扑翼机怎么折

篇一：仿生扑翼飞行器设计与制作论文

仿生扑翼飞行器设计与制作

摘要：随着仿生学的发展和材料动力技术的不断进步，人类能更好的模仿生物的运动，向大自然学习，服务人类。像鸟一样的飞行是人类几千年的梦想，近几年科研人员在扑翼飞行器的研究和制造方面有了很大的发展，目前世界上已经出现了许多扑翼飞行器，但其仿生程度任然较低。通过学习和研究我们选用了对称的五杆机构来实现飞行器的机翼的动作，并按照飞行原理设计了飞行器的升力机构和推力机构，最后做出了实物，进行了飞行试验。

关键词：仿生;扑翼飞行器;五杆机构;空气动力学;飞行试验 Designing and producting of the flapping wing

flight vehicle in bionics

ABSTRACT: Along with the development of bionics and material power technology advances, mankind can better imitate biological movement, learning to nature and servicing human. Flying Like a bird is the dream of human for several thousand years, In recent years researchers Made great progress in the flapping wing flight vehicle research and manufacturing. There are already some kind of the flapping wing flight vehicles in the word recently, but the bionic degree lower still. With the studying and researching we choose the symmetrical five-bar mechanism to realize the action of the wing of the aircraft, According to the principle of fly. I design the lift institutions and thrust institutions. Finally I made the craft, and test it.

KEY WORDS: Bionic; The flapping wing flight vehicle; Five-bar mechanism; Aerodynamics; Flight test

目 录

1前 言 ................................................................. 2

1.1本次毕业设计课题的目的、意义 ........................................ 2

1.2仿生扑翼飞行器简介 .................................................. 2

2.1仿生扑翼飞行器优缺点 ................................................ 4

2.2仿生扑翼飞行器的结构组成 ............................................ 4

3仿生扑翼飞行器的原理和设计 ............................................ 5

3.1飞行器的飞行原理 .................................................... 5

3.2对鸟类飞行的分析 .................................................... 5

3.3机构原理性设计 ...................................................... 6

4仿生扑翼飞行器的参数选择 .............................................. 8

4.1动力系统的参数选择和计算 ............................................ 8

4.1.1通过对几种飞行器的机翼扇动频率的统计得出下表 ...................... 8

4.1.2齿轮的选用 ........................................................ 8

4.1.3电机的选用 ........................................................ 8

4.2飞行器机身尺寸的确定 ................................................ 9

4.2机翼五杆机构的设计和计算 ............................................ 9

4.2.1机构简图 .......................................................... 9

4.2.2实体设计 .......................................................... 9

4.4蒙皮工艺 ........................................................... 11

5提升机构和推动机构的设计 ............................................. 13

6三维建模 ............................................................. 14

7结论 ................................................................. 17

参考文献 .............................................................. 19

致 谢 ................................................................. 20

外文翻译 .............................................................. 21 附 件 ................................................ 错误！未定义书签。

1前 言

1.1本次毕业设计课题的目的、意义

本项目是通过仿照鸽子飞行的动作来设计飞行器，模拟鸟类的飞行动作，最终实现飞行。

研究内容摘要：

(1)翅膀骨架复合四杆机构的设计。该机构的设计是本项目的核心任务，通过该机构飞行器就可以模拟鸽子的翅膀的摆动和伸缩动作。

(2)翅膀扭动弹性机构的设计。该机构实现翅膀外翼的相对扭动，以产生推进力。 要实现飞行还需解决骨架材料的选择，铰接结构的设计，这些方面都需要较强的强度和较轻的质量。

1.2仿生扑翼飞行器简介

随着仿生学的发展和材料动力技术的不断升级，人类能更好的模仿生物界动物，借助大自然的杰作去服务人类。象鸟一样的飞行时人类几千年的梦想，近几年在扑翼飞行器的研究和制作方面有了长足的进展，目前世界上以出现了各种各样的扑翼飞行器，但其仿生程度任然较低。仿生扑翼飞行器飞行器是区别于固定翼飞行器、旋转翼飞行器的另一类飞行器，其飞行原理直接来自自然界的鸟类和昆虫的飞行方式。与固定翼和旋转翼相比有明显的优势。与固定翼飞行器相比，它可同时将举升、悬停、推进等功能集中在一个扑翼系统中；与旋转翼飞行器相比，它的能量利用率更高，即可推进飞行，也可滑翔飞行，而且更灵活。由于它的这些优点使其具有了很高的使用价值，在无人侦察方面可以做到高度的隐蔽性，前途广阔。

