飞行装置及飞行方法

1.本发明涉及一种飞行器，具体的为一种飞行装置及飞行方法。


背景技术：

2.鸟类飞行有极大的优越性，其灵活性、高效性都是飞机无法比拟的，而且起落性能好，不需跑道。但是鸟类的飞行动作也很复杂，第一个动作为“前扑”，即翅膀前高后低，迎角为正；第二个动作为“转翅”，即翅膀由正迎角转成负角；第三个动作为“后扑”，即翅膀后掠，向后扑动，第四个动作还为“转翅”，翅膀由负迎角转成正迎角，然后继续第一个动作。基于鸟类飞行的原理，设计了扑翼式飞行器，扑翼式飞行器可以像鸟类一样，靠翅膀的煽动产生反推力，使飞行器升空；并可以不断调整翼面的倾斜角度，使飞行器自由的向前，向后，向左，向右，各个方向飞行。但是，由于工业制造水平的限制，扑翼式飞行器的机翼难以实现如鸟类般的灵活控制，也即现有的扑翼式飞行器虽然可以实现升空和飞行的技术目的，但其难以达到鸟类一般的灵活性和高效性。
3.喷气式飞机是一种使用喷气发动机作为推进力来源的飞机。喷气式飞机所使用的喷气发动机靠燃料燃烧时产生的气体向后高速喷射的反冲作用使飞机向前飞行，它可使飞机获得更大的推力，飞得更快。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种飞行装置及飞行方法，将扑翼式飞行方式与喷气式飞行方式有机结合在一起，以提升飞行装置的动力性能，简化控制难度。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.本发明首先提出了一种飞行装置，包括动力组件和机翼组件；
7.所述动力组件包括动力座，所述动力座内对称设有两个喷气孔，两个喷气孔之间相互平行；两个所述喷气孔内分别设有动力机构，所述动力机构包括设置在所述喷气孔内的转轴，安装在所述转轴上的叶轮和用于驱动所述转轴转动的动力装置；所述叶轮与所述转轴同步转动，且所述叶轮的重心相对于所述转轴偏心设置；
8.所述机翼组件包括对称设置在所述动力座两侧的机翼，两个所述机翼之间设有用于调节飞行方向的方向调节组件。
9.进一步，所述动力座的下方设有支撑组件；所述支撑组件包括三个支撑架，所述支撑架的底部设有支撑轮；三个所述支撑轮的中心之间的连线构成等腰三角形，且三个所述支撑轮的对称面与两个所述喷气孔之间的对称面共面。
10.进一步，两个所述机翼之间设有连接板，所述动力组件安装在所述连接板的上方，所述支撑组件安装在所述连接板的下方；两个所述机翼分别固定安装在所述连接板的两侧，或两个所述机翼与所述连接板设为一体并形成一体式机翼。
11.进一步，所述连接板上设有电源及通信控制单元。
12.进一步，所述动力装置采用动力电机，所述转轴与所述动力电机的输出轴传动连
接；或所述转轴与所述动力电机的输出轴设为一体。
13.进一步，所述叶轮包括中间轴，所述中间轴上设有若干叶片，所述中间轴与所述转轴同轴，将所有所述叶片视为一个整体并具有叶片重心，所述叶片重心相对于所述中间轴偏心设置。
14.进一步，以过所述叶片重心和所述中间轴的轴线的平面为第一基准面，以垂直于所述第一基准面并过所述中间轴的平面为第二基准面；位于所述第二基准面面向所述叶片重心一侧的所述叶片的数量多于位于所述第二基准面背向所述叶片重心一侧的所述叶片的数量；或，
15.以起点位于所述中间轴的轴线上并过所述叶片重心的射线为基准射线，相邻两个所述叶片中，与所述基准射线之间的夹角较小的所述叶片的重力大于与所述基准射线之间的夹角较大的所述叶片的重力。
16.进一步，所述机翼采用弹性薄板制成，且所述机翼呈向上拱起的仿生曲面。
17.进一步，所述方向调节组件包括垂翼和用于驱动所述垂翼转动的方向调节机构；所述垂翼垂直于过两个所述喷气孔轴线的平面；所述方向调节机构包括方向调节电机，所述方向调节电机的输出轴与过两个所述喷气孔轴线的平面垂直。
18.本发明还提出了一种采用如上所述飞行装置的飞行方法，静止状态下，所述叶轮的重心位于最低点位置；启动两个所述喷气孔内的动力装置，使两个所述叶轮以相同的转速沿相反的方向转动，两个所述叶轮在转动过程中受到的离心力的横向分力相互抵消、纵向分力相互叠加后加载在所述机翼组件上，使两侧的机翼上下振动，获得向上的升力；同时叶轮转动驱动气体沿所述喷气孔向后快速移动并获得向前的推力；调节所述叶轮的转速，使所述机翼振动的频率与其共振频率之间的差值增大或减小，以调节升力大小和推力大小。
