撲翼機技術概述

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

經(jīng)過長時期的試驗，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)出的動力太小，不足以支持本身的重量作長時間的飛行。這是一。據(jù)近年來的研究，自行車運動員冠軍手足并用，在十分之一秒的很短時間內(nèi)，大約能發(fā)出2馬力的功率。 時間若延長到5～150分鐘則約可發(fā)出0.4～0.6馬力。若長時間工作，其能發(fā)出的功率就更小，只有0.2馬力。

另外，鳥類飛行時的翅膀的動作，并不是簡單地向下扇撲，而要復雜得多，因此鳥翼產(chǎn)生力量的原因，也是比較復雜的。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動的機翼是相當困難的、目前試驗中的一些人力飛機，幾乎都是固定機翼，而不是撲翼的。是否撲翼機就沒有發(fā)展前途了呢？

據(jù)目前某些研究者說，情況并非如此。這是因為撲翼飛行有如下的優(yōu)點：

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

（2）撲翼飛行可使飛機幾乎能夠垂直起飛。這對改進飛機的使用情況很有利。

（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間內(nèi)，產(chǎn)生巨大的舉力；而且鳥翼能不斷”彎曲”，使它同時具有“爬升”和“翱翔”的本領。

隨著現(xiàn)代材料、動力、加工技術，特別是微機電技術（MEMS）的進步，人類已經(jīng)能夠制造出接近實用的撲翼飛行器。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試飛。仿鳥撲翼的撲動頻率低，翼面積大，類似鳥類飛行，制造相對容易；仿昆蟲撲翼撲動頻率高，翼面積小，制造難度高，但可以方便地實現(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，但距實用仍有一定差距，在近期內(nèi)仍無法廣泛應用，只能用在一些有特殊要求的任務中，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，是氣動效率低、動力及機構要求高、材料要求高、有效載荷小等。以氣動問題為例，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撲動過程中的流動模型和準確氣動力變化，也沒有完善的分析方法可以用于撲翼氣動力計算，相關研究主要依賴試驗。