專利名稱：撲翼機(jī)仿生翅膀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
撲翼機(jī)仿生翅膀，屬于航空仿生飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可應(yīng)用于各種撲 翼機(jī)的撲翼機(jī)仿生翅膀。
背景技術(shù)：
在自然界，鳥類的飛行是靠翅膀的撲動(dòng)進(jìn)行的，經(jīng)過長期的進(jìn)化，它們的翅膀具有 許多適合飛行的特點(diǎn)。例如，鳥類的翅膀多為上凸下凹(或平)的形狀，根據(jù)現(xiàn)代流體力學(xué) 理論，這種形狀的翅膀在前進(jìn)時(shí)能產(chǎn)生較大的向上的升力；又如，翅膀分成了主翼和副翼兩 部分，主翼在外側(cè)，副翼在內(nèi)側(cè)，主翼和副翼通過關(guān)節(jié)連接，向下?lián)鋭?dòng)時(shí)，翅膀展開，主副翼 間空隙閉合，翅膀與空氣接觸面積變大，便于產(chǎn)生向后的推力和向上的升力，向上撲動(dòng)時(shí)， 翅膀彎曲，主副間空隙打開，有效減小翅膀上抬阻力；再如，翅膀上由一根根羽毛有規(guī)律的 交疊組成(如鴿子主翼有飛羽10根，副翼由飛羽12根)，翅膀在向下?lián)鋭?dòng)時(shí)，羽毛間無空 隙，有效壓力大，上撲時(shí)，羽毛沿羽軸旋轉(zhuǎn)，空隙打開，空氣阻力變小，等等。這些特點(diǎn)使鳥類 具有高超的飛行能力。本撲翼機(jī)仿生翅膀，利用市場上較易得到的材料和簡單的生產(chǎn)工藝， 較好的模仿鳥類翅膀的特點(diǎn)，使之具有有利于撲翼飛行的功能，可用于多種撲翼飛行器翅 膀的制造。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制作 成本低、仿生效果好，飛行能力強(qiáng)的撲翼機(jī)仿生翅膀。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該撲翼機(jī)仿生翅膀，包括主翼 翼骨、副翼翼骨和羽翼，其特征在于主翼翼骨與副翼翼骨之間通過主副翼連接關(guān)節(jié)活動(dòng)連 接，主、副翼翼骨上固定有羽翼，羽翼由多組羽片拼合而成，主、副翼翼骨與羽翼連接處外側(cè) 覆蓋有主、副翼覆羽，主副翼連接關(guān)節(jié)由外關(guān)節(jié)、內(nèi)關(guān)節(jié)、連接軸和軸承組成，外關(guān)節(jié)固定在 副翼翼骨下方，內(nèi)關(guān)節(jié)固定在主翼翼骨下方，外關(guān)節(jié)和內(nèi)關(guān)節(jié)通過連接軸和軸承活動(dòng)連接。 主、副翼覆羽的主要作用是覆蓋羽翼毛和主副翼翼骨連接后產(chǎn)生的空隙，防止漏風(fēng)。所述連接軸左右兩側(cè)分別設(shè)有外彈簧和內(nèi)彈簧，內(nèi)、外彈簧通過內(nèi)、外關(guān)節(jié)上對(duì)應(yīng) 設(shè)置的彈簧定位柱固定。所述連接軸靠近副翼翼骨的一側(cè)設(shè)有外彈簧，外彈簧通過內(nèi)、外關(guān)節(jié)上對(duì)應(yīng)設(shè)置 的彈簧定位柱固定。所述軸承為單個(gè)軸承，安裝在內(nèi)關(guān)節(jié)軸孔內(nèi)，或?yàn)閮蓚€(gè)軸承，安裝在兩個(gè)外關(guān)節(jié)軸 孔內(nèi)。所述羽片左右兩側(cè)分別固定有薄碳纖片和厚碳纖片，兩片羽片相互疊壓，薄碳纖 片下端固定在翼骨內(nèi)側(cè)，厚碳纖片下端固定在翼骨外側(cè)，第一片羽片的厚碳纖片與第二片 羽片的薄碳纖片在中下端固定，使羽片與羽片之間壓合緊密，并向翼骨內(nèi)側(cè)產(chǎn)生輕微弧度。 翅膀靜止或下?lián)鋾r(shí)，由于各片羽翼之間壓合安裝，薄、厚碳纖片保持同樣的弧度，使各羽片緊緊貼在一起，無空隙，不漏風(fēng)，升力大，當(dāng)翅膀上撲時(shí)，翅膀遇到風(fēng)的作用，薄碳纖片彈性 大，彎曲大，厚碳纖片彎曲小，薄、厚碳纖片分離，羽片之間打開，產(chǎn)生較大空隙，減少了上撲 的阻力。