เครื่องบินปีกกระพือ (มาจากภาษากรีกโบราณὄρνις ( órnis ) ' นก'และπτερόν ( pterón ) ' ปีก' ) คืออากาศยานที่บินโดยการกระพือปีกนักออกแบบพยายามเลียนแบบการบินโดยการกระพือปีกของนก ค้างคาว และแมลง แม้ว่าเครื่องจักรอาจมีรูปร่างแตกต่างกัน แต่โดยทั่วไปแล้วจะถูกสร้างขึ้นในขนาดเดียวกับสัตว์ที่บินได้ เครื่องบินปีกกระพือขนาดใหญ่ที่มีคนขับก็ถูกสร้างขึ้นเช่นกัน และบางลำก็ประสบความสำเร็จ เครื่องบินปีกกระพือที่มีคนขับโดยทั่วไปจะขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์หรือด้วย นักบิน

ความพยายามในการบินแบบหยาบๆ ในช่วงแรกๆ อาจมีจุดประสงค์เพื่อให้บินได้ด้วยการกระพือปีก แต่ในความเป็นจริงแล้วอาจทำได้เพียงแค่ร่อนเท่านั้น ซึ่งรวมถึงการบินที่กล่าวอ้างของพระภิกษุคาทอลิกในศตวรรษที่ 11 ชื่อEilmer of Malmesbury (บันทึกไว้ในศตวรรษที่ 12) และกวีในศตวรรษที่ 9 ชื่อAbbas Ibn Firnas (บันทึกไว้ในศตวรรษที่ 17) ^{[ 1 ]} Roger Baconซึ่งเขียนในปี 1260 ก็เป็นหนึ่งในคนแรกๆ ที่พิจารณาถึงวิธีการทางเทคโนโลยีในการบิน ในปี 1485 Leonardo da Vinciเริ่มศึกษาการบินของนก เขาเข้าใจว่ามนุษย์นั้นหนักเกินไปและไม่แข็งแรงพอที่จะบินได้โดยใช้ปีกที่ติดอยู่กับแขน เขาจึงร่างอุปกรณ์ที่นักบินนอนลงบนแผ่นไม้และควบคุมปีกขนาดใหญ่สองข้างโดยใช้คันโยกมือ แป้นเหยียบเท้า และระบบรอก

เครื่องบินปีกกระพือลำแรกที่ประสบความสำเร็จถูกสร้างขึ้นโดยขุนนางชาวโปแลนด์และนักวิทยาศาสตร์เชื้อสายอิตาลีชื่อไททัส ลิวิอุส โบราตินีในปี ค.ศ. 1648 เขาได้สร้างต้นแบบที่ขับเคลื่อนด้วยสปริงซึ่งสามารถยกแมวขึ้นได้ระหว่างการทดสอบบิน ไททัส โบราตินีวางแผนที่จะสร้างรุ่นที่มีคนขับเรียกว่า "มังกรบิน" โครงการนี้สันนิษฐานว่าจะมีระบบกู้ภัยมากมาย รวมถึงร่มชูชีพส่วนล่างของลำตัวเครื่องบินปีกกระพือจะสามารถลอยอยู่บนน้ำได้ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุเหนือทะเลหรือทะเลสาบ เพื่อดำเนินการตามโครงการ เขาได้ยื่นขอทุนวิจัยจากกษัตริย์วลาดิสลาฟที่ 4 วาซาแต่ ไม่ประสบความสำเร็จ ^{[ 2 ]}

ในปี พ.ศ. 2384 ช่างตีเหล็กชื่อมาโนจโล ซึ่ง "เดินทางมายังเบลเกรดจากโวฟโวดินา " ^{[ 3 ]}ได้พยายามบินด้วยอุปกรณ์ที่เรียกว่าออร์นิโทปเตอร์ ("กระพือปีกเหมือนนก") เมื่อทางการปฏิเสธที่จะอนุญาตให้เขาบินขึ้นจากหอระฆังของมหาวิหารเซนต์ไมเคิลเขาจึงแอบปีนขึ้นไปบนหลังคาของดุมรุคานา (สำนักงานใหญ่ภาษีนำเข้า) และบินขึ้น โดยลงจอดบนกองหิมะและรอดชีวิตมาได้^{[ 4 ]}

