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[转帖] 循环扑翼式扑翼飞行器,扑翼机的未来!

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发表于 2017-5-12 09:03:19 | 显示全部楼层 |阅读模式

 

飞行的基本原理又分为两个方面,一方面是宏观的飞行原理,另一方面是微观的飞行原理。

我们先说宏观的飞行原理。

想要了解宏观的飞行原理,我们就要知道宏观的扑翼飞行方式,而宏观的飞行方式又分为两种,第一种是往复式扑翼,另一种就是循环扑翼。而我们常见的则是往复式扑翼,我们就以往复式扑翼为例简单介绍一下。

首先,我们通过对大型鸟类,中型鸟类,小型鸟类,以及昆虫类的飞行姿态进行观察,发现完整的飞行分为三个部分,起飞,空中行进,降落。其中起飞的方式决定空中行进的特点,也决定了降落的方式。

不同体积的飞行生物有不同的起飞方式,但是决定是否能起飞的自身条件主要有三个方面,一是翼的大小,二是翼是否具有流线型结构,三是扑翼的速度。

以此我们观察飞行生物发现大型鸟类,翼展面积非常大,翼的流线型结构非常明显,扑翼的速度非常慢。中型鸟类满足的特点是,翼展面积很较大,翼的流线型结构比较明显,扑翼的速度较快。小型鸟类的满足的特点是,翼展面积较小,翼的流线型结构比较明显,扑翼的速度很快。昆虫类的特点是,翼展面积非常小,翼几乎没有流线型结构,扑翼的速度非常快。

通过观察我们发现这三个条件中,翼的大小决定了翼的结构和扑翼的速度,如果翼展很大,那么翼就需要流线型的结构,并且需要低速扑翼来辅助起飞。如果翼展很小,那么翼的流线型结构就不再那么明显,取而代之的就是需要高速的扑翼。
 
  知道了起飞的三个条件,接下来就是如何起飞。大型鸟类通过短时的较慢的扑翼获取基础的升力升空,通过改变翼的迎角获得行进速度,通过获取的行进速度和翼的流线型结构作用于空气进而获得进一步的升力。

中型鸟类通过短时的较快的扑翼获取基础的升力升空,通过改变翼的迎角获得前进速度,通过获取的行进速度和翼的流线型结构作用于空气进而获得进一步的升力。

小型鸟类通过短时的很快的扑翼获取基础的升力升空,通过改变翼的迎角获得前进速度,通过获取的行进速度和翼的流线型结构作用于空气进而获得进一步的升力。

昆虫类由于没有翼没有流线型结构,只能通过不停的非常快的扑翼获取基础的升力(也是唯一的主动升力来源)升空,通过改变翼的迎角可以前进甚至是后退,并且可以通过迎角和基础升力的配合,可以实现空中悬停。

综上所述,大型鸟类的主要升力来源是行进速度和翼的流线型结构对空气的作用(中性鸟类和小型鸟类次之)。反过来说也就是大型鸟类想要作用与空气,需要足够的速度和流线型结构的翼。根据这个原理我们制造出来了现有的固定翼飞机,可以实现长距离,快速的行动。也正是因为这个原理需要高速行进,所以现有固定翼飞机的灵活性大打折扣,而且对飞行环境要求较高,不利于低空飞行。根据昆虫类的飞行原理,我们可以灵活飞行,降低对飞行环境的要求,甚至可以超低空飞行,但是基于种种原因,我们一直没办法制造出类似昆虫翼的扑翼式飞行器。

扑翼式飞行器一直没有制造出来的几个主要原因如下:

首先就是大家所熟知的材料强度问题,往复式扑翼对翼所用材料强度的要求非常高。其次是扑翼的速度,在满足材料强度的要求上,我门需要一套高速扑翼系统。第三是空气动力学问题,现有的空气动力学无法解释扑翼的核心原理,以至于所有的扑翼设计都只有形没有意,也就是只有外观没有核心原理。具体的问题分析如下:

