撲翼機(jī)( ornithopter )是指機(jī)翼能像鳥和昆蟲翅膀那樣上下?lián)鋭?dòng)的重于空氣的航空器。又稱振翼機(jī)。撲動(dòng)的機(jī)翼不僅產(chǎn)生升力，還產(chǎn)生向前的推動(dòng)力。中國春秋時(shí)期就有人試圖制造能飛的木鳥。15世紀(jì)意大利的達(dá)·芬奇繪制過撲翼機(jī)的草圖。 1930年，一架意大利的撲翼機(jī)模型進(jìn)行過試飛。此后出現(xiàn)過多種撲翼機(jī)的設(shè)計(jì)方案，但由于控制技術(shù)、材料和結(jié)構(gòu)方面的問題一直未能解決，撲翼機(jī)仍停留在模型制作和設(shè)想階段。
2013年，科技公司Festo的科學(xué)家研制出的一款既能夠模擬鳥類飛行也能夠極逼真地?fù)鋭?dòng)翅膀的機(jī)器鳥，稱之:smartbird。研究稱撲翼形式無法讓飛機(jī)產(chǎn)生向上動(dòng)力，但是該類鳥飛行器可以如真正的鳥兒一樣起飛降落，也算是撲翼機(jī)的終極之作。
撲翼機(jī)
ornithopter
1930年
機(jī)翼能像鳥和昆蟲翅膀上下?lián)鋭?dòng)
簡介
機(jī)翼能像鳥和昆蟲翅膀那樣上下?lián)鋭?dòng)的重于空氣的航空器,又稱振翼機(jī)。撲動(dòng)的機(jī)翼不僅產(chǎn)生升力,還產(chǎn)生向前的推進(jìn)力。自古以來，人類一直向往著能像鳥那樣在天空中自由飛翔，并試圖模仿鳥和昆蟲的飛行制造各種形式的撲翼機(jī)。中國春秋時(shí)期(公元前770～前481年)就有人試圖制造能飛的木鳥。15世紀(jì)意大利的L.達(dá)·芬奇繪制過撲翼機(jī)的草圖。1930年，一架意大利的撲翼機(jī)模型進(jìn)行過試飛，它重約22.7公斤，裝有一臺(tái)0.37千瓦（0.5馬力）的發(fā)動(dòng)機(jī)。撲翼機(jī)的設(shè)計(jì)方案中,有的形如蝙蝠，具有薄膜似的撲動(dòng)翼面；有的裝有帶縫隙和活門的撲動(dòng)翼，具有類似飛鳥翅膀的作用。鳥類和昆蟲的飛行表明，撲翼機(jī)在低速飛行時(shí)所需的功率比普
通飛機(jī)小得多，并且具有優(yōu)異的垂直起落能力。但是要真正實(shí)現(xiàn)像鳥類翅膀那樣的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)或是像蜻蜓和其他昆蟲翅膀那樣的高頻撲扇運(yùn)動(dòng)則非常困難。設(shè)計(jì)撲翼機(jī)所遇到的控制技術(shù)、材料和結(jié)構(gòu)方面的問題一直未能解決。撲翼機(jī)仍停留在模型制作和設(shè)想階段。盡管如此，仍有不少科學(xué)家、工程師和業(yè)余愛好者致力于撲翼機(jī)的研究工作。
設(shè)想
撲翼機(jī)，就是一種能像鳥那樣搧動(dòng)翅膀飛行的機(jī)器。不過，現(xiàn)代人設(shè)計(jì)的撲翼機(jī)翅膀是用各種合成材料做的，古代人的撲翼機(jī)“機(jī)翼”卻是用地道的鳥禽羽毛做的，而“機(jī)身”卻是活生生的人。
不知道大家注意到?jīng)]有，在我們的周圍，常存在著一些飛來飛去的小生靈。你看那輕盈的小燕子，時(shí)而俯沖大地；時(shí)而立定盤旋；時(shí)而直上
藍(lán)天，飛得多么自由自在?。∥覀?yōu)槭裁床荒芤查L一對(duì)翅膀或者做一對(duì)翅膀飛翔呢？想得真好。在遙遠(yuǎn)的古代，我們的祖先就想到了要制造像鳥一樣飛的機(jī)器，幫助人們實(shí)現(xiàn)展翅飛翔的夢(mèng)想，這其實(shí)也是現(xiàn)代撲翼機(jī)和滑翔機(jī)誕生的基礎(chǔ)。
