高壓氣體驅動的撲翼機，全3D打印機械結構

氣體驅動撲翼機。

這架機械撲翼機完全由單個二氧化碳氣罐提供的氣體驅動，其動力來自定制的雙缸發動機、行星齒輪以及一系列聯動裝置。這些部件協同工作有望將這只機械鳥送上天空。

撲翼機是一種通過像鳥類一樣拍打翅膀來飛行的機器，這次的計劃是打造一臺動力足夠提升自己且效率足夠高、能在某個部件損壞前至少在空中停留幾秒的發動機。和之前一樣，這次的目標是完全通過機械方式實現這一切，沒有任何電子設備。

這里選擇的發動機是活塞式發動機，其工作原理類似內燃機，活塞在氣缸中上下移動，通過連桿與曲軸相連以提供旋轉動力。當然，該發動機的不同之處在于能量來源是壓縮空氣或氣體。

為了讓氣體進入氣缸，在活塞頂部使用了一個銷釘。當活塞到達行程頂端時，銷釘將一個球體從密封件上推開，使氣體充滿氣缸并將活塞推回下方。這個設計的獨特之處在于密封氣缸中的活塞，它使用了一個O型環。但這個O型環的設計是僅當高壓空氣進入氣缸時才允許空氣通過，O型環會膨脹形成氣密密封。

然后在活塞行程底部，O型環經過開口端口，使空氣逸出O型環恢復正常尺寸，設計效果還不錯。但它還需要一個飛輪，因為活塞同時也是閥門的定時裝置，球體必須在活塞到達行程頂端之前被推開密封件。所以如果系統中沒有足夠的動量，空氣會壓倒飛輪并導致發動機回火，陷入惡性循環。

當使用螺旋槳時，螺旋槳本身就起到飛輪的作用，但當旋轉擺動的機翼改變方向時，除了發動機自身的質量外，沒有其他東西能維持其運轉。關鍵在于理想情況下是在行程頂端或之后對閥門開啟進行定時，這樣發動機就不會回火，甚至可能在完全沒有飛輪的情況下運行。

將球閥移過來，并在曲軸上增加了一個凸輪驅動的推桿。現在通過合適的凸輪輪廓，不僅可以在任何需要的時刻打開閥門，還能根據需要保持閥門開啟狀態。這也增加了一點重量，但省去了飛輪的重量，值了。

接下來重新設計了一些部件，曲軸箱和曲軸仍為一個整體，但氣缸和閥門系統將可拆卸，以便于組裝和測試。通過在相對側增加第二個氣缸理論上應該能夠將動力翻倍，受夠了那種震骨的振動，所以最終還是加了一個飛輪，現在好多了。

接下來用2升汽水瓶作為空氣罐，這些瓶子可以承受近120PSI的壓力，而且很容易插入一些空氣配件并進行加壓。發動機的速度由壓力決定，不過不需要全部120PSI的壓力，發動機在30到40PSI的壓力下運行得更好，所以可以在氣罐和發動機之間安裝一個空氣調節器，使發動機能夠在恒定壓力下運行更長時間。

在約4500RPM的轉速下獲得了超過30秒的運行時間，這意味著可以調整變速箱在更高速度下提供更大扭矩。當然這只是猜測，所以先從大約4：1的傳動比開始。由于機翼將直接連接到發動機上，需要給發動機添加一種柔性輸出齒輪，這起到扭矩緩沖的作用，可以防止部件損壞。所以在剛性齒輪和底座之間嵌入一根TPU軸，它的柔韌性看起來恰到好處。

現在剩下的就是制作一個用于拍打機翼的聯動裝置了。由于兩個機翼同時來回移動會導致重心不斷偏移，所以選擇了四個機翼，這樣就可以通過讓兩個機翼向一個方向移動，另外兩個向相反方向移動來平衡運動。

另外這個裝置還需要一個極其輕便的高壓調節器，它的工作原理是當氣瓶擰入底部時會被刺穿使壓力進入系統。通過調節彈簧可以打開閥門，但一旦閥門打開壓力就會推動活塞關閉閥門，這將在反饋回路中持續進行，只允許彈簧設定的壓力從調節器中流出。

測試這個裝置之前先快速梳理一下工作原理。首先850PSI的壓力通過這個調節器降低到150PSI，然后通過第二個調節器再次降低到30到40PSI，然后壓力被分流進入每個氣缸的兩側，發動機由此產生旋轉運動。ENIT上方的變速箱將降低轉速但增加扭矩，最上方的機翼機構會拍打機翼，希望這一切能協同工作，但拭目以待。

這東西現在還不能飛，經過多次提升嘗試機翼僅產生約40克的推力，之前嘗試過用渦輪螺旋槳代替飛輪，推力達到了70克，但這有點作弊的嫌疑。由于整個裝置重量超過200克，還需要減輕相當多的重量才能讓它飛起來。不過我們起碼成功構建了一個能夠處理氣瓶極高壓力的調節系統，一臺可以在該空氣供應下全功率運行近30秒的發動機，以及一個能夠使大表面積機翼每秒來回移動20多次的平衡機翼平臺。有這個平臺為基礎，減輕重量和增加升力只是時間問題。

好了今天的視頻就先到這里，感謝觀看我們下期再見。