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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)，撲翼的速度非常快。 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)，只能通過不停的非常快的撲翼獲取基礎(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(dāng)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。
 第二，當(dāng)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(dāng)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(dāng)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。
 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。
 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：
 我本人也制作了一個模型，供大家鑒賞：
 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。
 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。
 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。
 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。
 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 |
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