19.本发明的有益效果在于：
20.本发明的飞行装置的原理如下：静止状态下，所述叶轮的重心位于最低点位置，即两个叶轮保持在同一状态转动，驱动两个所述叶轮以相同的转速沿相反的方向转动，由于所述叶轮的重心相对于所述转轴偏心设置，从而使叶轮在转动过程中受到的离心力作用，两个叶轮受到的离心力的横向分力大小相同、方向相反，相互抵消；两个叶轮受到的离心力的纵向分力大小相同、方向相同，相互叠加；叠加的纵向分力按照一定频率变化，加载在机翼组件上以驱动机翼上下振动，从而获得向上的升力；两个叶轮转动过程中驱动气体向后从喷气孔内快速排出，从而获得向前的推力；如此，在升力和推力的共同作用下，可使飞行装置升空并向前飞行，飞行过程中利用方向调节组件调节飞行方向，通过控制叶轮转速调节机翼振动频率以调节升力大小、同时也可调节推力大小，实现飞行高度和飞行速度的调节；
21.综上，本发明的飞行装置，通过将扑翼式飞行方式与喷气式飞行方式有机结合在一起，对机翼的灵活性要求降低，仅需要机翼振动获得升力即可，向前的推力通过叶轮转动驱动气体获得，从而大大降低了机翼的控制难度，并能够提升动力性能，即相较于现有的扑翼式飞行方式，能够有效提升飞行速度，相较于现有的喷气式飞行方式，能够降低能耗、提升航程。
附图说明
22.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
23.图1为本发明飞行装置实施例的结构示意图；
24.图2为动力组件和方向调节机构的结构示意图；
25.图3为图2的轴测图；
26.图4为动力组件的结构示意图；
27.图5为叶轮的结构示意图；
28.图6为叶片重心和叶轮重心的位置关系图。
29.附图标记说明：
30.10-动力座；11-喷气孔；12-转轴；13-叶轮；13a-中间轴；13b-叶片；13c-叶片重心；14-动力装置；15-重心；16-支撑件；
31.20-机翼；21-连接板；22-垂翼；23-方向调节电机；
32.30-支撑架；31-支撑轮；
33.40-电源及通信控制单元。
具体实施方式
34.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
35.如图1所示，为本发明飞行装置实施例的结构示意图。本实施例的飞行装置，包括动力组件和机翼组件。
36.本实施例的动力组件包括动力座10，动力座10内对称设有两个喷气孔11，两个喷气孔11之间相互平行。两个喷气孔11内分别设有动力机构，动力机构包括设置在喷气孔11内的转轴12，安装在转轴12上的叶轮13和用于驱动转轴12转动的动力装置14；叶轮13与转轴12同步转动，且叶轮13的重心15相对于转轴12偏心设置。本实施例的喷气孔11内设有用于支撑转轴12及动力装置14的支撑件16。本实施例的动力座10呈双筒结构，即动力座10包括两个圆筒，两个喷气孔11分别设置在两个圆筒内，两个圆筒的外周壁为正多边形，本实施例的圆筒的外周壁为正八边形，不仅可实现减重，而且可满足强度要求。本实施例的动力装置14采用动力电机，转轴12与动力电机的输出轴传动连接；或转轴12与动力电机的输出轴设为一体，本实施例的转轴12与动力电机的输出轴设为一体，以简化结构。本实施例的机翼20采用弹性薄板制成，且机翼20呈向上拱起的仿生曲面，以更好地获得升力。仿生曲面可以为鸟翼、虫翼或蝠翼等，不再累述。
37.本实施例的机翼组件包括对称设置在动力座10两侧的机翼20，两个机翼20之间设有用于调节飞行方向的方向调节组件。具体的，本实施例的方向调节组件包括垂翼22和用于驱动垂翼22转动的方向调节机构；垂翼22垂直于过两个喷气孔11轴线的平面；方向调节机构包括方向调节电机23，方向调节电机23的输出轴与过两个喷气孔11轴线的平面垂直。
38.进一步，本实施例的动力座10的下方设有支撑组件；支撑组件包括三个支撑架30，支撑架30的底部设有支撑轮31。本实施例中，三个支撑轮31的中心之间的连线构成等腰三角形，且三个支撑轮31的对称面与两个喷气孔11之间的对称面共面，以保证支撑组件的中