图1-1ASN211微型扑翼无人机

上图为美国军方最先研制出的扑翼无人机，在军事侦察方面有出色的表现，良好的机动性，隐蔽性，以及较低的噪音。

图1-2 德国费斯通智能鸟

2011年德国费斯通公司的仿生扑翼飞行器在汉诺威工业博览会展出，引起轰动，改型飞行器几乎完全破译了鸟类的飞行，不仅可以完美模拟鸟类飞行，同时仿真度极高，足可以假乱真。智能鸟采用富有革命性的设计，能够自行启动、飞行和降落。它的翅膀不仅能够上下拍动，同时也可按特定角度扭转，让这只超轻的机器鸟拥有出色

的空气动力性能和令人惊叹的灵敏度。

2 仿生扑翼飞行器概述

2.1仿生扑翼飞行器优缺点

仿生扑翼飞行器是一种模仿鸟类和昆虫飞行，基于仿生学原理设计制造的新型飞行机器。该类飞行器若研制成功，那么与固定翼和旋翼飞行相比，它便具有独特的优点：如原地或小场地起飞，极好的飞行机动性和空中悬停性能以及飞行费用低廉，它将举升、悬停和推进功能集于一扑翼系统，可以用很小的能量进行长距离飞行，因此更适合在长时间无能源补充及远距离条件下执行任务。自然界的飞行生物无一例外地采用扑翼飞行方式，这也给了我们一个启迪，同时根据仿生学和空气动力学研究结果可以预见，在翼展小于 １５ｃｍ 时，扑翼飞行比固定翼和旋翼飞行更具有优势，微型仿生扑翼飞行器也必将在该研究领域占据主导地位。

虽然仿生扑翼飞行器具有以上优点，但是目前材料方面的瓶颈限制了它的发展，使其无法承担高强度的任务，或无法在恶劣的环境下工作。

2.2仿生扑翼飞行器的结构组成

仿生扑翼飞行器的研究涉及到空气动力学 、仿生学 、微电子学 材料科学 、流体力学以及微致动器 、微传感器 、 控制器 、 能源等领域 ,是一门多学科的综合课题 ,它的研制不仅仅是其自身问题的解决 而且能够对相关技术领域的发展起到积极推动作用 。仿生扑翼飞行器研究尚处于起步阶段 ,处于不断的探索过程中 。扑翼驱动机构的设计 ,不能追求对于复杂机构的模仿 ,而应注意于用多个简单的机械元件完成复杂扑翼动作 。用机械装置去实现扑翼飞行的复杂运动模式具有极大的难度 ，但其本身并不是决定性的 ,关键在于人们应当去不断的尝试与探讨。

篇二：载人扑翼飞行器研制的可行性报告

载人扑翼飞行器研制的可行性报告

摘要：北京二环到五环频频全线拥堵，上海高峰时段驾车出行举步维艰，深圳交通遭遇黑色周一，道路堵塞已成常态，十五个大城市每日因拥堵蒙受损失十几亿元，拥堵已成为各大城市的流行病，2010年中秋前夜的一场秋雨，北京上海各地出现创纪录大堵车，北京一地160条道路堵塞，济南，成都，长沙也显拥堵现象，交通拥堵已向二三线城市蔓延。随着中国经济社会的高速发展，人民生活水平的快速提高，机动车保有量以及增长速度屡创新高。据调查，现在每增加100万辆车，北京需要增加的公路里程数至少应该达到2800公里，这一数字相当于三环以内已经有的公路网络的容量，因此，很难在道路上面再去拓展，再去增加。各种治堵方案层出不穷，但至目前为止，作用有限，效果不尽人意。故而，对于人们日常出行，如果思考角度从地面二维空间向低空三维空间转变，鉴于三维空间的无限性，通过一种合适的方式和手段，必能解决现有的各种出项困局。

