一种具有悬挂式滑翔功能的扑翼机构及人力扑翼机制造技术

本公开涉及飞行器领域，首先提供了一种具有悬挂式滑翔功能的扑翼机构，包括左右对称的一整只伞翼、前操作平面、后操作平面，伞翼包括前翼梁、后翼梁、数根翼肋和翼膜；前、后操作平面的上端分别与伞翼在前、后翼梁处转动连接，并且，前操作平面的上端与伞翼转动连接之后还继续往上延伸一部分；在飞行的过程中，载荷分别通过前、后操作平面悬挂于伞翼的下方。该扑翼机构能够进一步提高扑翼过程中的能量利用效率，实现更高效率的扑翼飞行；该扑翼机构作为悬挂式滑翔机构时具有比滑翔伞更安全、比三角翼更轻的优点。本公开还提供了一种应用该扑翼机构的人力扑翼机，其具有该扑翼机构的所有优点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有悬挂式滑翔功能的扑翼机构及人力扑翼机
本公开涉及飞行器
，尤其涉及一种具有悬挂式滑翔功能的扑翼机构以及一种应用该机构的人力扑翼机。
技术介绍
众所周知自然界中鸟类的扑翼飞行具有很高的能量利用效率。对于扑翼飞行之所以具有高效率的具体原因，不同的人持有不同的观点，可谓众说纷纭，至今尚未达成统一的认知。通过对大型鸟类(比如白鹭、灰鹭、野鹤、天鹅、老鹰等等)沿水平方向飞行时的扑翼动作的观察与思考，我认为：鸟的扑翼飞行过程可以简化为翼(此处的“翼”是指鸟的翅膀)相对于载荷(此处的“载荷”是指鸟的除翅膀之外的身体部分)的上下来回震动，至于说翼在扑动平面内的转动完全可以忽落不计；并且，要想实现高效率的扑翼飞行，则至少必须同时满足以下三个条件：一、载荷既要能够给翼提供一个向下扑动的驱动力，又要能够给翼提供一个向上扑动的驱动力；二、载荷还要能够灵活、主动地控制翼的迎角的大小变化；三、在保证翼面面积足够大的前提下，翼的重量要足够小。然而，现有的扑翼飞行器很少能够同时满足以上这三个条件，使得其飞行效率远低于传统的固定翼飞行器。另外，还有一些扑翼飞行器通过模仿某些鸟类的翅膀在向上扑动时的折翼动作，来减小翼在上扑过程中的空气阻力，从而提高其扑翼飞行时的能量利用效率。减小翼在上扑过程中的空气阻力固然是一种提高飞行效率的有效方式，但是经过了一番更加深入的思考之后我认为：在高效率的扑翼飞行过程中，翼不仅需要向下扇动空气，还需要在能够改变迎角的前提下向上扇动空气；某些鸟类的翅膀在向上扑动时的折翼动作并不是为了节省能量，而是因为这些鸟类的翅膀在向上扑动的过程中缺乏足够的刚性来承受空气阻力，所以才被迫做出折翼动作以减小上扑时的空气阻力；反之，如果这些鸟类的翅膀具有足够的刚性，在上扑的过程中不做出折翼动作，从而更有利于向上扇动空气，那么这些鸟类将拥有更高的扑翼飞行效率。尽管扑翼飞行在理论上能够达到很高的效率，但是依然会不可避免地消耗掉相当一大部分的能量，尤其对于人类来说，完全依靠自身的体力来飞行绝对不是一件很轻松的事情，而滑翔作为一种几乎不消耗体力的飞行方式，越来越受到人们的青睐。人们开始借助各式各样的滑翔飞行器悠然自得地翱翔于天空，充分享受着飞行的乐趣！目前，悬挂式滑翔飞行器以其独特的优点已经广为大众所知，其最典型的代表是三角滑翔翼和滑翔伞，就其飞行方式而言，此二者又均可分为有动力滑翔和无动力滑翔两种。对于滑翔伞，由于其采用了靠气流来充气的柔性伞衣，在遇到强风时或者在失速状态下就很容易发生“塌伞”现象，从而不利于提高安全性；对于三角翼，由于其操作方式的限制，飞行员在整个翼面的下方通常为单点悬挂，这就导致了翼面内的翼梁受力不均匀，增加了对翼梁的刚性的要求，进而不利于减轻整个飞行器的重量。