心落在两个机翼20之间的对称面上。
39.进一步，本实施例的两个机翼20之间设有连接板21，动力组件安装在连接板21的上方，支撑组件安装在连接板21的下方；两个机翼20分别固定安装在连接板21的两侧，或两个机翼20与连接板21设为一体并形成一体式机翼。本实施例的两个机翼20与连接板21设为一体并形成一体式机翼，便于加工制造。
40.进一步，叶轮13包括中间轴13a，中间轴13a上设有若干叶片13b，中间轴13a与转轴12同轴，将所有叶片13b视为一个整体并具有叶片重心13c，叶片重心13c相对于中间轴13a偏心设置，如此，可使叶轮13的重心相对于中间轴13a的轴线偏心设置。
41.具体的，使叶片重心13c相对于中间轴13a偏心设置的方式有多种，如：
42.第一种，以过叶片重心13c和中间轴13a的轴线的平面为第一基准面，以垂直于第一基准面并过中间轴13a的平面为第二基准面；位于第二基准面面向叶片重心13c一侧的叶片13b的数量多于位于第二基准面背向叶片重心13c一侧的叶片13b的数量。
43.第二种：以起点位于中间轴13a的轴线上并过叶片重心13c的射线为基准射线，相邻两个叶片13b中，与基准射线之间的夹角较小的叶片13b的重力大于与基准射线之间的夹角较大的叶片13b的重力。叶片13b重力可以通过调节叶片13b的尺寸进行调节，也可以在叶片13b上设置配重进行调节，不再累述。
44.进一步，连接板21上设有电源及通信控制单元40，以实现对动力电机、方向调节电机23等供电，同时实现远程通讯。
45.本实施例的飞行装置的原理如下：静止状态下，叶轮13的重心位于最低点位置，即两个叶轮保持在同一状态转动，驱动两个叶轮13以相同的转速沿相反的方向转动，由于叶轮13的重心15相对于转轴12偏心设置，从而使叶轮在转动过程中受到的离心力作用，两个叶轮受到的离心力的横向分力大小相同、方向相反，相互抵消；两个叶轮受到的离心力的纵向分力大小相同、方向相同，相互叠加；叠加的纵向分力按照一定频率变化，加载在机翼组件上以驱动机翼上下振动，从而获得向上的升力；两个叶轮转动过程中驱动气体向后从喷气孔内快速排出，从而获得向前的推力；如此，在升力和推力的共同作用下，可使飞行装置升空并向前飞行，飞行过程中利用方向调节组件调节飞行方向，通过控制叶轮转速调节机翼振动频率以调节升力大小、同时也可调节推力大小，实现飞行高度和飞行速度的调节。
46.综上，本实施例的飞行装置，通过将扑翼式飞行方式与喷气式飞行方式有机结合在一起，对机翼的灵活性要求降低，仅需要机翼振动获得升力即可，向前的推力通过叶轮转动驱动气体获得，从而大大降低了机翼的控制难度，并能够提升动力性能，即相较于现有的扑翼式飞行方式，能够有效提升飞行速度，相较于现有的喷气式飞行方式，能够降低能耗、提升航程。
47.下面结合本实施例的飞行装置对飞行方法的具体实施方式进行详细说明。
48.本实施例的飞行方法，静止状态下，叶轮13的重心位于最低点位置；启动两个喷气孔11内的动力装置14，使两个叶轮13以相同的转速沿相反的方向转动，两个叶轮13在转动过程中受到的离心力的横向分力相互抵消、纵向分力相互叠加后加载在机翼组件上，使两侧的机翼20上下振动，获得向上的升力；同时叶轮13转动驱动气体沿喷气孔11向后快速移动并获得向前的推力；调节叶轮13的转速，使机翼20振动的频率与其共振频率之间的差值增大或减小，以调节升力大小和推力大小。
49.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

技术特征：
1.一种飞行装置，其特征在于：包括动力组件和机翼组件；所述动力组件包括动力座(10)，所述动力座(10)内对称设有两个喷气孔(11)，两个喷气孔(11)之间相互平行；两个所述喷气孔(11)内分别设有动力机构，所述动力机构包括设置在所述喷气孔(11)内的转轴(12)，安装在所述转轴(12)上的叶轮(13)和用于驱动所述转轴(12)转动的动力装置(14)；所述叶轮(13)与所述转轴(12)同步转动，且所述叶轮(13)的重心(15)相对于所述转轴(12)偏心设置；所述机翼组件包括对称设置在所述动力座(10)两侧的机翼(20)，两个所述机翼(20)之间设有用于调节飞行方向的方向调节组件。