扑翼飞行器是人类最古老的梦想之一，就是能够肩插双翅像鸟一样在天空自由飞翔。与传统的固定翼和旋翼飞行器相比，扑翼飞行器的主要特点是，将升力、悬停、推进、控制功能全面集成于扑翼系统中，可以用很少的能量进行远距离飞行，同时具有高效率、高机动性、低噪音、无须专用起飞着陆场地等。

载人的大致上可以分为两类：一类是手动的，就是动力来源于手臂扑扇；一类是引擎作为动力来源的。 在1894年左右，一个叫做奥多Otto Lilienthal的家伙在德国变得非常出名，主要是他几次公开的滑翔飞行，而且都成功了。同时这位老兄也对扑翼飞机进行了数次的实验。最后他还建造了这样的一架飞行器，可惜这位老兄走的太早，这项工程就没有完成。

最近的（意思就是中间的我就不搞文字工作了）在2010.8.2号，多伦多航空学院的一个哥们叫做todd reichert，试飞了一架人力的扑翼飞机，这飞机有个好名字叫做雪鸟。这架翼展达32M重约92.59磅的大家伙使用碳纤维、玻萨轻木、泡沫制作而成的；这个飞机可以飞15.91英里每小时。

2，空气动力学原理

如果你想深入的了解扑翼飞机，编者的建议是去英文网页搜索，那里有很多注释。

其中之一： 17、 T.J. Mueller and J.D. DeLaurier, "An Overview of Micro Air Vehicle Aerodynamics", Fixed and Flapping Wing Aerodynamics for Micro Air Vehicle Applications, Paul Zarchan, Editor-in-Chief, Volume 195, AIAA, 2001

3 “破茧”柔性翼两栖飞行器

.cn 2008年10月13日 11:59 新浪航空

设计引言

“破茧”柔性翼两栖飞行器是一款仿生折叠翼的小型扑翼机，适用于低空的中低速飞行，可用于的休闲观光，环境监测，航拍、航模等不同的领域。

扑翼飞行器是人类最古老的梦想之一，就是能够肩插双翅像鸟一样在天空自由飞翔。与传统的固定翼和旋翼飞行器相比，扑翼飞行器的主要特点是，将升力、悬停、推进、控制功能全面集成于扑翼系统中，可以用很少的能量进行远距离飞行，同时具有高效率、高机动性、低噪音、无须专用起飞着陆场地等。

同时，科学家对众多的扑翼飞行的生物研究中发现，蝙蝠在飞行过程中翼的扇动与翼的柔韧性及弹性配合得天衣无缝，堪称是世界上最离奇、最完美的运动。蝙蝠在飞行过程中身体旋转180度所需距离只有其翼展长度的一半。同时，与其它动物相比，蝙蝠翼展面积之大还有效保证了它在飞行过程中只需消耗极少的能量就能够产生理想的上升力。尽管其它鸟类和昆虫在飞行过程中都会有翅膀的翻转和折叠现象，但与之相比蝙蝠在飞行过程中翼的活动控制更为自如。

“破茧”柔性翼两栖飞行器正是基于蝙蝠飞行原理的小型两栖扑翼机。

设计创新点：

1.仿生造型：仿生翼龙和蝙蝠的翅膀构造，且折叠机翼瞬间打开时如同飞蛾破茧而出，一飞冲天，这也是名字的由来。流线型的造型有较好的空气动力学性能，具有速度感。

2.轻质材料：弹性的钛合金骨架蒙以太阳能聚合物透明薄膜构成的机翼，如同昆虫的翅膀一般轻盈柔韧。随着科学界对复合结构、轻盈智能型材料、能量生产和储存等领域的研究，机翼材料可以由超薄太阳能电池组成的“皮肤”代替。

