扑翼飞行器发展概述

扑翼飞行器发展概述

吴俊松  郑硕(等同第一作者)  严索

国家知识产权局专利局专利审查协作湖北中心 430075

摘要：扑翼飞行器历史悠久，但早期受限于科学技术水平，扑翼飞行器的发展并不顺利；但是近年来，随着MEMS技术、空气动力学和新型材料等的发展，使如今扑翼飞行器的小型化、微型化成为可能。本文简要介绍了扑翼飞行器的发展史以及新的发展趋向。

关键词：扑翼 微型 MEMS

扑翼飞行器（英文学名：ornithopter），是指像鸟—样通过机翼主动运动产生升力和前行力的飞行器，又称振翼机。

1.扑翼飞行器发展史

达·芬奇在1485年设计了一架靠人力驱动的扑翼机,虽然这架扑翼机是无法飞行的，但它在驱动机构方面显示出很高的工程技巧。

由于受到工业发展水平的影响，早期的扑翼飞行器都是以人力驱动为主，如1902年的专利申请FR318525A中的一种人力扑翼飞行器，是通过一种类似自行车的机构结合扑翼构成的。

20 世纪初，俄罗斯科学家和设计师们在扑翼飞行器领域内取得了重大突破，但鉴于当时的科学以及工业水平，他们制造的扑翼飞行器也并非是理想的飞行器。总结了失败的经验，科学家们重新进行计算设计，并通过试飞实践和所积累的理论资料，科学家们看到了许多问题，如：机翼煽动时的频率不够，并不足以产生理想的升力和推力。重要的是，人们也逐渐意识到了仅靠人体自身肌肉的力量来驱动的扑翼飞行器是无法实现持续飞行的。

加拿大多伦多大学的DeLaurier致力于载人扑翼机的研制。他和合作伙伴Harris在1991年制出一架自由飞模型，成功试飞并验证了全尺寸扑翼机所需要的一些技术。1999，全尺寸载人样机进行了地面滑跑试验，试验中可以滑跑、加速、抬头并短暂离开地面，但没能实现起飞和爬升。

2.扑翼飞行器发展新趋势

近年来，随着MEMS（微型机电系统）技术的迅速发展，微型飞行器成为了一个新兴的研究方向。早在1982年，美国加洲大学伯克利分校就开始进行微型扑翼飞行的运动机理和空气动力学的实验研究，并在十几年研究的基础上于1998年开始实行微型扑翼飞行昆虫（MFI）的研究计划，目的是模拟苍蝇的独特飞行性能，设计出一种能够独立自主操纵的微飞行机器。

1997年，美国佐治亚理工学院研制了一种名为“Entomopter”的仿昆虫微型飞行器。这种微型飞行器有着与蝴蝶翅膀相似的机翼，机翼用特殊的结构和材料制成，用往复式化学肌肉(Reciprocating Chemical Muscle，RCM)来驱动。

随着MEMS技术、空气动力学和新型材料等的发展，使如今扑翼飞行器的小型化、微型化成为可能，扑翼飞行器越来越灵活，离实用也越来越近，它的发展也成为了飞行器研究领域最为热门的前沿学科之一。

近年来，与微型扑翼飞行器相关的专利申请量呈整体上升趋势。

而我国在微型扑翼飞行器方面的研究虽然起步较晚，但是发展势头良好，在专利领域占据了较高的比例，并且主要集中在高校。

3.结语

扑翼机作为一种古老的飞行器，随着科学技术的发展有了实现的可能性。而微型扑翼飞行器以其尺寸较小、便于储存和携带，其机动性能好，并且具有较好的隐蔽性的特点，无论是在民用还是国防领域，微型扑翼飞行器都有很好的应用前景。

参考文献

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[2]李峙岳，昂海松. 仿鸟扑动飞行器传动机构设计［J］.江苏航空，2012（3）：20-23.

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