เครื่องบินปีกกระพือลำแรกที่สามารถบินได้ถูกสร้างขึ้นในฝรั่งเศส โจแบร์ในปี พ.ศ. 2414 ใช้ยางรัดเพื่อขับเคลื่อนแบบจำลองนกขนาดเล็กอัลฟองส์ เปอโนด์ , อาเบล ฮูโร เดอ วิลเนิ ฟ และวิกเตอร์ ทาแตงก็สร้างเครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยยางรัดในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2413 เช่นกัน ^{[ 5 ]}เครื่องบินปีกกระพือของทาแตงอาจเป็นเครื่องแรกที่ใช้การบิดตัวของปีก และเห็นได้ชัดว่ามันเป็นพื้นฐานสำหรับของเล่นเชิงพาณิชย์ที่ปิชังกูร์ นำเสนอ ราวปี พ.ศ. 2432 กุสตาฟ ทรูเวเป็นคนแรกที่ใช้การเผาไหม้ภายใน และแบบจำลองของเขาในปี พ.ศ. 2433 บินได้ระยะทาง 80 เมตรในการสาธิตสำหรับสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งฝรั่งเศส ปีกถูกกระพือโดย ประจุ ดินปืนที่กระตุ้น ท่อ บู ร์ดอน

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2427 เป็นต้นมาลอว์เรนซ์ ฮาร์เกรฟได้สร้างเครื่องบินปีกกระพือจำนวนมากที่ขับเคลื่อนด้วยยางรัด สปริงไอน้ำหรืออากาศอัด [ ^{6 ] เขา}ได้นำการใช้ปีกกระพือขนาดเล็กมาใช้เพื่อสร้างแรงขับให้กับปีกคงที่ขนาดใหญ่ นวัตกรรมนี้ช่วยขจัดความจำเป็นในการลดเกียร์ ทำให้การสร้างง่ายขึ้น

EP Frostเริ่มผลิตเครื่องบินปีกกระพือในช่วงทศวรรษ 1870 โดยรุ่นแรกๆ ใช้เครื่องยนต์ไอน้ำเป็นพลังงานขับเคลื่อน จากนั้นในช่วงทศวรรษ 1900 ได้มีการสร้างเครื่องบินเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีขนาดใหญ่พอสำหรับผู้โดยสารได้หนึ่งคน แม้ว่าจะบินไม่ได้ก็ตาม^{[ 7 ]}

ในช่วงทศวรรษ 1930 อเล็กซานเดอร์ ลิปปิชและกองบินนาซีเยอรมนีได้สร้างและทดลองบินเครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สันดาปภายในได้สำเร็จหลายลำ โดยใช้แนวคิดของฮาร์เกรฟเรื่องปีกกระพือขนาดเล็ก แต่มีการปรับปรุงด้านอากาศพลศาสตร์อันเป็นผลมาจากการศึกษาอย่างเป็นระบบ

Erich von Holstซึ่งทำงานในช่วงทศวรรษ 1930 ประสบความสำเร็จอย่างมากในการสร้างประสิทธิภาพและความสมจริงในผลงานของเขาเกี่ยวกับออร์นิโทปเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยยางรัด เขาอาจประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกในการสร้างออร์นิโทปเตอร์ที่มีปีกโค้งงอ ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อเลียนแบบการพับปีกของนกให้ใกล้เคียงยิ่งขึ้น แม้ว่ามันจะไม่ใช่ปีกที่มีความยาวแปรผันได้จริง ๆ เหมือนกับของนกก็ตาม^{[ 8 ]}

ประมาณปี 1960 เพอร์ซิวัล สเปนเซอร์ ประสบความสำเร็จในการบินเครื่องบินปีกกระพือไร้คนขับหลายลำโดยใช้เครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีปริมาตรกระบอกสูบตั้งแต่ 0.020 ถึง 0.80 ลูกบาศก์นิ้ว (0.33 ถึง 13.11 cm³ ⁾และมีปีกกว้างถึง 8 ฟุต (2.4 ม.) ^{[ 9 ]}ในปี 1961 เพอร์ซิวัล สเปนเซอร์ และแจ็ค สตีเฟนสัน ประสบความสำเร็จในการบินเครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์และควบคุมจากระยะไกลเป็นครั้งแรก ซึ่งรู้จักกันในชื่อ สเปนเซอร์ ออร์นิเพลน^{[ 10 ]}ออร์นิเพลนมีปีกกว้าง 90.7 นิ้ว (2,300 มม.) น้ำหนัก 7.5 ปอนด์ (3.4 กก.) และขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์สองจังหวะ ที่มีปริมาตรกระบอกสูบ 0.35 ลูกบาศก์นิ้ว (5.7 ^cm³ ) มีโครงสร้างแบบปีกสองชั้นเพื่อลดการแกว่งของลำตัวเครื่องบิน^{[ 11 ]}

เครื่องบินปีกกระพือที่มีคนขับแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ๆ ได้แก่ ประเภทที่ขับเคลื่อนด้วยแรงกล้ามเนื้อของนักบิน (เครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยแรงคน) และประเภทที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์