所述所述羽片左右兩側(cè)分別固定等長的薄碳纖片，右側(cè)薄碳纖片比左側(cè)薄碳纖片 寬，各條薄碳纖片下端均固定在翼骨外側(cè)，羽片內(nèi)側(cè)加設(shè)有支撐片，支撐片為一條窄、厚和 短于右側(cè)薄碳纖片的碳纖片，下端固定在翼骨內(nèi)側(cè)，上端與右側(cè)薄碳纖片粘接固定，使羽片 向翼骨內(nèi)側(cè)產(chǎn)生輕微弧度，各羽片之間相互緊密壓合。當(dāng)翅膀下?lián)鋾r(shí)，羽片間空隙閉合，當(dāng) 翅膀上撲時(shí)，寬的薄碳纖片由于受到支撐片的支撐作用，彎曲較小，而窄的薄碳纖片沒有支 撐，彎曲大，羽片之間打開產(chǎn)生空隙，減小上撲阻力。所述羽片上豎直設(shè)有 一條羽軸，羽軸低端與翼骨外側(cè)固定，羽軸中部與翼骨內(nèi)側(cè) 之間設(shè)有支撐片，使羽片向翼骨內(nèi)側(cè)產(chǎn)生輕微弧度，各羽片之間相互緊密壓合。羽軸與羽片為一體，用彈性碳纖維材料整體壓制成型，或羽片和羽軸分別采用薄 碳纖片和厚碳纖片制作。羽軸設(shè)在羽片中軸一側(cè)。當(dāng)翅膀撲動(dòng)時(shí)，羽軸兩側(cè)的羽片受力不相等，由于羽軸自 身的彈性，羽毛繞羽軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)副翼相對(duì)主翼較短時(shí)，可以采用羽軸在羽片中心的羽毛，翅 膀撲動(dòng)時(shí)羽毛間始終為閉合的。所述羽片采用尼龍布制作。主、副翼翼骨上，分別安裝不同結(jié)構(gòu)的羽翼。羽翼的長短、形狀、弧度與其所在主副 翼的位置有關(guān)，位置不同，長短、形狀、弧度也根據(jù)需要有所變動(dòng)。主、副翼作用不完全相同， 因此，主、副翼翼骨上，可分別安裝上述不同結(jié)構(gòu)的羽翼，以達(dá)到最好的配合效果。當(dāng)需要增 大羽翼轉(zhuǎn)動(dòng)角度時(shí)，可以將羽軸與翼骨的連接為彈性連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型撲翼機(jī)仿生翅膀所具有的有益效果是1、結(jié)構(gòu)簡單， 制作成本低，利用市場上較易得到的材料和簡單的生產(chǎn)工藝制作，適合批量生產(chǎn)，并可根據(jù) 需要制定不同尺寸的仿生翅膀，成本低，適應(yīng)性強(qiáng)；2、仿生效果好，飛行能力強(qiáng)，較好的模仿 了鳥類翅膀的原理和結(jié)構(gòu)，在撲動(dòng)過程中能有效利用或減少空氣阻力的作用，使撲翼機(jī)飛 行能力加強(qiáng)。

圖1是本實(shí)用新型撲翼機(jī)仿生翅膀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是主、副翼翼骨連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是實(shí)施例1主副翼連接關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是實(shí)施例2主副翼連接關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是外關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)左視示意圖。圖6是內(nèi)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)左視示意圖。圖7是羽片結(jié)構(gòu)1示意圖。圖8是羽片結(jié)構(gòu)1剖視圖。圖9是羽片結(jié)構(gòu)2示意圖。圖10是羽片結(jié)構(gòu)2剖視圖。圖11是羽片結(jié)構(gòu)3示意圖。[0027]圖12是羽片結(jié)構(gòu)3剖視圖。圖13是羽片結(jié)構(gòu)4示意圖。其中1、主翼翼骨2、副翼翼骨3、主副翼連接關(guān)節(jié)4、主翼覆羽5、副翼覆羽6、 羽翼7、外關(guān)節(jié)8、內(nèi)關(guān)節(jié)9、外彈簧10、內(nèi)彈簧11、連接軸12、彈簧定位柱13、羽片14、 薄碳纖片15、厚碳纖片16、支撐片17、羽軸。
