撲翼機(jī)技術(shù)概述

撲翼機(jī)又名振翼機(jī)。從古代起人類就從事模仿飛鳥的撲翼飛行。中國(guó)的西漢時(shí)期，曾有人用大鳥羽毛制成了兩個(gè)特大的翅膀，然后該人扇動(dòng)翅膀從高處飛下，結(jié)果飛了幾百步遠(yuǎn)。15世紀(jì)，意大利的達(dá)·芬奇設(shè)計(jì)了一種像鳥一樣撲翼的機(jī)械。機(jī)械裝有翅膀，能用腳撲動(dòng)，它也許就是現(xiàn)代撲翼機(jī)的前身。達(dá)·芬奇從飛禽的解剖中發(fā)現(xiàn)：鳥的臂肌相當(dāng)有力，而人的臂肌不夠強(qiáng)硬。人即使能像鳥一樣快速扇動(dòng)翅膀，他的血液供應(yīng)也不夠。換句話說，人的心臟跳動(dòng)和代謝功能趕不上鳥。

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)期的試驗(yàn)，直到今天，人力的撲翼飛行還未能獲得成功。原因是：人所能發(fā)出的動(dòng)力太小，不足以支持本身的重量作長(zhǎng)時(shí)間的飛行。這是一。據(jù)近年來的研究，自行車運(yùn)動(dòng)員冠軍手足并用，在十分之一秒的很短時(shí)間內(nèi)，大約能發(fā)出2馬力的功率。 時(shí)間若延長(zhǎng)到5～150分鐘則約可發(fā)出0.4～0.6馬力。若長(zhǎng)時(shí)間工作，其能發(fā)出的功率就更小，只有0.2馬力。

另外，鳥類飛行時(shí)的翅膀的動(dòng)作，并不是簡(jiǎn)單地向下扇撲，而要復(fù)雜得多，因此鳥翼產(chǎn)生力量的原因，也是比較復(fù)雜的。昆蟲和蝙蝠的情況也是一樣，所以制造一種能夠象鳥翅那樣運(yùn)動(dòng)的機(jī)翼是相當(dāng)困難的、目前試驗(yàn)中的一些人力飛機(jī)，幾乎都是固定機(jī)翼，而不是撲翼的。是否撲翼機(jī)就沒有發(fā)展前途了呢？

據(jù)目前某些研究者說，情況并非如此。這是因?yàn)閾湟盹w行有如下的優(yōu)點(diǎn)：

（1）撲翼飛行提升一定的重量所需的動(dòng)力，要比普通定翼飛機(jī)小得多，只有它的三十分之一。

（2）撲翼飛行可使飛機(jī)幾乎能夠垂直起飛。這對(duì)改進(jìn)飛機(jī)的使用情況很有利。

（3）撲翼飛行特別安全，而且易于垂直降落和滑翔。

（4）撲翼飛行能在短瞬的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)生巨大的舉力；而且鳥翼能不斷”彎曲”，使它同時(shí)具有“爬升”和“翱翔”的本領(lǐng)。

隨著現(xiàn)代材料、動(dòng)力、加工技術(shù)，特別是微機(jī)電技術(shù)（MEMS）的進(jìn)步，人類已經(jīng)能夠制造出接近實(shí)用的撲翼飛行器。這些飛行器從原理上可以分為仿鳥撲翼和仿昆蟲撲翼，以微小型無人撲翼為主，也有大型載人撲翼機(jī)試飛。仿鳥撲翼的撲動(dòng)頻率低，翼面積大，類似鳥類飛行，制造相對(duì)容易；仿昆蟲撲翼?yè)鋭?dòng)頻率高，翼面積小，制造難度高，但可以方便地實(shí)現(xiàn)懸停。

現(xiàn)代撲翼雖然已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的飛行與控制，但距實(shí)用仍有一定差距，在近期內(nèi)仍無法廣泛應(yīng)用，只能用在一些有特殊要求的任務(wù)中，例如城市反恐中的狹小空間偵查。

現(xiàn)代撲翼需要解決的主要問題，是氣動(dòng)效率低、動(dòng)力及機(jī)構(gòu)要求高、材料要求高、有效載荷小等。以氣動(dòng)問題為例，微小型撲翼屬于低雷諾數(shù)、非定常過程，目前仍無法完全了解撲翼?yè)鋭?dòng)過程中的流動(dòng)模型和準(zhǔn)確氣動(dòng)力變化，也沒有完善的分析方法可以用于撲翼氣動(dòng)力計(jì)算，相關(guān)研究主要依賴試驗(yàn)。