หนึ่งในผู้ทดลองยุคแรก ๆ คือชาวดัตช์ชื่อวินเซนต์ เดอ กรูฟในช่วงทศวรรษ 1860 และ 1870

ประมาณปี ค.ศ. 1894 ออตโต ลิเลียนทาลผู้บุกเบิกด้านการบิน กลายเป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางในเยอรมนีจากการบินร่อนที่ประสบความสำเร็จและได้รับการเผยแพร่อย่างกว้างขวาง ลิเลียนทาลยังศึกษาการบินของนกและทำการทดลองที่เกี่ยวข้องบางอย่าง เขาสร้างเครื่องบินปีกกระพือ (ornithopter) ขึ้นมา แต่การพัฒนาให้สมบูรณ์นั้นต้องหยุดชะงักลงเนื่องจากการเสียชีวิตก่อนวัยอันควรของเขาในวันที่ 9 สิงหาคม ค.ศ. 1896 จากอุบัติเหตุเครื่องร่อน

ในปี ค.ศ. 1929 เครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยแรงคนซึ่งออกแบบโดยอเล็กซานเดอร์ ลิปปิช (ผู้ออกแบบเครื่องบินเมสเซอร์ชมิทท์ Me 163 โคเมท ) บินได้ระยะทาง 250 ถึง 300 เมตร (800–1,000 ฟุต) หลังจากปล่อยตัวด้วยการลากจูง เนื่องจากมีการใช้การปล่อยตัวด้วยการลากจูง ทำให้บางคนตั้งคำถามว่าเครื่องบินลำนี้สามารถบินได้ด้วยตัวเองหรือไม่ ลิปปิชยืนยันว่าเครื่องบินนั้นกำลังบินอยู่จริง ๆ ไม่ใช่การร่อนเป็นเวลานาน (การวัดระดับความสูงและความเร็วอย่างแม่นยำตลอดเวลาจะเป็นสิ่งจำเป็นในการแก้ไขปัญหานี้) เครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยแรงคนในเวลาต่อมาส่วนใหญ่ก็ใช้การปล่อยตัวด้วยการลากจูงเช่นกัน และการบินก็สั้นมากเนื่องจากกำลังกล้ามเนื้อของมนุษย์ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเวลาผ่านไป

ในปี พ.ศ. 2485 อดัลเบิร์ต ชมิด ได้ทำการบินเครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยแรงคนเป็นระยะทางไกลมาก ณ มิวนิก-ไลม์ เครื่องบินลำนี้บินได้ระยะทาง 900 เมตร (3,000 ฟุต) โดยรักษาระดับความสูง 20 เมตร (65 ฟุต) ตลอดการบินส่วนใหญ่ ต่อมาเครื่องบินลำเดียวกันนี้ได้รับการติดตั้งเครื่องยนต์มอเตอร์ไซค์ Sachs ขนาด 3 แรงม้า (2.2 กิโลวัตต์) ด้วยเครื่องยนต์นี้ เครื่องบินสามารถบินได้นานถึง 15 นาที ต่อมา ชมิดได้สร้างเครื่องบินปีกกระพือขนาด 10 แรงม้า (7.5 กิโลวัตต์) โดยอิงจาก เครื่องร่อน Grunau-Baby IIaซึ่งทำการบินในปี พ.ศ. 2490 เครื่องบินลำที่สองนี้มีแผงปีกด้านนอกที่สามารถกระพือได้^{[ 12 ]}

วิศวกรชาวฝรั่งเศส René Riout อุทิศตนเป็นเวลาสามทศวรรษให้กับการสร้างเครื่องบินปีกกระพือ ในปี 1905 เขาได้ประดิษฐ์แบบจำลองแรกของเขาขึ้นมา ในปี 1909 เขาได้รับเหรียญทองในการแข่งขัน Lépine สำหรับแบบจำลองขนาดเล็ก ในปี 1913 เขาได้ทำงานเกี่ยวกับการพัฒนาแบบจำลองที่นักบินสั่งทำ คือ Dubois-Riout การทดสอบถูกหยุดลงในปี 1916 ในปี 1937 เขาได้สร้างRiout 102T Alérion เสร็จสมบูรณ์ ซึ่งแน่นอนว่าเป็นเครื่องบินปีกกระพือที่นักบินควบคุมได้ซึ่งประสบความสำเร็จมากที่สุดจนถึงทศวรรษที่สองของศตวรรษที่ 21 ในที่สุด ผลสรุปจากการทดสอบในอุโมงค์ลมก็ไม่เอื้ออำนวยต่อการดำเนินโครงการต่อไป^{[ 13 ] [ 14 ]}