1250年羅杰·培根記述撲翼機(jī)的設(shè)想，15世紀(jì)達(dá)·芬奇作出具體設(shè)計(jì)，但一直未獲成功人類在嘗試飛行的初期，一直是很直觀地模仿鳥類，用各種鳥羽或其他人造物，制成翅膀，“安裝”在人的身上。在經(jīng)歷了許多失敗之后，人類逐漸認(rèn)識(shí)到單純的利用羽翅是不能飛行的。于是開始尋找一種機(jī)械的方式。撲翼機(jī)就是這個(gè)階段的產(chǎn)物。最早的撲翼機(jī)也許就是
英國的修道士羅杰·培根在1250年發(fā)表的《工藝和自然的奧秘》一文中所記述的：“供飛行用的機(jī)器，上坐一人，靠驅(qū)動(dòng)器械使人造翅膀上下?lián)浯蚩諝?，盡可能地模仿鳥的動(dòng)作飛行。”15世紀(jì)初，意大利的達(dá)·芬奇是歐洲文藝復(fù)興時(shí)斯的文藝、科學(xué)巨擘。他對(duì)飛行抱有熱忱，他也是研究撲翼機(jī)的著名人物。他的具體設(shè)想為，人俯臥在撲翼機(jī)中部，腳蹬后頂板，手扳前部裝有鳥羽的橫杵，就像劃槳一樣扇動(dòng)空氣，推動(dòng)飛行。這個(gè)方案是達(dá)·芬奇研究了鳥翅，利用物理和解剖知識(shí)而設(shè)想出來的。撲翼機(jī)和帶
翼飛人相比是種進(jìn)步，然而在本質(zhì)上仍是仿鳥的人力飛行。這種影響一直延伸至飛機(jī)發(fā)明前夕。
制造
自達(dá)·芬奇之后，有個(gè)
土耳其人穿了一件寬大的帶框架的斗篷，利用撲翼原理飛行，不料框架經(jīng)受不住空氣阻力而折斷，這位土耳其人不幸遇難。1678年，
法國有個(gè)叫貝尼埃的鎖匠也制了一架撲翼機(jī)。他在肩上擔(dān)兩根桿子，桿端各裝一對(duì)鉸接的長方翼片。桿端向上擺動(dòng)，翼片收攏，向下擺動(dòng)，翼片展開。通過多次實(shí)驗(yàn)，貝尼埃始終未能成功。1742年，62歲的巴凱維爾用四個(gè)翼形機(jī)構(gòu)綁縛在自己四肢上，從巴黎旅館屋頂上奮身一躍，企圖飛越塞納河。但他飛了一半便墜河撞在船上，摔斷了腿。
撲翼機(jī)的設(shè)想由來已久。在我國西漢時(shí)期，曾經(jīng)有人用
大鳥的羽毛制做了兩個(gè)特大翅膀，然后這人搧動(dòng)著翅膀從高樓飛下。他只飛了幾百步遠(yuǎn)，雖然沒有成功，卻是一種可貴的嘗試。也不知道是多少年后，在英國、阿拉伯、土耳其也有人做過類似的試驗(yàn)。不過，這幾個(gè)人并不都是那么幸運(yùn)。據(jù)說，除了一個(gè)士耳其人飛行了好幾公里遠(yuǎn)外，另外的人要么摔斷了腿，要么墜地而死，釀成了悲劇。
到了15世紀(jì)，意大利的天才設(shè)計(jì)家達(dá)·芬奇設(shè)計(jì)了一種像鳥一樣撲翼的機(jī)械，此機(jī)械裝有翅膀，能用腳來進(jìn)行撲動(dòng)。這興許是現(xiàn)代撲翼機(jī)的前身。
1930年，一架意大利的撲翼機(jī)模型進(jìn)行過試飛，它重約22.7公斤，裝有一臺(tái)0.37千瓦（0.5馬力）的發(fā)動(dòng)機(jī)。撲翼機(jī)的設(shè)計(jì)方案中，有的形如蝙蝠，具有薄膜似的撲動(dòng)翼面；有的裝有帶縫隙和活門的撲動(dòng)翼，具有類似飛鳥翅膀的作用。鳥類和昆蟲的飛行表明，撲翼機(jī)在低速飛行時(shí)所需的功率比普通飛機(jī)小得多，并且具有優(yōu)異的垂直起落能力。但是要真正實(shí)現(xiàn)像鳥類翅膀那樣的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)或是像蜻蜓和其他昆蟲翅膀那樣的高頻撲扇運(yùn)動(dòng)則非常困難。設(shè)計(jì)撲翼機(jī)所遇到的控制技術(shù)、材料和結(jié)構(gòu)方面的問題一直未能解決。撲翼機(jī)仍停留在模型制作和設(shè)想階段。盡管如此，仍有不少科學(xué)家、工程師和業(yè)余愛好者致力于撲翼機(jī)的研究工作。