第一,材料强度的最主要问题就是类似金属疲劳这方面的问题,但是往复式扑翼机最考验的就是材料抗疲劳这方面的技术,但是材料的疲劳属性是先天的,只要是材料就会有这方面的问题,即便当时没有,但是用一段时间之后,一定会出现问题,也就是说往复式扑翼机的翼很可能会成为一种快速消耗品。

    _qw6-fyeyqem1316631.jpg

第二,当翼展足够大时,扑翼的优势就很小了,基本上可以直接考虑采用固定翼,而且当翼展越大,对翼的材料要求会更高,这个高可能是呈几何级增长的。当翼展太小时,我们就不能采用固定翼了,这个时候扑翼的优势就显现出来了,不过想要获得足够的升力需要高速扑翼,但是扑翼的速度越快,依然会对翼的材料要求高,而且往复式扑翼本身的往复性就已经限制扑翼的速度,同时也限制了获取升力的连续性。

第三,我们现有的空气动力学主要是固定翼的流线型结构在高速行进时与空气的相互作用,这些知识根本无法解释扑翼的空气动力学原理,所以我们现在所做的很多都是纯粹的仿生式扑翼。

基于前两个问题的分析,我们发现限制扑翼式飞行器发展的最主要问题不是扑翼,而是扑翼的方式,也即往复式扑翼。如果我们不采用往复式扑翼,会不会有新的突破呢。下面我们着重介绍一种新的扑翼方式,即循环扑翼,或者叫连续扑翼。

    r0_y-fyeyqem1316641.jpg
    xtqw-fyeyqem1316649.jpg

如图所示,循环扑翼就是在一个转动轴上边有两个单翼,转动轴转动时,外侧的单翼会展开,内侧的单翼会收起,而控制两个单翼展开或者收起的就是转动轴两边的斜面。

这种设计的好处是,翼面不需要做的太大,从而降低材料强度,循环扑翼没有往复性,所以所需的材料强度被进一步的降低,也正因为没有了往复性,扑翼的连续性大大提高了,也就是实现高速扑翼的技术难度大大降低了。

综上所述,我个人认为扑翼式飞行器的未来只能在循环扑翼这边面找到突破。

    ldlh-fyeyqem1316656.jpg
基于这些理论的支持,我设计了一种循环扑翼类的扑翼式飞行器,目前已经通过实用新型专利申请,发明专利还在审核中,具体的设计可以看下实用新型的说明书附图:

    xhlw-fyeyqem1316662.jpg
我本人也制作了一个模型,供大家鉴赏:

    fhwr-fyeyqem1316670.jpg
这只是一个可以实现高速循环扑翼系统,具体的飞控系统还没有。

    kzqv-fyeyqem1316688.jpg
如果要装上飞控系统,那么这个模型的整体构造都要重新设计。

    9_yv-fyeyqem1316692.jpg
如果有兴趣的朋友能看懂这个设计,并且有条件制作出来的话,我希望循环扑翼飞行器能早点飞起来。

    r7_l-fyeyqem1316699.jpg
在这个构造中,两个单翼的左侧和右侧是一体的,但是有一个夹角,所以才能实现一个单翼收缩的时候,另一个单翼展开。

    sg1i-fyeyqem1316709.jpg
除此之外,最关键的部分就是核心原理部分,暂时还有所保留。

[此贴子已经被作者于2017-5-12 9:08:04编辑过]
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发表于 2017-8-19 16:41:58 | 显示全部楼层
循环式扑翼是个不错的方式,这好比现在的车轮,运动方式不同,但可能效果会更好
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发表于 2018-1-17 11:34:26 | 显示全部楼层
 其实你这个原理已经非常清楚了。
和直升机有点相似。只不过你的是垂直旋转,而直升机是水平旋转。
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匿名  发表于 2018-2-28 18:12:16
真是不要脸?这是你设计的,还申请专利?真是笑话!这明明是我以前的设计,最讨厌这种无耻的小人!
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匿名  发表于 2018-2-28 18:18:51
这是你设计的?还申请专利!我明明是我以前设计的,网络上偷查来的信息说是自已设计的,脸皮比城墙还厚,无耻不要脸!
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 楼主| 发表于 2018-3-1 20:55:06 | 显示全部楼层
看好了 这是转帖
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