3.节能环保：扑翼飞行，消耗能量少，机动性高；使用氢氧燃料电池，绿色能源，减少对环境的污染。

4.折叠机翼：充分地折叠机翼，减少了陆地行驶时的阻力，节约了更加便捷，更好地实现两栖。

5.垂直/短距起降：无须专用起降场地，在起飞着陆场地有限的情况下可扑翼垂直起降。

4

仿生飞行器扑翼的空气动力学分析

2009-12-25

篇三：2011-2014年学生授权专利 2

2011-2014年学生授权专利登记表

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篇四：滑翔机

滑翔机

滑翔机（英文：Glider）是指不依靠动力装置飞行的重于空气的固定翼航空器，起飞后仅依靠空气作用于其升力面上的反作用力进行自由飞行。根据结构特点，滑翔机又可以被分为高级滑翔机或翱翔机（英文：Sailplane）和悬挂式滑翔机（英文：Hang glider）两种。

飞机必须以升力克服重力，以推力克服空气阻力才能飞行。飞机产生升力是借助机翼截面拱起的形状，当空气流经机翼时，上方的空气分子因在同一时间内要走的距离较长，所以跑得较下方的空气分子快，造成在机翼上方的气压会较下方低。如此，下方较高的气压就将飞机支撑著，而能浮在空气中。这就是所谓的伯努利（十八世纪荷兰出生，后来移居瑞士的数学与科学家）原理。

根据伯努利原理，飞机速度愈快，所产生的气压差（也就是升力）就会愈大，升力大过重於重力，飞机就会向上窜升。滑翔机没有引擎的动力，它可以靠四种方式升空：(1)弹射器— 将滑翔机架设在弹力绳并向後拉，由驾驶员给予讯号後释放绳索而弹射出去。(2)汽车拖曳— 将滑翔机系绳於车上拖曳达适当高度後，驾驶员将绳索松开。(3)绞车拖曳— 与汽车拖曳相似，只是利用固定在地上以马达驱动的绞车来拉滑翔机。(4)飞机拖曳— 以另一部有动力的飞机拖至一定的高度后，滑翔机脱离而自由翱翔。

滑翔机升空后，除非碰到上升气流，否则空气阻力会逐渐减缓飞机的速度，升力就会愈来愈小，重力大於升力，飞机就会愈飞愈低，最後降落至地面。为了让滑翔机能飞得又远又久，它必需有很高的升力阻力比，这就是为什麼滑翔机的机翼那麼细长，如何突破滞空时间以及飞行高度的纪录是滑翔机设计与制造的最大挑战。滑翔是一种需要高度技巧与飞行知识，借助自然能量遨游天空的运动。

1.2 基本构造

滑翔机具有与飞机显著不同的狭长机翼（即较大的机翼展弦比），机身外形细长，呈流线体。高级滑翔机的机翼展弦比可达30以上，在设计上趋向于驾驶员躺卧舱中，以便减小

机身截面积。机体表面光滑，甚至打蜡，借以提高滑翔机的升阻比，减小滑翔飞行中的下滑角。人们常用滑翔比（滑翔中前进距离与下沉高度之比）来衡量滑翔性能的优劣。由滑翔飞行的平衡关系可知，滑翔比与升阻比相等。现代高级滑翔机的升阻比最高已超过50。有的滑翔机机翼上还装有可操纵打开的减速板，用于在必要时增加阻力，或是在着陆下滑时调整下滑角，以便在指定地点准确着陆。动力滑翔机装有小型辅助发动机，不须外力牵引即可自行起飞，当到达预定高度时关闭发动机进行基本的滑翔飞行。动力滑翔机可提高训练飞行的效率和安全性。

现代滑翔机采用强度高、重量轻的材料制造。主要结构材料有：木材、层板、织物、铝合金和玻璃钢等。70年代以后出现了用碳纤维 复合材料造的高级滑翔机。现代悬挂滑翔机的机翼大多为伞翼，其平面形状为三角形或矩形，在锥形骨架上铺有不透气的合成纤维布料。 2 发展简史

人类很早就憧憬象鸟一样在空中飞翔。15世纪的伟大艺术家、发明家达·芬奇曾设计过一种扑翼机，设想人趴在上面，用手脚带动 一对翅膀飞起来。古代的中国人，希腊人、巴比伦人和印度人也作过类似的尝试。但人没有类似鸟的肌肉和骨骼，所以他们的理想无法实现。