難題
但是到目前為止，實(shí)用的撲翼機(jī)并沒有真正制造出來。這是為什么呢？其實(shí)不要說撲翼機(jī)、飛機(jī)，就是人真的像童話里描述的那樣插上翅膀，也不一定能飛。達(dá)·芬奇曾從飛禽的解剖中發(fā)現(xiàn)：鳥的臂肌相當(dāng)有力，而人的臂肌卻顯得太“蒼白無力”了。再說，人即使能像鳥那么快地?fù)亜?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。有統(tǒng)計(jì)表明，人即使裝上一副約10斤重的翅膀，它所發(fā)揮的功用，還不到小小鴿子的1/10～1/4?！磥?，人真是天生不會(huì)飛的。撲翼機(jī)興許只是一種設(shè)想，雖然我們現(xiàn)在有好多的設(shè)計(jì)圖，但要想真正變成現(xiàn)實(shí)，還要我們不斷地努力。
啟發(fā)
有趣的是，無意插柳柳成蔭，撲翼機(jī)沒有產(chǎn)生，人們用人力作撲翼飛行試驗(yàn)時(shí)，卻派生了另外一種飛行器——滑翔機(jī)。
現(xiàn)代撲翼機(jī)
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，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；仿昆蟲撲翼撲動(dòng)頻率高，翼面積小，制造難度高，但可以方便的實(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?，F(xiàn)代撲翼的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。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撲動(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)。
終成現(xiàn)實(shí)
早在1485年，達(dá)·芬奇就在草圖上畫出了撲翼機(jī)，一款機(jī)翼能像蝴蝶翅膀那樣上下?lián)鋭?dòng)的飛行器。而在525年后，這個(gè)夢(mèng)想終于變成了現(xiàn)實(shí)。據(jù)英國媒體24日?qǐng)?bào)道，
加拿大科學(xué)家日前研制出全球首架由人力驅(qū)動(dòng)、通過撲動(dòng)機(jī)翼實(shí)現(xiàn)連續(xù)飛行的航空器。
這款名叫“雪鳥”的撲翼機(jī)今年8月在加拿大安大略省的五大湖滑翔俱樂部成功完成首次處女航。以平均25.6公里的時(shí)速在空中飛行了19.3秒，飛行距離達(dá)到了145米。據(jù)悉，“雪鳥”約32米的翼展接近波音737大型客機(jī)，但其約42.6公斤的重量跟后者相比要輕得太多。飛機(jī)由飛行員在駕駛艙里蹬車輪提供動(dòng)力，跟車輪連在一起的滑輪和繩索會(huì)帶動(dòng)機(jī)翼上下?lián)潋v，產(chǎn)生向上向前的動(dòng)力。
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