ในปี พ.ศ. 2548 อีฟส์ รุสโซได้รับประกาศนียบัตรปอล ทิสซองดิเย ร์ ซึ่งมอบโดยFAIสำหรับผลงานในด้านการบิน รุสโซพยายามบินด้วยแรงกล้ามเนื้อของมนุษย์เป็นครั้งแรกโดยใช้ปีกกระพือในปี พ.ศ. 2538 ในวันที่ 20 เมษายน พ.ศ. 2549 ในความพยายามครั้งที่ 212 เขาประสบความสำเร็จในการบินได้ระยะทาง 64 เมตร (210 ฟุต) โดยมีเจ้าหน้าที่ของสโมสรการบินแห่งฝรั่งเศสเฝ้าดู ในความพยายามบินครั้งที่ 213 ลมกระโชกแรงทำให้ปีกหัก ส่งผลให้นักบินได้รับบาดเจ็บสาหัสและเป็นอัมพาต ครึ่ง ท่อน^{[ 15 ]}

ทีมงานที่สถาบันวิจัยด้านการบินและอวกาศแห่งมหาวิทยาลัยโทรอนโต นำโดยศาสตราจารย์เจมส์ เดอลอริเยร์ได้ทำงานเป็นเวลาหลายปีเกี่ยวกับเครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์และมีนักบินควบคุม ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2549 ที่สนามบินบอมบาร์เดียร์ ณสวนดาวน์สวิวในโทรอนโตเครื่องบินของศาสตราจารย์เดอลอริเยร์รุ่น UTIAS Ornithopter No.1ได้ทำการบินขึ้นโดยใช้ไอพ่นช่วย และบินได้นาน 14 วินาที ตามที่เดอลอริเยร์กล่าว^{[ 16 ]}ไอพ่นมีความจำเป็นสำหรับการบินอย่างต่อเนื่อง แต่ปีกที่กระพือเป็นส่วนที่ทำงานส่วนใหญ่^{[ 17 ]}

เมื่อวันที่ 2 สิงหาคม พ.ศ. 2553 ท็อดด์ ไรเชิร์ต จากสถาบันเดียวกัน ได้ขับเครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยแรงคนชื่อสโนว์เบิร์ดเครื่องบินลำนี้มีปีกกว้าง 32 เมตร (105 ฟุต) น้ำหนัก 42 กิโลกรัม (93 ปอนด์) สร้างขึ้นจากคาร์บอนไฟเบอร์ไม้บัลซา และโฟม นักบินนั่งอยู่ในห้องนักบินขนาดเล็กที่แขวนอยู่ใต้ปีก และใช้เท้าปั๊มแท่งเพื่อควบคุมระบบสายเคเบิลที่ทำให้ปีกกระพือขึ้นลง เครื่องบินถูกลากโดยรถยนต์จนกระทั่งลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า จากนั้นก็บินได้นานเกือบ 20 วินาที บินได้ 145 เมตร (476 ฟุต) ด้วยความเร็วเฉลี่ย 25.6 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (15.9 ไมล์ต่อชั่วโมง) ^{[ 18 ]}การบินแบบลากจูงที่คล้ายกันนี้เคยทำมาแล้วในอดีต แต่การรวบรวมข้อมูลที่ดีขึ้นได้ยืนยันว่าเครื่องบินปีกกระพือสามารถบินได้ด้วยตัวเองเมื่อลอยขึ้นสู่ท้องฟ้าแล้ว^{[ 19 ]}

เนื่องจากเครื่องบินปีกกระพือสามารถออกแบบให้มีลักษณะคล้ายนกหรือแมลงได้ จึงสามารถนำไปใช้ในทางการทหาร เช่นการลาดตระเวนทางอากาศโดยไม่ทำให้ศัตรูรู้ตัวว่ากำลังถูกจับตามอง เครื่องบินปีกกระพือหลายลำถูกทดสอบบินโดยติดตั้งกล้องวิดีโอไว้บนเครื่อง ซึ่งบางลำสามารถลอยตัวและเคลื่อนที่ในพื้นที่แคบได้ ในปี 2011 บริษัท AeroVironmentได้สาธิตเครื่องบินปีกกระพือที่ควบคุมจากระยะไกลซึ่งมีลักษณะคล้ายนกฮัมมิงเบิร์ดขนาดใหญ่ สำหรับภารกิจสอดแนมที่เป็นไปได้