以下結(jié)合附圖1 13對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1參照附圖1 2:撲翼機(jī)仿生翅膀由主翼翼骨1、副翼翼骨2、主副翼連接關(guān)節(jié)3、主翼覆羽4、副翼覆羽5和羽翼6組成。主翼翼骨1和副翼翼骨2通過主副翼連接關(guān)節(jié)3連接，主、副翼翼骨1、 2上固定有羽翼6，羽翼6由多組羽片13拼合而成，主、副翼翼骨1、2與羽翼6連接處外側(cè) 覆蓋有主、副翼覆羽4、5，用于覆蓋羽翼6和主、副翼翼骨1、2連接后產(chǎn)生的空隙，防止漏風(fēng)， 副翼翼骨2與撲翼機(jī)機(jī)身相連接。參照附圖3、5 6:主、副翼連接關(guān)節(jié)3由外關(guān)節(jié)7、內(nèi)關(guān)節(jié)8、外彈簧9、內(nèi)彈簧10和連接軸11組成， 外關(guān)節(jié)7和內(nèi)關(guān)節(jié)8通過連接軸11連接，外關(guān)節(jié)7上裝有兩個(gè)軸承，連接軸11穿過內(nèi)、夕卜 關(guān)節(jié)8、7上的軸孔，將兩關(guān)節(jié)活動(dòng)連接，內(nèi)、外關(guān)節(jié)8、7之間的連接軸11兩側(cè)分別設(shè)有外彈 簧9和內(nèi)彈簧10，內(nèi)、外彈簧10、9通過兩關(guān)節(jié)上的彈簧定位柱12固定。外關(guān)節(jié)7和內(nèi)關(guān)節(jié) 8分別固定在主翼翼骨1和副翼翼骨2下方。根據(jù)關(guān)節(jié)的構(gòu)造特點(diǎn)可以看出，對(duì)于雙彈簧關(guān) 節(jié)，翅膀靜止時(shí)，主翼微向下彎曲，下?lián)鋾r(shí)，在風(fēng)的作用下，內(nèi)彈簧10被壓縮，翅膀展開，阻 力變大，升力變大，內(nèi)彈簧10起到緩沖的作用。翅膀上撲時(shí)，外彈簧9被壓縮，主翼彎折，阻 力減小，負(fù)升力減少，利于飛行。外彈簧9也起到緩沖和控制主翼彎折程度的作用。為減少 翅膀前行時(shí)關(guān)節(jié)的阻力，可以在關(guān)節(jié)前方加設(shè)小整流罩。參照附圖7 8:主翼上的羽片13左右兩側(cè)分別設(shè)有薄碳纖片14和厚碳纖片15，兩片羽片13相互 疊壓，薄碳纖片14下端固定在主翼翼骨1內(nèi)側(cè)，厚碳纖片15下端固定在主翼翼骨1外側(cè)， 第二片羽片的薄碳纖片14與第一片羽片的厚碳纖片15在中下端固定，使羽片與羽片之間 壓合緊密，并向主翼翼骨1內(nèi)側(cè)產(chǎn)生類似鳥類羽毛的輕微彎曲弧度。羽片13可采用尼龍布 制作。參照附圖9 10:副翼上的羽片13左右兩側(cè)分別固定等長的薄碳纖片14，左側(cè)薄碳纖片窄于右側(cè) 薄碳纖片，各薄碳纖片14下端均固定在副翼翼骨2外側(cè)，副翼翼骨2內(nèi)側(cè)固定有支撐片16， 支撐片16為一條比右側(cè)薄碳纖片稍短且較厚的碳纖片，寬度小于右側(cè)碳纖片。支撐片16 下端固定在翼骨內(nèi)側(cè)，上端與右側(cè)薄碳纖片粘接固定，使右側(cè)薄碳纖片保持一定向下彎曲 的弧度，羽片13間相互重疊壓合。為減少羽翼6在打開和閉合時(shí)產(chǎn)生的噪音，可以在兩片 羽片13的薄碳纖片14接觸壓合的地方粘涂少量泡沫材料。工作原理與工作過程如下[0041]翅膀靜止或下?lián)鋾r(shí)，由于主翼上各片羽翼6之間壓合安裝，薄、厚碳纖片14、15保持同樣的弧度，使各羽片13緊緊貼在一起，無空隙，不漏風(fēng)，升力大，當(dāng)翅膀上撲時(shí)，翅膀遇 到風(fēng)的作用，薄碳纖片14彈性大，彎曲大，薄、厚碳纖片14、15分離，羽片13之間打開，產(chǎn)生 較大空隙，減少了上撲的阻力。類似原理，副翼上的羽翼6在翅膀下?lián)鋾r(shí)，各羽片間空隙閉 合，當(dāng)翅膀上撲時(shí)，寬的薄碳纖片由于受到支撐片的支撐作用，彎曲較小，而窄的薄碳纖片 沒有支撐，彎曲大，羽片之間打開產(chǎn)生空隙，減小上撲阻力。實(shí)施例2參照附圖4:內(nèi)、外關(guān)節(jié)8、7之間的連接軸11外側(cè)設(shè)有外彈簧9，外彈簧9通過兩關(guān)節(jié)上的彈 簧定位柱12固定。內(nèi)關(guān)節(jié)8軸孔上裝有軸承，連接軸11穿過內(nèi)、外關(guān)節(jié)8、7上的軸孔，將 兩關(guān)節(jié)活動(dòng)連接。