2.1 空气动力学之父——乔治·凯利

1801年，英国的乔治·凯利爵士研究了风筝和鸟的飞行原理，于1809年试制了一架滑翔机。他记述说：滑翔机不断地把他带起，并把他带到几米外的地方。但在后来的试验中，这架滑翔机被撞毁了。1847年，已是76岁的凯利制作了一架大型滑翔机，两次把一名10岁的男孩子带上天空。 一次是从山坡上滑下，一次是用绳索拖曳升空，飞行高度为2─3米。4年后，由人操纵的滑翔机第一次脱离拖曳装置飞行成功，凯利的马车夫迟为第一个离地自由飞翔的人，飞行了约500米远。

凯利对飞行原理、空气升力及机翼的角度、机身的形状、方向舵、升降舵、起落架等都进行了科学的研究和试验，他首次把飞行从冒险的尝试上升为科学的探索。

(来自:WWw.SmhaiDa.com 海达范文网:扑翼机怎么折)

2.2 奥托·李林塔尔：最早设计和制造出滑翔机

奥托·李林塔尔为德国工程师和滑翔飞行家，世界航空先驱者之一。他最早设计和制造出实用的滑翔机，人称“滑翔机之父”。

李林塔尔1848年5月23日出生于安克拉姆，1896年8月10日死于柏林。他酷爱飞行，青少年时曾搞过“飞人”实验，成年之后，他以业余时间系统观察飞鸟，1889年，李林塔尔写成了著名的《鸟类飞行——航空的基础》一书，论述了鸟类飞行的特点。

李林塔尔善于创制仪器，进行航空实验来验证观察的结果。

李林塔尔注意积累数据，总结经验，纠正了前人“多层叠置窄条翼”的片面做法，第一次提出了“曲面机翼比平面机翼升力大”的观点，为后来飞机的发明成功作出了决定性的贡献。 从1871年起，他就热衷于研究和制造滑翔机，他利用所有余暇研究空气动力学、试制飞机和驾机试飞。他所著《鸟类飞行是航空的基础》一书被后来的飞行探索者奉为经典之作。他于1891年制作了第一架固定翼滑翔机，两机翼长7米，用竹和藤作骨架，骨架上缝着布，人的头和肩可从两机翼间钻入，机上装有尾翼，全机重量约2公斤，很象展开双翼的蝙蝠。他把自己悬挂在机翼上，从15米高的山岗上跃起，用身体的移动来控制飞行。滑翔机的在气流作用下，轻盈地滑翔，在90米外安全降落，从而肯定了曲面翼的合理性。这是世界上第一架悬挂滑翔机。1891─1896年间，李林塔尔共制作了5种单翼滑翔机和2种双翼滑翔机，先后进行了2000多次飞行试验。1896年8月9日，他驾驶滑翔机在里诺韦山遭遇强风而坠落，次日死去。他留给后人的最后一句话是：必须作出牺牲。

在1893到1896年的三年内，李林塔尔进行了两千?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyuwozuowen/" target="_blank" class="keylink">我陨系幕璺尚惺匝椋胃慕芴宀季郑柚杏峙牧诵矶嗾掌哿舜罅渴荩⒁源吮嘀屏恕犊掌沽κ荼怼罚馈⒂ⅰ⒎ǖ裙姆苫圃煺呙翘峁┝吮蟮淖柿稀?/p>

1894年，李林塔尔从柏林附近的悬崖上起飞，成功地滑翔了350米（1150英尺）远，这在当时是一个惊人的成绩。他仔细地将自己的成就记录下来，使之成为航空史上最早的飞机性能记录之一。

但是李林塔尔过于重视升力，而忽视了对飞机的操纵。他认为改变身体重心的位置是保持飞机稳定的唯一办法，这一失误对他来说是致命的。1896年，李林塔尔在飞行中突然遇到迎面突风，在他还未来得及将重心前移以使滑翔机低头之前，便和飞机一同坠落到了地面。 李林塔尔于失事的当天去世。德国人为了纪念他的功绩，为李林塔尔树立了一座纪念碑，上面写着“最伟大的老师”。

