[19]中华人民共和国国家知识产权局 [51]nt.cl. B64C33/022006.01) [2]发明专利申请公布说明书 A63H27282006.01) [21]申请号200710071871.2 [43]公开日2007年8月22日 [11]公开号CN101020504A [22]申请日2007.3.12 [74]专利代理机构哈尔滨市船大专利事务所 [21]申请号200710071871.2 代理人刘淑华 [71]申请人哈尔滨工程大学 地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通 大街145号1号楼 [72]发明人吴国辉郑全逸 权利要求书1页说明书4页附图2页 [54]发明名称 滑动翼式升力生成装置 [57]摘要 一种滑动翼式升力生成装置，属于扑翼飞机领 域。它是将两套结构相同的总成轴对称地固连在一 起，而每套总成都包括转轴、翼片、减摩套筒、套 筒轴、整流罩、弧状窄条导轨、端板和轴承，而转 3425211 轴是由两块夹持刚性矩形板状翼片并允许翼片在其 间滑动的条形夹板和端部的两段同轴线轴头组成； 减摩套筒套装在与翼片的两个短边分别固连的套筒 轴上，两块圆形端板固连在包角为90°~120°的圆弧 状整流罩的两端；两个轴承分别固装在端板上的两 个同轴线偏心孔内。当处于同一水平面内的两根转 轴分别向内旋转时，因离心力作用而向外滑动的两 个翼片将拨动空气向下运动并产生升力。本发明比 上下煽动的扑翼具有更高的效率，结构也较连杆机 构简单，运行更加可靠
200710071871.2 权利要求书 第1/1页 1.一种滑动翼式升力生成装置，其特征在于：它是将两套结构相同的总成 轴对称地固连在一起，而每套总成都包括转轴（1)、翼片(2)、减摩套简（3)、 套筒轴(4)、整流罩(5)、弧状窄条导轨(6)、端板(7)和轴承(8)，而转轴 (1)是由两块夹持翼片(2)并允许翼片(2)在其间滑动的两块条形夹板(11) 和端部的两段同轴线轴头(12)组成；其中，翼片(2)是一块刚性矩形板，减 摩套筒(3)套装在与翼片(2)的两个短边分别固连的套筒轴(4)上：两块圆 形端板(7)固连在包角为90°~120°的圆弧状整流罩(5)的两端，两块端板(7) 内侧的距离略大于所述条形夹板(11)的长度；两个轴承(8)分别固装在两块 端板(7)上的同轴线偏心孔内；转轴(1)的两个轴头（12)穿过轴承（8)： 与整流罩(5)等曲率的弧状窄条导轨(6)加装在整流罩(5)横断面的开口处： 两套总成轴对称地固连在一起是指将两片圆弧状整流罩(5)背对背地固连成一 体。 2.如权利要求1所述的滑动翼式升力生成装置，其特征在于：条形夹板(11) 还可采用三段式条形夹板（11')，即在两块三倍于上述条形夹板（11)长度的夹 板中部再正交地插装一对翼片夹板
200710071871.2 说明书 第1/4页 滑动翼式升力生成装置 技术领域 种滑动翼式升力生成装置，属于扑翼机领域。其原理和结构形式亦可用 作水上交通工具的推进器。 背景技术 人类渴望模仿鸟类在天空中独往独来、自由自在地飞翔，但却另辟蹊径地 实现了自己的飞行愿望一所有卓有成效的飞行器并非具有像鸟类一样煽动的 翅膀（扑翼），而是基于不断完善的“机翼理论”研制而成。人类研究“仿生飞 行”的历史充满艰辛和失败，并有人断言人类不可能借助扑翼实现飞行。尽管 如此，闯过各种科技难关的现代人仍不甘心放弃“仿生飞行”。