對(duì)于單彈簧關(guān)節(jié)，翅膀靜止和下?lián)鋾r(shí)，主副翼展開，當(dāng)翅膀上撲時(shí)，在風(fēng)的 作用下，外彈簧9被壓縮，主翼彎折，減少了上撲的阻力，利于飛行，由于無內(nèi)彈簧10的緩沖 作用，故翅膀展開時(shí)主副翼間沖擊較大，所以當(dāng)只有一個(gè)彈簧時(shí)，主副間要加較厚的彈性膠 片，減少主副翼間的沖擊。參照附圖11 12 副翼上的羽翼6由多組羽片拼合而成，羽片13上豎直設(shè)有一條羽軸17，羽軸17低 端與副翼翼骨2外側(cè)固定，羽軸17中部與副翼翼骨2內(nèi)側(cè)之間設(shè)有支撐片16，使羽片13向 副翼翼骨2內(nèi)側(cè)產(chǎn)生輕微弧度，各羽片13之間相互緊密壓合，羽片13和羽軸17分別采用 薄碳纖片和厚碳纖片制作。主翼上羽翼6的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1主翼上羽翼6的結(jié)構(gòu)相同。實(shí)施例3參照附圖13 主、副翼上羽翼6的羽片13和羽軸17為一體，用彈纖維材料整體一次成型，羽軸 17在羽片13中軸一側(cè)，羽片13有一定弧度。主、副翼連接關(guān)節(jié)3結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4主、副翼連接關(guān)節(jié)3結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2相同。主、副翼上羽翼6的結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1 中主翼上的羽翼6的結(jié)構(gòu)相同。實(shí)施例5主、副翼連接關(guān)節(jié)3結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。主、副翼上羽翼6的結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例1 中副翼上的羽翼6的結(jié)構(gòu)相同。實(shí)施例5主、副翼連接關(guān)節(jié)3結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2相同。主、副翼上羽翼6的結(jié)構(gòu)均與實(shí)施例2 中副翼上的羽翼6的結(jié)構(gòu)相同。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本實(shí)用新型作其它形式 的限制，所述羽片的4種結(jié)構(gòu)在主、副翼上可根據(jù)需要任意組合安裝。任何熟悉本專業(yè)的技 術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是 未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡 單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求撲翼機(jī)仿生翅膀，包括主翼翼骨(1)、副翼翼骨(2)和羽翼(6)，其特征在于主翼翼骨(1)與副翼翼骨(2)之間通過主副翼連接關(guān)節(jié)(3)活動(dòng)連接，主、副翼翼骨(1、2)上固定有羽翼(6)，羽翼(6)由多組羽片(13)拼合而成，主、副翼翼骨(1、2)與羽翼(6)連接處外側(cè)覆蓋有主、副翼覆羽(4、5)，主副翼連接關(guān)節(jié)(3)由外關(guān)節(jié)(7)、內(nèi)關(guān)節(jié)(8)、連接軸(11)和軸承組成，外關(guān)節(jié)(7)固定在副翼翼骨(2)下方，內(nèi)關(guān)節(jié)(8)固定在主翼翼骨(1)下方，外關(guān)節(jié)(7)和內(nèi)關(guān)節(jié)(8)通過連接軸(11)和軸承活動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撲翼機(jī)仿生翅膀，其特征在于所述連接軸(11)左右兩側(cè)分 別設(shè)有外彈簧(9)和內(nèi)彈簧(10)，內(nèi)、外彈簧(10、9)通過內(nèi)、外關(guān)節(jié)(8、7)上對(duì)應(yīng)設(shè)置的彈 