ภายใต้การนำของPaul B. MacCready (ผู้มีชื่อเสียงจากGossamer Albatross ) AeroVironment ได้พัฒนาโมเดลเครื่องบินบังคับวิทยุขนาดครึ่งหนึ่งของขนาดจริงของเทโรซอร์ ยักษ์ Quetzalcoatlus northropiให้กับสถาบัน Smithsonianในช่วงกลางทศวรรษ 1980 โดยสร้างขึ้นเพื่อเป็นตัวเอกในภาพยนตร์ IMAX เรื่อง On the Wing โมเดลนี้มี ปีกกว้าง 5.5 เมตร (18 ฟุต) และมีระบบควบคุมการบินอัตโนมัติด้วยคอมพิวเตอร์ที่ซับซ้อน เช่นเดียวกับเทโรซอร์ขนาดจริงที่อาศัยระบบประสาทและกล้ามเนื้อในการปรับตัวอย่างต่อเนื่องขณะบิน^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

นักวิจัยหวังที่จะกำจัดมอเตอร์และเฟืองของการออกแบบปัจจุบันโดยการเลียนแบบกล้ามเนื้อบินของสัตว์อย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้นโรเบิร์ต ซี. มิเชลสันจากสถาบันวิจัยจอร์เจียเทคกำลังพัฒนากล้ามเนื้อเคมีแบบลูกสูบเพื่อใช้ในเครื่องบินปีกกระพือขนาดเล็ก มิเชลสันใช้คำว่า " เอนโตโมปเตอร์ " สำหรับออร์นิโทปเตอร์ประเภทนี้^{[ 23 ]} SRI Internationalกำลังพัฒนากล้ามเนื้อเทียมโพลีเมอร์ที่อาจใช้สำหรับการบินแบบปีกกระพือได้เช่นกัน

ในปี พ.ศ. 2545 Krister Wolff และPeter Nordinจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Chalmersในสวีเดน ได้สร้างหุ่นยนต์ปีกกระพือที่เรียนรู้เทคนิคการบิน [ 24 ] การออกแบบด้วยไม้บัลซาถูกขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยีซอฟต์แวร์การเรียนรู้ของเครื่องจักรที่เรียกว่าอัลกอริทึม^{วิวัฒนาการเชิงเส้น}แบบสภาวะคงที่ได้รับแรงบันดาลใจจากวิวัฒนาการ ตามธรรมชาติ ซอฟต์แวร์จะ "วิวัฒนาการ" เพื่อตอบสนองต่อข้อเสนอแนะเกี่ยวกับประสิทธิภาพในการทำงานที่กำหนด แม้ว่าจะจำกัดอยู่เฉพาะในอุปกรณ์ในห้องปฏิบัติการ แต่ออร์นิโทปเตอร์ของพวกเขาก็ได้พัฒนาพฤติกรรมเพื่อให้ได้แรงยกสูงสุดและการเคลื่อนที่ในแนวนอนอย่างต่อเนื่อง^{[ 25 ]}

ตั้งแต่ปี 2002 ศาสตราจารย์ Theo van Holten ได้ทำงานเกี่ยวกับออร์นิโทปเตอร์ที่สร้างขึ้นเหมือนเฮลิคอปเตอร์อุปกรณ์นี้เรียกว่า "ออร์นิคอปเตอร์" ^{[ 26 ]}และสร้างขึ้นโดยการสร้างใบพัดหลักเพื่อให้ไม่มีแรงบิดปฏิกิริยา

ในปี 2551 สนามบินอัมสเตอร์ดัม สคิปโฮลเริ่มใช้เหยี่ยวกลไกที่ดูสมจริงซึ่งออกแบบโดยโรเบิร์ต มัสเตอร์ส ผู้เชี่ยวชาญด้านเหยี่ยว หุ่นยนต์นกที่ควบคุมด้วยวิทยุนี้ใช้เพื่อไล่นกที่อาจทำความเสียหายให้กับเครื่องยนต์ของเครื่องบิน^{[ 27 ] [ 28 ]}

ในปี 2555 RoBird (เดิมชื่อ Clear Flight Solutions) ซึ่งเป็นบริษัทที่แยกตัวออกมาจากมหาวิทยาลัย Twente เริ่มผลิตนกเหยี่ยวเทียม (เรียกว่า RoBird®) สำหรับสนามบิน อุตสาหกรรมการเกษตร และอุตสาหกรรมการจัดการขยะ^{[ 29 ] [ 30 ]}

Adrian Thomasและ Alex Caccia ก่อตั้ง Animal Dynamics Ltd ในปี 2015 เพื่อพัฒนาแบบจำลองเชิงกลของแมลงปอเพื่อใช้เป็นโดรนที่มีประสิทธิภาพเหนือกว่าควอดคอปเตอร์ งานนี้ได้รับทุนสนับสนุนจาก Defence Science and Technology Laboratory ซึ่งเป็นหน่วยงานวิจัยของกระทรวงกลาโหมของอังกฤษ และกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกา^{[ 31 ]}

