一种人力飞行器 依靠人力能驱动重于空气的飞行器飞行早已被实践证明。而众多人仍视能使用人力飞行器在空中飞行为理想目标。其原因只是没有足够轻的(需功率小的)、造价低的、机动灵活的人力飞行器供大众使用。
本发明提供了造价低的、重量轻的,能载人的人力飞行器。
由于本发明独特的少重量多功能翼翅,加之巧妙的动翼形式和轻飘的传力、控制、做功融容一体的结构,使飞行器重量大大减轻。同时本发明的异翅及扑翼方式大不同于有翅生物的翼翅及其挥舞扑翼方式,并且无需复杂和难以效彷的扑翼运动。
本发明由单向透气的平动扑动的翼翅①,扑翼动力传递拉线②,静态翼翅支撑杆③,手杠④,踏板⑤,水平推进力生成面⑥,拉伸面舵布⑦等组成。见附图。
翼翅①成椭园形自行车轮状。由轮缘、轮毂、轮辐组成骨架。轮辐由高强度拉线为辐条。在一侧辐条组成的正向伞状面下附置单向透气面。单向透气面由丝网和薄膜制成。丝网成矩形格,薄膜成条形。其一长边与丝网结合。薄膜平行排列依次结合于丝网。翼翅有前后方向。正向伞状椭园以长轴划分的前一半,薄膜平行于短轴排列。单向透气面使上方空气可以向下通过。在另侧辐条组成的反向伞状面上的前半椭园面阴面的远离园心的面积上置附半椭园面积的1/2左右的单向透气面。透气方向仍是向下。薄膜排列方向垂直于长轴。为防止薄膜向不同方向关闭,在薄膜另一长边之间设置连动绒丝。
动翼拉线②连接于翼翅骨架地辐条和手杠端头之间。拉线末端接有一段可伸0.2米的弹性物,在拉动翼翅及对人体产生反作用力同时储存复回翼翅的势能。合拉力不低于90公斤。为使上、下肢施力与储力协调,兼速控翼面倾向,安置弹力释放控制装置。
在拉线中下段(连接于翼翅前部的部分拉线)安装一定长度的自曲弹性物。弹力稍大于弹性物自重即可。并可随时受控失去弹力成直线状态。凹曲方向一致向前。在弹性物间的凹面上安置单向透气面,使单向透气面成凹曲面,透气方向向后,形成水平推进面⑥。在拉线受拉力时,推进面⑥趋向平直,迫动空气产生水平推进力。
静态翼翅支撑杆③是飞行器着陆时支撑翼翅;飞行时做为翼翅回复冲击重锤的机构。它的上端从翼翅中心穿过,用拉索连接于翼翅。支撑杆③分上、下两部分。飞行时可以伸缩,着陆时固定止动。下端部分与人体连接,质量小于1.1公斤。上部分起重锤作用,质量1.9公斤。上部分的末端管孔直径等于下部分杆管外径,成滑动配合。两者之间由受控开启的止动键约束。上部分的末端铰接两根小支杆。小支杆另端分别接于两支手杠④中部。手杠④,两根空心管,各长1.5米左右。从翼翅汇集来的拉线分四份接于两手杠的四个端头。两根手杠中部各铰接一小支杆。两手杠间连有限距绳索。飞行器最下端是双脚踏板⑤,似两只厚底鞋。着陆时行走,飞行时通过绳索向手杠端头-翼翅施力。踏板可随时增加厚度,以起到下肢加长的效果。踏板与绳索可以迅速脱离。拉伸面舵布⑦,安置在翼翅后部的动翼拉线之间。为防止飞行器被动调头,不实施调头时舵布收缩,调头时拉伸舵布,获得所需动力。左、右两舵布分别由系在两手杠上的拉绳控制。
本飞行器翼面积60m2,平均平动扑翼速度5.52米/秒,翼面上下位移0.88米,翼翅回复速度4.6米/秒时最高扑翼频率2.83次/秒。最低频率0次/秒。外形尺寸:长7米;宽9米;高15米(主要是支撑杆高)展弦比:前半翼∶6。后半翼2.57。迎角±30°,飞行器自重11公斤,其中翼翅重4.5公斤。支撑杆重3公斤,手杠、踏板、水平推进面等重3.5公斤。(材料比重按铝和玻璃钢计算)
本飞行器的施力扑动形式及控制方法:本飞行器下扑翼翅是通过众多均匀分布系在翼翅上的拉线直接由人的重力及惯性力即下肢蹬踏上肢拽拉下压翼翅。人体力传递到翼翅只需拉力构件。下肢蹬踏上肢拽拉压使人体获得向上的加速度,得到一个上抛过程。在人体作上抛运动时,翼翅由重锤-支撑杆③向上运动的惯性冲击下向上空回复。同时人体收腿扬臂准备下一次扑动。重锤-支撑杆③运动所受的力是由拉线②体上储存的90公斤弹性力提供的。当上、下肢施力完毕-弹性势能储存完毕-弹力释放控制机构放开时,拉线②储存的弹性势能开始作功。拉线②上端使翼翅以4.14米/秒向下运动。下端使重锤-支撑杆③获得9.63米/秒速度上升。势能释放完毕,翼翅近于停止运动,重锤-支撑杆③通过杆端与翼翅连接的绳索冲击翼翅。
手杠④与水平面角度决定翼翅与水平面的角度。翼翅在飞行中的迎角或翼翅左右两端的高度差由手杠控制,手杠由人体重心或上肢控制。同时手杠也能控制重锤-支撑杆③翼翅的回复速度与位置。起飞前人体通过支撑杆支撑翼翅,手杠控制翼翅倾角。双脚着踏板在地面上移动。起飞后打开支撑杆上下部分的止动键,使支撑杆上部-重锤不受人体胸或背部支撑。当人体力较弱时,应先在地面跑动或迎风起飞。在短时间内若以最高扑翼频率2.83次/秒扑动,则每秒可上升高度S=0.346×2.8=0.968米。如果扑动频率低于2.8次/秒,则应持有一水平速度飞行。以一定迎角和升力来抵抗扑翼间歇时的下沉。