在他们看来，只 有鸟类飞翔才是个性化的，它无需现代化的机场、绵长坚实的跑道、庞大的后 勤支援。当你用“扑翼飞机”和“ornithopter”对中、外专利数据库进行检 索时，大量相关申请文件会展现在你的眼前；媒体也报道过-一些大型的或微型 的样机，如：2006年9月中国航空信息网曾报道“加拿大实现有人驾驶扑翼机 飞行。这架试飞的扑翼机编号为C-GPTR,在同年7月8日进行了3次滑跑试验， 并在最后一次滑跑过程中实现了离地起飞并维持。当该机达到大约80千米/小 时的滑行速度时，试飞员将油门杆推到最大位置，此时扑翼频率为1赫兹，机 体成功离开了跑道，并以约89千米/小时的速度、在距离地面大约1米的高度 向前平飞了10秒，总飞行距离330米，留空时间只有14秒。”，从照片中可 以看出，它采用的是连杆机构。http://news,xinhuanet.com/2003年l2 月15日报道了南京航空航天大学胡铃心和段文博在该校微型飞行器专 家昂海松教授的带领下，采用三连杆扑动翼驱动机构制作的微型扑翼 飞机只有38克重，能在空中飞6分钟，飞行高度达到50米
200710071871.2 说明书第2/4页 事实上，不能原地起落的加拿人扑翼机不是真正意义上的扑翼飞机；而南 京航空航天大学的扑翼机升力极其有限，有效荷载仅仅为38克；且两 者的留空时间均很短暂。究其原因在于：上下煽动的扑翼会抵消一部 分升力，效率低下；此外，高速运行的多连杆机构的可靠性也不会很 高。 发明内容 本发明的目的是公开一种滑动翼式升力生成装置，它可借助铰接有多个 弧形翼片的两个鼓轮在相对单向转动过程中产生升力，从而比上下煽动的扑 翼具有更高的效率，结构也较连杆机构简单，运行更加可靠。其设计思 想是将飞行过程中鸟翼所具有的产生升力和滑翔的双重功能区别开 来，并将其中的滑翔功能让其它“静止”构件承担（与本专利申请无 关)，从而使“仿生飞行”的设计目标和实施方案集中在利用扑翼原 理（向下煽动空气）产生升力的机构上，但又有异于进、出气流在同 一轴线上的轴流风机。 滑动翼式升力生成装置是将两套结构相同的总成轴对称地固连在一起，而 每套总成都包括转轴、翼片、减摩套筒、套筒轴、整流罩、弧状窄条导轨、端 板和轴承，而转轴是由两块夹持翼片并允许翼片在其间滑动的条形夹板和端部 的两段同轴线轴头组成。其中，翼片是一块刚性矩形板，减摩套筒套装在与翼 片的两个短边分别固连的套筒轴上，以减小翼片短边紧贴整流罩内壁滑动时的 阻力。两块圆形端板固连在包角为90°~120°的圆弧状整流罩的两端，两块端板 内侧的距离略大于所述条形夹板的长度；两个轴承分别固装在端板上的两个同 轴线偏心孔内。装有翼片的转轴借助两个轴头在轴承内转动。为了确保装有翼 片的转轴能在整流罩内连续转动，要求：“.所述条形夹板的宽度大于使翼片自 锁的最小宽度：二.包括减摩套筒在内的翼片长度略小于所有过端板上偏心孔圆 心的弦中的最小值：三.在整流罩横断面的开口处加装与整流罩等曲率的弧状窄 条导轨，以避免因离心力甩出的翼片被整流罩的母线边卡住。所述的“两套总