นักเล่นงานอดิเรกสร้างและบินเครื่องบินปีกกระพือของตนเอง ซึ่งมีตั้งแต่รุ่นน้ำหนักเบาที่ขับเคลื่อนด้วยยางรัด ไปจนถึงรุ่นขนาดใหญ่ที่ควบคุมด้วยวิทยุ

เครื่องบินบังคับวิทยุที่ใช้พลังงานจากยางรัดนั้นสามารถออกแบบและสร้างได้ค่อนข้างง่าย นักเล่นงานอดิเรกมักแข่งขันกันเพื่อทำเวลาบินให้นานที่สุดด้วยเครื่องบินบังคับวิทยุประเภทนี้ รุ่นเริ่มต้นอาจมีการออกแบบและสร้างได้ง่าย แต่รุ่นที่ใช้ในการแข่งขันขั้นสูงนั้นมีความซับซ้อนและสร้างยากมาก รอย ไวท์ เป็นเจ้าของสถิติระดับชาติของสหรัฐอเมริกาสำหรับเครื่องบินบังคับวิทยุที่ใช้พลังงานจากยางรัดในร่ม ด้วยเวลาบิน 21 นาที 44 วินาที

ของเล่นเครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยยางรัดสำหรับบินอิสระเชิงพาณิชย์มีวางจำหน่ายมานานแล้ว โดยเครื่องแรกวางจำหน่ายในชื่อTim Birdในปารีสในปี พ.ศ. 2322 ^{[ 32 ]}รุ่นต่อมาก็วางจำหน่ายในชื่อ Tim Bird เช่นกัน (ผลิตโดย G de Ruymbeke ประเทศฝรั่งเศส ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2512)

การออกแบบเครื่องบินบังคับวิทยุเชิงพาณิชย์นั้นมีต้นกำเนิดมาจากเครื่องบิน Seagull ที่ใช้เครื่องยนต์ของ Percival Spencer ซึ่งพัฒนาขึ้นราวปี 1958 และผลงานของ Sean Kinkade ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 จนถึงปัจจุบัน ปีกของเครื่องบินมักขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า นักเล่นงานอดิเรกหลายคนสนุกกับการทดลองออกแบบปีกและกลไกใหม่ๆ ของตนเอง โอกาสที่จะได้มีปฏิสัมพันธ์กับนกจริงๆ ในถิ่นที่อยู่ของพวกมันเองก็เพิ่มความสนุกสนานให้กับงานอดิเรกนี้อย่างมาก นกมักจะอยากรู้อยากเห็นและจะบินตามหรือสำรวจเครื่องบินจำลองขณะที่มันบินอยู่ ในบางกรณี เครื่องบินบังคับวิทยุถูกนกเหยี่ยวนกกาและแม้แต่แมวโจมตี เครื่องบินจำลองรุ่นใหม่ราคาถูกกว่า เช่นDragonflyจากWowWeeได้ขยายตลาดจากนักเล่นงานอดิเรกเฉพาะกลุ่มไปสู่ตลาดของเล่นทั่วไป

แหล่งข้อมูลที่เป็นประโยชน์สำหรับผู้ที่ชื่นชอบงานอดิเรกนี้ ได้แก่ หนังสือ "The Ornithopter Design Manual" ที่เขียนโดย Nathan Chronister และเว็บไซต์ "The Ornithopter Zone" ซึ่งมีข้อมูลมากมายเกี่ยวกับการสร้างและการบินโมเดลเหล่านี้

เครื่องบินปีกกระพือ ( Ornithopter) เคยเป็นหัวข้อที่น่าสนใจในการแข่งขันวิทยาศาสตร์ ระดับประเทศของอเมริกา โดยการแข่งขัน ("นกบิน") นั้นเกี่ยวข้องกับการสร้างเครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเองตามข้อกำหนดที่เข้มงวด โดยจะมีการให้คะแนนสำหรับระยะเวลาบินที่ยาวนานและน้ำหนักที่เบา นอกจากนี้ยังจะได้รับคะแนนโบนัสหากเครื่องบินปีกกระพือนั้นมีลักษณะคล้ายนกจริง

ดังที่แสดงให้เห็นโดยนก การกระพือปีกมีข้อได้เปรียบที่อาจเกิดขึ้นได้ในด้านความคล่องตัวและการประหยัดพลังงานเมื่อเทียบกับเครื่องบินปีกคงที่ รวมถึงศักยภาพในการขึ้นและลงจอดในแนวดิ่ง มีการเสนอแนะว่าข้อได้เปรียบเหล่านี้จะสูงสุดที่ขนาดเล็กและความเร็วในการบินต่ำ^{[ 33 ]}แต่การพัฒนาทฤษฎีอากาศพลศาสตร์ที่ครอบคลุมสำหรับการกระพือปีกยังคงเป็นปัญหาที่สำคัญเนื่องจากลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่ซับซ้อนของการไหลแยกตัวที่ไม่คงที่ดังกล่าว^{[ 34 ]}