技术实现思路
本公开的第一个目的在于：克服现有技术中的不足之处，从而创造出一种具有更高能量利用效率的扑翼飞行机构，而且该扑翼飞行机构还具有悬挂式滑翔功能。并且，该扑翼飞行机构作为悬挂式滑翔机构时，能够彻底杜绝像滑翔伞那样的“塌伞”现象，还能够避免像三角滑翔翼那样的受力分布不均匀从而不利于减轻重量的弊端。本公开的第二个目的在于：创造出一种包括上述扑翼飞行机构的人力扑翼机，该人力扑翼机具有上述扑翼机构的所有优点。本公开首先提供了的一种具有悬挂式滑翔功能的扑翼机构，其技术方案如下：一种具有悬挂式滑翔功能的扑翼机构，其主体部分包括：一整只伞翼、前操作平面、后操作平面(需要注意的是：这里所说的平面并不是几何学上的定义，而只是一个象征性的概念，可以理解为相应的机构或者部件)。其中，所述伞翼包括前翼梁、后翼梁、数根翼肋和翼膜；所述前操作平面的上端与所述伞翼在前翼梁处转动连接，所述后操作平面的上端与所述伞翼在后翼梁处转动连接，并且，所述前操作平面的上端与所述伞翼在所述前翼梁处转动连接之后，还继续往上延伸一部分，以进一步地保障所述前翼梁的刚度。在飞行的过程中，所述前操作平面的下端和所述后操作平面的下端均连接于载荷，即所述载荷分别通过所述前操作平面和所述后操作平面悬挂于所述伞翼的下方，并且所述载荷通过所述前操作平面既能够对所述伞翼产生拉力又能够对所述伞翼产生推力，所述载荷通过所述后操作平面能够对所述伞翼产生拉力。进一步地，所述前操作平面采用两根或者一根刚性操作杆和数根张线组合而成。进一步地，所述刚性操作杆的截面形状为前后方向长、左右方向窄的流线形，用以减小飞行时的空气阻力；并且还在所述刚性操作杆上选取多处(至少三处)着线点用以保证所述刚性操作杆的侧向刚度。进一步地，所述刚性操作杆的伞翼下方部分和/或伞翼上方的延伸部分与后翼梁之间连接有安全限位绳。进一步地，所述安全限位绳在所述后翼梁上有多个着绳点，所述着绳点在所述后翼梁上呈均匀分散状。进一步地，所述安全限位绳具有弹性。本公开还提供了一种人力扑翼机，其技术方案如下：一种人力扑翼机，包括上述的扑翼机构，还包括左右两只手柄和左右两只脚蹬，所述左右两只手柄左右对称地设置于所述前操作平面的下端，所述左右两只脚蹬左右对称的设置于所述后操作平面的下端。进一步地，所述左右两只脚蹬彼此之间设有连接装置，其目的在于，防止在飞行过程中左右两只脚蹬彼此之间相互远离而影响到飞行员双腿的舒适性。进一步地，所述连接装置可以优选为挂钩挂环装置。进一步地，当所述前操作平面采用左右两根刚性操作杆和数根张线组合而成时，所述左右两只手柄则分别对应地设置于所述左右两根刚性操作杆的下端，所述手柄和所述刚性操作杆的连接方式优选为固定连接；当所述前操作平面采用一根刚性操作杆和数根张线组合而成时，所述刚性操作杆的下端则左右对称地分成两叉，所述左右两只手柄分别对应地设置于所述刚性操作杆的左右两叉上，所述手柄和所述刚性操作杆的连接方式优选为固定连接。进一步地，所述后操作平面在飞行过程中能够对飞行员的身体产生明显的在前后上下平面(这里所说的“前后上下平面”是指在附图中由前后方向轴和上下方向轴所确定的平面)内的转动约束作用。