200710071871.2 说明书第3/4页 成轴对称地固连在一起”是指将两片圆弧状整流罩背对背地固连成体。 将上述装置安装在飞行器上时，整流罩位于上方，两根转轴处于同一水平 面内，且分别向内旋转（即面向转轴的一端，左侧的转轴逆时针旋转，右侧的 转轴顺时针旋转)，于是，两个翼片因离心力的作用向外滑动并拨动空气向下运 动：当左右两个伸展出的翼片越过铅垂面后，夹于其间的气流因向上的通道被 整流罩阻断也只能向下运动；而后，两个翼片在弧形导轨和整流罩的限制下缩 回，直至重复上述过程。升力便在气流向下运动的过程中产生。 为了提高转轴拨动空气的频率且沿轴线对称，可采用三段式条形夹板，即 在两块三倍于上述条形夹板长度的夹板中部加工出可固装一对翼片夹板的长条 孔并固装两块上述的条形夹板；于是，中部的翼片与其两侧的翼片正交。采用 这种结构后，转轴每转过90°翼片就可拨动一次空气：而装有一个翼片的转轴每 转过180°才拨动一次空气。 整流罩的位置决定不同翼片外伸和缩回的时间，从而影响产生的升力的大 小。整流罩的最佳位置可由理论计算和实验确定。 附图说明 图1滑动翼式升力生成装置横断面结构示意图 图2滑动翼式升力生成装置纵向结构示意图 图3滑动翼式升力生成装置的三段式转轴结构示意图 具体实施方式 下面给出本发明的优选实施方式，并结合附图加以说明。 如图1、图2所示，滑动翼式升力生成装置是将两套结构相同的总成轴对称 地固连在一起，而每套总成都包括转轴1、翼片2、减摩套筒3、套筒轴4、整 流罩5、弧状窄条导轨6、端板7和轴承8，而转轴1是由两块夹持翼片2并允 许翼片2在其间滑动的条形夹板11和端部的两段同轴线轴头12组成。其中， 翼片2是一块刚性矩形板，减摩套筒3套装在与翼片2的两个短边分别固连的 套筒轴4上，以减小翼片2短边紧贴整流罩5内壁滑动时的阻力。两块圆形端
200710071871.2 说明书第4/4页 板7固连在包角为90°~120的圆弧状整流罩5的两端，两块端板7内侧的距离 略大于所述条形夹板11的长度：两个轴承8分别固装在两块端板7上的同轴线 偏心孔内。装有翼片2的转轴1借助两个轴头12在轴承8内转动。为了确保装 有翼片2的转轴1能在整流罩5内连续转动，要求：一.所述条形夹板11的宽 度大于使翼片2自锁的最小宽度：二.包括减摩套筒3在内的翼片2的长度略小 于过端板7上偏心孔圆心的所有弦中的最小值；三.在整流罩5横断面的开口 处加装与整流罩5等曲率的弧状窄条导轨6，以避免因离心力甩出的翼片2被整 流罩5的母线边卡住。所述的“两套总成轴对称地固连在一起”是指将两片圆 弧状整流罩5背对背地固连成一体。 将上述装置安装在飞行器上时，整流罩5位于上方，两根转轴1处于同一 水平面内，且分别向内旋转（即面向转轴1的一端，左侧的转轴1逆时针旋转， 右侧的转轴1顺时针旋转)，于是，两个翼片2因离心力的作用向外滑动并拨动 空气向下运动；当左右两个伸展出的翼片2越过铅垂面后，夹于其间的气流因 向上的通道被整流罩5阻断也只能向下运动：而后，两个翼片2在弧状窄条导 轨6和整流罩5的限制下缩回，直至重复上述过程。升力便在气流向下运动的 过程中产生。 如图3所示，为了提高转轴1拨动空气的频率且沿轴线对称，条形夹板11 还可采用三段式条形夹板1"，即在两块三倍于上述条形夹板11长度的夹板中部 加工出可固装一对翼片夹板的长条孔并固装两块上述的条形夹板11：于是，中 部的翼片2与其两侧的翼片2正交。采用这种结构后，转轴每转过90°翼片就可 拨动-一次空气；而装有一个翼片的转轴每转过180°才拨动一次空气。 本发明比上下煽动的扑翼具有更高的效率，结构也较连杆机构简单， 运行更加可靠。 6
200710071871.2 说明书附图 第1/2页 342512111 6 图1 3 5 1六12 图 2 7
200710071871.2 说明书附图第2/2页 1211 图3