แตกต่างจากเครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์ปีก ขับเคลื่อน ของออร์นิโทปเตอร์มีลักษณะการกระพือหรือการแกว่ง แทนที่จะเป็นการหมุน เช่นเดียวกับเฮลิคอปเตอร์ ปีกมักมีหน้าที่รวมกันทั้งสร้างแรงยกและแรงขับ ในทางทฤษฎี ปีกที่กระพือสามารถตั้งมุมปะทะเป็นศูนย์ในจังหวะขึ้น เพื่อให้เคลื่อนที่ผ่านอากาศได้ง่าย เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วปีกที่กระพือจะสร้างทั้งแรงยกและแรงขับ โครงสร้างที่ก่อให้ เกิดแรงต้านจึงมีขนาดเล็ก ข้อดีทั้งสองประการนี้จึงอาจช่วยให้มีประสิทธิภาพสูง

หากเครื่องบินปีกกระพือแบบมีเครื่องยนต์และมีนักบินในอนาคตเลิกเป็นเครื่องบิน "แปลกใหม่" ในจินตนาการ และไม่เป็นจริง และเริ่มทำหน้าที่รับใช้มนุษย์ในฐานะสมาชิกสมทบของตระกูลเครื่องบิน นักออกแบบและวิศวกรจะต้องแก้ปัญหาไม่เพียงแต่การออกแบบปีกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปัญหาอื่นๆ อีกมากมายที่เกี่ยวข้องกับการทำให้เครื่องบินเหล่านี้ปลอดภัยและเชื่อถือได้ ปัญหาบางอย่าง เช่น เสถียรภาพ การควบคุม และความทนทาน เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเครื่องบินทุกประเภท ปัญหาอื่นๆ ที่เฉพาะเจาะจงกับเครื่องบินปีกกระพือก็จะปรากฏขึ้น การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบปีกกระพือเป็นเพียงหนึ่งในนั้น

เครื่องบินปีกกระพือที่มีประสิทธิภาพจะต้องมีปีกที่สามารถสร้างทั้งแรงขับ (แรงที่ผลักดันเครื่องบินไปข้างหน้า) และ แรง ยก (แรงตั้งฉากกับทิศทางการบิน) ที่ช่วยให้เครื่องบินลอยอยู่ในอากาศ แรงทั้งสองนี้จะต้องแข็งแรงพอที่จะต้านทานผลกระทบจากแรงต้านและน้ำหนักของเครื่องบินได้

การออกแบบออร์นิโทปเตอร์ของเลโอนาร์โดได้รับแรงบันดาลใจจากการศึกษาเกี่ยวกับนก และคิดค้นการใช้การกระพือปีกเพื่อสร้างแรงขับและให้การเคลื่อนที่ไปข้างหน้าซึ่งจำเป็นต่อการยกตัวทางอากาศพลศาสตร์ อย่างไรก็ตาม การใช้วัสดุที่มีอยู่ในขณะนั้นทำให้ยานมีน้ำหนักมากเกินไปและต้องใช้พลังงานมากเกินไปในการสร้างแรงยกหรือแรงขับที่เพียงพอสำหรับการบิน อัลฟองส์ เปอโนด์ ได้นำเสนอแนวคิดของออร์นิโทปเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานในปี พ.ศ. 2417 การออกแบบของเขามีพลังงานจำกัดและควบคุมไม่ได้ ทำให้มันถูกเปลี่ยนเป็นของเล่นสำหรับเด็ก^{[ 35 ]}ยานพาหนะรุ่นใหม่กว่า เช่น ออร์นิโทปเตอร์ที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานของมนุษย์ของลิปปิช (พ.ศ. 2462) และเอมีล ฮาร์ทมัน (พ.ศ. 2492) เป็นเครื่องร่อนที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานได้ แต่ต้องใช้ยานพาหนะลากจูงเพื่อขึ้นบิน และอาจไม่สามารถสร้างแรงยกที่เพียงพอสำหรับการบินอย่างต่อเนื่องได้ เครื่องบินปีกกระพือของฮาร์ทแมนขาดพื้นฐานทางทฤษฎีเช่นเดียวกับเครื่องบินปีกกระพืออื่นๆ ที่อิงจากการศึกษาการบินของนก แต่เป็นตัวอย่างของแนวคิดเครื่องบินปีกกระพือที่เป็นเครื่องจักรคล้ายนกมากกว่าเครื่องจักรที่เลียนแบบวิธีการบินของนกโดยตรง^{[ 36 ] [ 37 ]}ในช่วงทศวรรษ 1960 มีเครื่องบินปีกกระพือไร้คนขับที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ขนาดต่างๆ ที่สามารถบินได้และคงการบินไว้ได้ ซึ่งเป็นตัวอย่างที่มีคุณค่าในโลกแห่งความเป็นจริงของการบินด้วยปีกเชิงกล ในปี 1991 แฮร์ริสและเดอลอริเยร์ได้บินเครื่องบินปีกกระพือที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์และควบคุมจากระยะไกลได้สำเร็จเป็นครั้งแรกในเมืองโทรอนโต ประเทศแคนาดา ในปี 1999 เครื่องบินปีกกระพือที่มีคนขับซึ่งสร้างขึ้นจากแบบนี้ได้บินขึ้น สามารถบินขึ้นจากพื้นผิวทางเท้าที่เรียบและบินได้อย่างต่อเนื่อง^{[ 36 ]}