李林塔尔虽然死了，但他给后人留下的遗产是巨大的。后来的飞行探索者，包括第一架

动力飞机的发明者莱特兄弟，都从李林塔尔的研究试验成果和勇敢探索精神中吸取了宝贵的营养。 2.3 20世纪后的发展

1914年德国人哈斯研制出第一架现代滑翔机，它不仅能水平滑翔，还能借助上升的暖气作爬高飞行，并且其操纵性能更加完善。从此，滑翔机进入了实用阶段。在第二次世界大战期间，滑翔机曾用来空降武装人员人员和运送物资。今天它主要用于体育航空运动。 第一次世界大战后，滑翔机的操纵方式已与飞机相似，即用驾驶杆操纵升降舵和副翼，用脚蹬操纵方向舵。在第二次世界大战中，大型滑翔机曾经用来向敌后空运武装人员和物资。尽管其载重量比较小（最大的不超过6吨），由于没有采用动力，可以利用夜间飞越严密设防的战线而不被察觉。

3 现代滑翔机种类

滑翔机的种类很多，根据材料结构、用途、性能、座位等不同情况各

分为若干种。 ① 按材料结构，可分为木质、金属、玻璃

钢和混合结构滑翔机。②按用途，可分为研究、运输、训练和竞赛滑翔机。③按飞行性能，可分为初级、中级、高级滑翔机。为适应不同训练方式，又有单座、双座和多座的区别。初级滑翔机多为双座，操纵简单，容易掌握，滑翔高度比较低，下沉率较大，是供初学者训练使用的。中级滑翔机的性能介于初级和高级滑翔机之间，也称为过渡滑翔机，经过初级滑翔训练的驾驶员，为进行提高技术训练，适于该机种。高级滑翔机包括纪录滑翔机、特技滑翔机，它具有最佳的飞行性能和良好的操纵性以及比较完善的仪表设备。④按竞赛级别,可分为标准级、公开级、15米级和俱乐部级滑翔机。

3.1 动力滑翔机

20世纪20年代以来，在一些工业发达的国家相继出现了动力滑翔机。这种滑翔机带有动力装置，能够自己起飞，在飞行中动力装置关闭后，仍能继续滑翔和翱翔，

需要时还可以再次起动动力装置。现有一些国家将动力滑翔机列为正式机种，发给证书。动力滑翔机具有结构简单、速度小、安全、经济、易学的特点,适用于普及活动。由于动力滑翔机具有依靠自身的动力起飞的优点，使用场地较小，有利于加快训练进程、提高训练质量，是节约能源的一种较好的飞行器，所以受到从事航空运动的人们的欢迎。

3.2 悬挂式滑翔机 没有起落装置和座舱，驾驶员吊在升力面之下进行滑翔的简易滑翔机(图3)。悬挂式滑翔机按翼面结构,可分为两种：一种为硬机翼，形状像轻型的滑翔机；一种为伞翼。后一种在国际上开展较普遍。

1965年，美国宇航局工程师罗加洛设计了一种飞翼，当时是为了在地面回收人造卫星用的，因嫌体积大，没有被采用，以后经过他的改进，用于载人飞行，于是就发展成为以“罗加洛”命名的新型飞行器──悬挂式滑翔机。

悬挂式滑翔机的起飞方法比较简单，驾驶员手举轻巧的伞翼，在地面迎风奔跑，或从山坡顺坡跑下，只要能掌握好伞翼的迎风角度就可以飞起来。这种滑翔机容易操纵，在一般情况下一天可学会操纵动作，数月即可做特技飞行。驾驶这种滑翔机，人在空中像鸟一样飞翔，若利用上升气流，可以飞得更高。

悬挂滑翔，目前在一些国家已成为一项群众性的航空运动。国际上成立了悬挂滑翔协会，每两年举行一次国际竞赛，有定点、留空、飞行距离等竞赛项目。目前的留空时间纪录是19小时45分，飞行距离是150公里

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