簧定位柱(12)固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撲翼機(jī)仿生翅膀，其特征在于所述連接軸(11)靠近副翼翼 骨(2)的一側(cè)設(shè)有外彈簧(9)，外彈簧(9)通過內(nèi)、外關(guān)節(jié)(8、7)上對(duì)應(yīng)設(shè)置的彈簧定位柱 (12)固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撲翼機(jī)仿生翅膀，其特征在于所述羽片(13)左右兩側(cè)分別 固定有薄碳纖片(14)和厚碳纖片(15)，兩片羽片(13)相互疊壓，薄碳纖片(14)下端固定 在翼骨內(nèi)側(cè)，厚碳纖片(15)下端固定在翼骨外側(cè)，第一片羽片的厚碳纖片(15)與第二片羽 片的薄碳纖片(14)在中下端固定，使羽片與羽片之間壓合緊密。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撲翼機(jī)仿生翅膀，其特征在于所述羽片(13)左右兩側(cè)分別 固定等長的薄碳纖片，右側(cè)薄碳纖片比左側(cè)薄碳纖片寬，各條薄碳纖片下端均固定在翼骨 夕卜側(cè)，羽片(13)內(nèi)側(cè)加設(shè)有支撐片(16)，支撐片(16)為一條比右側(cè)薄碳纖片稍短且厚、窄 的碳纖片，下端固定在翼骨內(nèi)側(cè)，上端與右側(cè)薄碳纖片粘接固定，各羽片(13)之間相互緊密壓合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撲翼機(jī)仿生翅膀，其特征在于所述羽片(13)上豎直設(shè)有一 條羽軸(17)，羽軸(17)低端與翼骨外側(cè)固定，羽軸(17)中部與翼骨內(nèi)側(cè)之間設(shè)有支撐片 (16)，各羽片(13)之間相互緊密壓合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的撲翼機(jī)仿生翅膀，其特征在于羽軸(17)與羽片(13)為一 體，用彈性碳纖維材料整體壓制成型，或羽片(13)和羽軸(17)分別采用薄碳纖片和厚碳纖 片制作。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的撲翼機(jī)仿生翅膀，其特征在于羽軸(17)設(shè)在羽片(13)中 軸一側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的撲翼機(jī)仿生翅膀，其特征在于羽片(13)采用尼龍布 制作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的撲翼機(jī)仿生翅膀，其特征在于主、副翼翼骨(1、2)上，分別 安裝不同結(jié)構(gòu)的羽翼(6)。
專利摘要撲翼機(jī)仿生翅膀，屬于航空仿生飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可應(yīng)用于各種撲翼機(jī)的撲翼機(jī)仿生翅膀。其特征在于主翼翼骨(1)與副翼翼骨(2)之間通過主副翼連接關(guān)節(jié)(3)活動(dòng)連接，主、副翼翼骨(1、2)上固定有羽翼(6)，羽翼(6)由多組羽片(13)拼合而成，主、副翼翼骨(1、2)與羽翼(6)連接處外側(cè)覆蓋有主、副翼覆羽(4、5)，主副翼連接關(guān)節(jié)(3)由外關(guān)節(jié)(7)、內(nèi)關(guān)節(jié)(8)、連接軸(11)和軸承組成，外關(guān)節(jié)(7)固定在副翼翼骨(2)下方，內(nèi)關(guān)節(jié)(8)固定在主翼翼骨(1)下方，外關(guān)節(jié)(7)和內(nèi)關(guān)節(jié)(8)通過連接軸(11)和軸承活動(dòng)連接。該撲翼機(jī)仿生翅膀結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低、仿生效果好，飛行能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)B64C33/02GK201633923SQ20102014882
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者楊紹河 申請(qǐng)人:楊紹河