扑翼机,就是一种能像鸟那样搧动翅膀飞行的机器。不过,现代人设计的扑翼机翅膀是用各种合成材料做的,古代人的扑翼机“机翼”却是用地道的鸟禽羽毛做的,而“机身”却是活生生的人。不知道大家注意到没有,在我们的周围,常存在着一些飞来飞去的小生灵。你看那轻盈的小燕子,时而俯冲大地;时而立定盘旋;时而直上蓝天,飞得多么自由自在啊!我们为什么不能也长一对翅膀或者做一对翅膀飞翔呢?想得真好。在遥远的古代,我们的祖先就想到了要制造像鸟一样飞的机器,帮助人们实现展翅飞翔的梦想,这其实也是现代扑翼机和滑翔机诞生的基础。
扑翼机1250年罗杰·培根记述扑翼机的设想,15世纪达·芬奇作出具体设计,但一直未获成功人类在尝试飞行的初期,一直是很直观地模仿鸟类,用各种鸟羽或其他人造物,制成翅膀,“安装”在人的身上。在经历了许多失败之后,人类逐渐认识到单纯的利用羽翅是不能飞行的。于是开始寻找一种机械的方式。扑翼机就是这个阶段的产物。最早的扑翼机也许就是英国的修道士罗杰·培根在1250年发表的《工艺和自然的奥秘》一文中所记述的:“供飞行用的机器,上坐一人,靠驱动器械使人造翅膀上下扑打空气,尽可能地模仿鸟的动作飞行。”15世纪初,意大利的达·芬奇是欧洲文艺复兴时斯的文艺、科学巨擘。他对飞行抱有热忱,他也是研究扑翼机的著名人物。他的具体设想为,人俯卧在扑翼机中部,脚蹬后顶板,手扳前部装有鸟羽的横杵,就像划桨一样扇动空气,推动飞行。这个方案是达·芬奇研究了鸟翅,利用物理和解剖知识而设想出来的。扑翼机和带翼飞人相比是种进步,然而在本质上仍是仿鸟的人力飞行。这种影响一直延伸至飞机发明前夕。现代扑翼机随着现代材料、动力、加工技术,特别是微机电技术(MEMS)的进步,已经能够制造出接近实用的扑翼飞行器。这些飞行器从原理上可以分为仿鸟扑翼和仿昆虫扑翼,以微小型无人扑翼为主,也有大型载人扑翼机试飞。仿鸟扑翼的扑动频率低,翼面积大,类似鸟类飞行,制造相对容易;仿昆虫扑翼扑动频率高,翼面积小,制造难度高,但可以方便的实现悬停。现代扑翼虽然已经能够实现较好的飞行与控制,但距实用仍有一定差距,仍无法广泛应用,只能用在一些有特殊要求的任务中,例如城市反恐中的狭小空间侦查。现代扑翼的需要解决的主要问题是气动效率低、动力及机构要求高、材料要求高、有效载荷小。 以气动问题为例,微小型扑翼属于低雷诺数、非定常过程,如今仍无法完全了解扑翼扑动过程中的流动模型和准确气动力变化,也没有完善的分析方法可以用于扑翼气动力计算,相关研究主要依赖试验。