中國福建網(wǎng)

當前位置:中國福建網(wǎng) > 商業(yè) > 正文

中國創(chuàng)造:循環(huán)撲翼式撲翼飛行器,撲翼機的未來!

作者: 編輯 來源:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布時間:2017-05-08

┊文章閱讀:

  想要飛,我們首先要了解飛行的基本原理。

  飛行的基本原理又分為兩個方面,一方面是宏觀的飛行原理,另一方面是微觀的飛行原理。

  我們先說宏觀的飛行原理。

  想要了解宏觀的飛行原理,我們就要知道宏觀的撲翼飛行方式,而宏觀的飛行方式又分為兩種,第一種是往復(fù)式撲翼,另一種就是循環(huán)撲翼。而我們常見的則是往復(fù)式撲翼,我們就以往復(fù)式撲翼為例簡單介紹一下。

  首先,我們通過對大型鳥類,中型鳥類,小型鳥類,以及昆蟲類的飛行姿態(tài)進行觀察,發(fā)現(xiàn)完整的飛行分為三個部分,起飛,空中行進,降落。其中起飛的方式?jīng)Q定空中行進的特點,也決定了降落的方式。

  不同體積的飛行生物有不同的起飛方式,但是決定是否能起飛的自身條件主要有三個方面,一是翼的大小,二是翼是否具有流線型結(jié)構(gòu),三是撲翼的速度。

  以此我們觀察飛行生物發(fā)現(xiàn)大型鳥類,翼展面積非常大,翼的流線型結(jié)構(gòu)非常明顯,撲翼的速度非常慢。中型鳥類滿足的特點是,翼展面積很較大,翼的流線型結(jié)構(gòu)比較明顯,撲翼的速度較快。小型鳥類的滿足的特點是,翼展面積較小,翼的流線型結(jié)構(gòu)比較明顯,撲翼的速度很快。昆蟲類的特點是,翼展面積非常小,翼幾乎沒有流線型結(jié)構(gòu),撲翼的速度非???。

  通過觀察我們發(fā)現(xiàn)這三個條件中,翼的大小決定了翼的結(jié)構(gòu)和撲翼的速度,如果翼展很大,那么翼就需要流線型的結(jié)構(gòu),并且需要低速撲翼來輔助起飛。如果翼展很小,那么翼的流線型結(jié)構(gòu)就不再那么明顯,取而代之的就是需要高速的撲翼。

  知道了起飛的三個條件,接下來就是如何起飛。大型鳥類通過短時的較慢的撲翼獲取基礎(chǔ)的升力升空,通過改變翼的迎角獲得行進速度,通過獲取的行進速度和翼的流線型結(jié)構(gòu)作用于空氣進而獲得進一步的升力。

  中型鳥類通過短時的較快的撲翼獲取基礎(chǔ)的升力升空,通過改變翼的迎角獲得前進速度,通過獲取的行進速度和翼的流線型結(jié)構(gòu)作用于空氣進而獲得進一步的升力。

  小型鳥類通過短時的很快的撲翼獲取基礎(chǔ)的升力升空,通過改變翼的迎角獲得前進速度,通過獲取的行進速度和翼的流線型結(jié)構(gòu)作用于空氣進而獲得進一步的升力。

  昆蟲類由于沒有翼沒有流線型結(jié)構(gòu),只能通過不停的非??斓膿湟慝@取基礎(chǔ)的升力(也是唯一的主動升力來源)升空,通過改變翼的迎角可以前進甚至是后退,并且可以通過迎角和基礎(chǔ)升力的配合,可以實現(xiàn)空中懸停。

  綜上所述,大型鳥類的主要升力來源是行進速度和翼的流線型結(jié)構(gòu)對空氣的作用(中性鳥類和小型鳥類次之)。反過來說也就是大型鳥類想要作用與空氣,需要足夠的速度和流線型結(jié)構(gòu)的翼。根據(jù)這個原理我們制造出來了現(xiàn)有的固定翼飛機,可以實現(xiàn)長距離,快速的行動。也正是因為這個原理需要高速行進,所以現(xiàn)有固定翼飛機的靈活性大打折扣,而且對飛行環(huán)境要求較高,不利于低空飛行。根據(jù)昆蟲類的飛行原理,我們可以靈活飛行,降低對飛行環(huán)境的要求,甚至可以超低空飛行,但是基于種種原因,我們一直沒辦法制造出類似昆蟲翼的撲翼式飛行器。

  撲翼式飛行器一直沒有制造出來的幾個主要原因如下:

  首先就是大家所熟知的材料強度問題,往復(fù)式撲翼對翼所用材料強度的要求非常高。其次是撲翼的速度,在滿足材料強度的要求上,我門需要一套高速撲翼系統(tǒng)。第三是空氣動力學(xué)問題,現(xiàn)有的空氣動力學(xué)無法解釋撲翼的核心原理,以至于所有的撲翼設(shè)計都只有形沒有意,也就是只有外觀沒有核心原理。具體的問題分析如下:

  第一,材料強度的最主要問題就是類似金屬疲勞這方面的問題,但是往復(fù)式撲翼機最考驗的就是材料抗疲勞這方面的技術(shù),但是材料的疲勞屬性是先天的,只要是材料就會有這方面的問題,即便當時沒有,但是用一段時間之后,一定會出現(xiàn)問題,也就是說往復(fù)式撲翼機的翼很可能會成為一種快速消耗品。

  

圖片

  第二,當翼展足夠大時,撲翼的優(yōu)勢就很小了,基本上可以直接考慮采用固定翼,而且當翼展越大,對翼的材料要求會更高,這個高可能是呈幾何級增長的。當翼展太小時,我們就不能采用固定翼了,這個時候撲翼的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了,不過想要獲得足夠的升力需要高速撲翼,但是撲翼的速度越快,依然會對翼的材料要求高,而且往復(fù)式撲翼本身的往復(fù)性就已經(jīng)限制撲翼的速度,同時也限制了獲取升力的連續(xù)性。

  第三,我們現(xiàn)有的空氣動力學(xué)主要是固定翼的流線型結(jié)構(gòu)在高速行進時與空氣的相互作用,這些知識根本無法解釋撲翼的空氣動力學(xué)原理,所以我們現(xiàn)在所做的很多都是純粹的仿生式撲翼。

  基于前兩個問題的分析,我們發(fā)現(xiàn)限制撲翼式飛行器發(fā)展的最主要問題不是撲翼,而是撲翼的方式,也即往復(fù)式撲翼。如果我們不采用往復(fù)式撲翼,會不會有新的突破呢。下面我們著重介紹一種新的撲翼方式,即循環(huán)撲翼,或者叫連續(xù)撲翼。

  

圖片

  

圖片

  如圖所示,循環(huán)撲翼就是在一個轉(zhuǎn)動軸上邊有兩個單翼,轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時,外側(cè)的單翼會展開,內(nèi)側(cè)的單翼會收起,而控制兩個單翼展開或者收起的就是轉(zhuǎn)動軸兩邊的斜面。

  這種設(shè)計的好處是,翼面不需要做的太大,從而降低材料強度,循環(huán)撲翼沒有往復(fù)性,所以所需的材料強度被進一步的降低,也正因為沒有了往復(fù)性,撲翼的連續(xù)性大大提高了,也就是實現(xiàn)高速撲翼的技術(shù)難度大大降低了。

  綜上所述,我個人認為撲翼式飛行器的未來只能在循環(huán)撲翼這邊面找到突破。

  

圖片

  基于這些理論的支持,我設(shè)計了一種循環(huán)撲翼類的撲翼式飛行器,目前已經(jīng)通過實用新型專利申請,發(fā)明專利還在審核中,具體的設(shè)計可以看下實用新型的說明書附圖:

  

圖片

  我本人也制作了一個模型,供大家鑒賞:

  

圖片

  這只是一個可以實現(xiàn)高速循環(huán)撲翼系統(tǒng),具體的飛控系統(tǒng)還沒有。

  

圖片

  如果要裝上飛控系統(tǒng),那么這個模型的整體構(gòu)造都要重新設(shè)計。

  

圖片

  如果有興趣的朋友能看懂這個設(shè)計,并且有條件制作出來的話,我希望循環(huán)撲翼飛行器能早點飛起來。

  

圖片

  在這個構(gòu)造中,兩個單翼的左側(cè)和右側(cè)是一體的,但是有一個夾角,所以才能實現(xiàn)一個單翼收縮的時候,另一個單翼展開。

  

圖片

  除此之外,最關(guān)鍵的部分就是核心原理部分,暫時還有所保留。

  更多內(nèi)容請關(guān)注本人微博:jackey工作室

  • 新浪新聞
  • 百度搜索
  • 搜狗搜索
  • 京東商城
  • 企業(yè)慧聰
  • 新浪科技
  • 科技訊
  • 鵪鶉蛋價格
  • 唯美圖片