进一步地，所述后操作平面能够对飞行员的身体产生的所述转动约束作用，是通过所述后操作平面对所述左右两只脚蹬产生所述转动约束作用的方式来实现的。具体地，所述后操作平面对所述左右两只脚蹬产生的所述转动约束作用可以通过如下措施来实现：所述后操作平面均采用张线构成，即所述左右两只脚蹬和所述后翼梁之间均采用张线进行连接，并且所述左右两只脚蹬的前端和后端分别向后操作平面连接张线。具体地，所述后操作平面对所述左右两只脚蹬产生的所述转动约束作用，还可以通过如下措施来实现：所述后操作平面采用左右两根刚性杆和数根张线组合而成，所述左右两只脚蹬分别对应地设置于所述左右两只刚性杆的下端，并且保证所述刚性杆对所述脚蹬具有上述转动约束作用。进一步地，所述前操作平面和所述后操作平面彼此之间通过受力调节绳相互连接。进一步地，所述受力调节绳最好是具有弹性。上述具有悬挂式滑翔功能的扑翼机构至少具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有悬挂式滑翔功能的扑翼机构，其特征在于，其主体部分包括：左右对称的一整只伞翼、前操作平面、后操作平面，所述伞翼包括前翼梁、后翼梁、数根翼肋和翼膜；所述前操作平面的上端与所述伞翼在所述前翼梁处转动连接，所述后操作平面的上端与所述伞翼在所述后翼梁处转动连接；并且，所述前操作平面的上端与所述伞翼在所述前翼梁处转动连接之后，还继续往上延伸一部分；在飞行的过程中，所述前操到平面的下端和所述后操作平面的下端均连接于载荷，即所述载荷分别通过所述前操作平面和所述后操作平面悬挂于所述伞翼的下方，并且所述载荷通过所述前操作平面既能够对所述伞翼产生拉力又能够对所述伞翼产生推力，所述载荷通过所述后操作平面能够对所述伞翼产生拉力。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有悬挂式滑翔功能的扑翼机构，其特征在于，其主体部分包括：左右对称的一整只伞翼、前操作平面、后操作平面，所述伞翼包括前翼梁、后翼梁、数根翼肋和翼膜；所述前操作平面的上端与所述伞翼在所述前翼梁处转动连接，所述后操作平面的上端与所述伞翼在所述后翼梁处转动连接；并且，所述前操作平面的上端与所述伞翼在所述前翼梁处转动连接之后，还继续往上延伸一部分；在飞行的过程中，所述前操到平面的下端和所述后操作平面的下端均连接于载荷，即所述载荷分别通过所述前操作平面和所述后操作平面悬挂于所述伞翼的下方，并且所述载荷通过所述前操作平面既能够对所述伞翼产生拉力又能够对所述伞翼产生推力，所述载荷通过所述后操作平面能够对所述伞翼产生拉力。


2.根据权利要求1所述扑翼机构，其特征在于，所述前操作平面采用两根或者一根刚性操作杆和数根张线组合而成。


3.根据权利要求2所述扑翼机构，其特征在于，所述刚性操作杆的截面形状为前后方向长、左右方向窄的流线形，并且所述张线在所述刚性操作杆上具有多处着线点。


4.根据权利要求3所述飞行器，其特征在于，所述刚性操作杆的伞翼下方部分和/或伞翼上方的延伸部分与后翼梁之间连接有具有弹性的安全限位绳；...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹飞飞，
申请(专利权)人：曹飞飞，
类型：发明
国别省市：安徽;34