2.根据权利要求1所述的飞行装置，其特征在于：所述动力座(10)的下方设有支撑组件；所述支撑组件包括三个支撑架(30)，所述支撑架(30)的底部设有支撑轮(31)；三个所述支撑轮(31)的中心之间的连线构成等腰三角形，且三个所述支撑轮(31)的对称面与两个所述喷气孔(11)之间的对称面共面。3.根据权利要求2所述的飞行装置，其特征在于：两个所述机翼(20)之间设有连接板(21)，所述动力组件安装在所述连接板(21)的上方，所述支撑组件安装在所述连接板(21)的下方；两个所述机翼(20)分别固定安装在所述连接板(21)的两侧，或两个所述机翼(20)与所述连接板(21)设为一体并形成一体式机翼。4.根据权利要求3所述的飞行装置，其特征在于：所述连接板(21)上设有电源及通信控制单元(40)。5.根据权利要求1所述的飞行装置，其特征在于：所述动力装置(14)采用动力电机，所述转轴(12)与所述动力电机的输出轴传动连接；或所述转轴(12)与所述动力电机的输出轴设为一体。6.根据权利要求1所述的飞行装置，其特征在于：所述叶轮(13)包括中间轴(13a)，所述中间轴(13a)上设有若干叶片(13b)，所述中间轴(13a)与所述转轴(12)同轴，将所有所述叶片(13b)视为一个整体并具有叶片重心(13c)，所述叶片重心(13c)相对于所述中间轴(13a)偏心设置。7.根据权利要求5所述的飞行装置，其特征在于：以过所述叶片重心(13c)和所述中间轴(13a)的轴线的平面为第一基准面，以垂直于所述第一基准面并过所述中间轴(13a)的平面为第二基准面；位于所述第二基准面面向所述叶片重心(13c)一侧的所述叶片(13b)的数量多于位于所述第二基准面背向所述叶片重心(13c)一侧的所述叶片(13b)的数量；或，以起点位于所述中间轴(13a)的轴线上并过所述叶片重心(13c)的射线为基准射线，相邻两个所述叶片(13b)中，与所述基准射线之间的夹角较小的所述叶片(13b)的重力大于与所述基准射线之间的夹角较大的所述叶片(13b)的重力。8.根据权利要求1所述的飞行装置，其特征在于：所述机翼(20)采用弹性薄板制成，且所述机翼(20)呈向上拱起的仿生曲面。9.根据权利要求1所述的飞行装置，其特征在于：所述方向调节组件包括垂翼(22)和用于驱动所述垂翼(22)转动的方向调节机构；所述垂翼(22)垂直于过两个所述喷气孔(11)轴线的平面；所述方向调节机构包括方向调节电机(23)，所述方向调节电机(23)的输出轴与过两个所述喷气孔(11)轴线的平面垂直。10.一种采用如权利要求1-9任一项所述飞行装置的飞行方法，其特征在于：静止状态
下，所述叶轮(13)的重心位于最低点位置；启动两个所述喷气孔(11)内的动力装置(14)，使两个所述叶轮(13)以相同的转速沿相反的方向转动，两个所述叶轮(13)在转动过程中受到的离心力的横向分力相互抵消、纵向分力相互叠加后加载在所述机翼组件上，使两侧的机翼(20)上下振动，获得向上的升力；同时叶轮(13)转动驱动气体沿所述喷气孔(11)向后快速移动并获得向前的推力；调节所述叶轮(13)的转速，使所述机翼(20)振动的频率与其共振频率之间的差值增大或减小，以调节升力大小和推力大小。

技术总结
本发明公开了一种飞行装置，包括动力组件和机翼组件；动力组件包括动力座，动力座内对称设有两个喷气孔，两个喷气孔之间相互平行；两个喷气孔内分别设有动力机构，动力机构包括设置在喷气孔内的转轴，安装在转轴上的叶轮和用于驱动转轴转动的动力装置；叶轮与转轴同步转动，且叶轮的重心相对于转轴偏心设置；机翼组件包括对称设置在动力座两侧的机翼，两个机翼之间设有用于调节飞行方向的方向调节组件。本发明还公开了一种飞行方法。本发明的飞行装置，仅需要机翼振动获得升力即可，向前的推力通过叶轮转动驱动气体获得，从而大大降低了机翼的控制难度，并能够提升动力性能，能够有效提升飞行速度、降低能耗、提升航程。提升航程。提升航程。


技术研发人员：宦红伦 郑敏华 柳玉甜
受保护的技术使用者：浙江万里学院
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2023/10/11