力裝置輸出軸的相交的角度為45度。
4、根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的飛行器，其特征在于機(jī)體 的頭部裝有反扭力平衡桿。
全文摘要
一種循環(huán)撲翼飛行器，屬于機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，由機(jī)體、控制機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置、輸出軸和翼板構(gòu)成，動(dòng)力裝置裝在機(jī)體上，機(jī)體兩側(cè)有對(duì)稱的控制機(jī)構(gòu)，控制機(jī)構(gòu)由框架、主齒輪、傳動(dòng)齒輪、翼齒輪和舵桿構(gòu)成，主齒輪裝在框架的中間位置，至少有兩個(gè)對(duì)稱的傳動(dòng)齒輪與主齒輪嚙合，每個(gè)傳動(dòng)齒輪又分別與一個(gè)翼齒輪嚙合連接，翼板通過翼軸與翼齒輪軸心固定連接，動(dòng)力裝置通過輸出軸與框架固定連接，并且輸出軸與主齒輪軸心滾動(dòng)連接，輸出軸上套有軸套，舵桿通過軸套連接主齒輪。操作時(shí)，啟動(dòng)動(dòng)力裝置，使翼板繞主齒輪軸公轉(zhuǎn)并通過翼齒輪軸心反方向自轉(zhuǎn)以不同迎風(fēng)角度撲打空氣形成不對(duì)稱氣流，實(shí)現(xiàn)飛行器升空的循環(huán)撲翼。
文檔編號(hào)B64C27/00GK101513933SQ20091006666
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者靜 章 申請(qǐng)人:靜 章