ปีกที่กระพือและการเคลื่อนที่ผ่านอากาศของเครื่องบินปีกกระพือได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มปริมาณแรงยกให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ภายใต้ข้อจำกัดของน้ำหนัก ความแข็งแรงของวัสดุ และความซับซ้อนทางกล วัสดุปีกที่ยืดหยุ่นสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ ในขณะที่ยังคงรักษากลไกการขับเคลื่อนให้เรียบง่าย ในการออกแบบปีกที่มีแกนอยู่ด้านหน้าของปีกมากพอจนศูนย์กลางอากาศพลศาสตร์อยู่ด้านหลังของแกนยืดหยุ่นของปีก การเสียรูปแอโรอิลาสติกทำให้ปีกเคลื่อนที่ในลักษณะที่ใกล้เคียงกับประสิทธิภาพในอุดมคติ (ซึ่งมุมการเอียงจะล้าหลังการเคลื่อนที่ลงประมาณ 90 องศา) ^{[ 38 ]}การกระพือปีกจะเพิ่มแรงต้านและไม่มีประสิทธิภาพเท่ากับเครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัด การออกแบบบางอย่างบรรลุประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นโดยการใช้กำลังมากขึ้นในจังหวะลงมากกว่าจังหวะขึ้น เช่นเดียวกับนกส่วนใหญ่^{[ 35 ]}

เพื่อให้ได้ความยืดหยุ่นที่ต้องการและน้ำหนักขั้นต่ำ วิศวกรและนักวิจัยได้ทดลองกับปีกที่ต้องใช้คาร์บอนไฟเบอร์ ไม้อัด ผ้า และซี่โครง โดยมีขอบท้ายที่แข็งแรงและทนทาน^{[ 39 ]}มวลใดๆ ที่อยู่ด้านท้ายของหางจะลดประสิทธิภาพของปีก ดังนั้นจึงใช้วัสดุน้ำหนักเบาและพื้นที่ว่างเท่าที่เป็นไปได้ เพื่อลดแรงต้านและรักษารูปทรงที่ต้องการ การเลือกวัสดุสำหรับพื้นผิวปีกก็มีความสำคัญเช่นกัน ในการทดลองของ DeLaurier พื้นผิวแอโรไดนามิกเรียบที่มีปีกสองชั้นมีประสิทธิภาพในการสร้างแรงยกมากกว่าปีกชั้นเดียว

เครื่องบินปีกกระพืออื่นๆ ไม่จำเป็นต้องมีพฤติกรรมเหมือนนกหรือค้างคาวในการบิน โดยทั่วไปแล้วนกและค้างคาวจะมีปีกที่บางและโค้งงอเพื่อสร้างแรงยกและแรงขับ เครื่องบินปีกกระพือที่มีปีกบางกว่าจะมีมุมปะทะที่จำกัด แต่ให้ประสิทธิภาพการต้านทานต่ำสุดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับค่าสัมประสิทธิ์แรงยกเดียว^{[ 40 ]}

แม้ว่านกฮัมมิ่งเบิร์ดจะบินโดยกางปีกออกจนสุด แต่การบินแบบนั้นเป็นไปไม่ได้สำหรับออร์นิโทปเตอร์ หากปีกของออร์นิโทปเตอร์กางออกจนสุดและบิดและกระพือเป็นจังหวะเล็กๆ จะทำให้เกิดการหยุดชะงัก และหากบิดและกระพือเป็นจังหวะใหญ่มาก มันจะทำหน้าที่เหมือนกังหันลมทำให้สถานการณ์การบินไม่มีประสิทธิภาพ^{[ 41 ]}

ทีมวิศวกรและนักวิจัยที่ชื่อว่า "Fullwing" ได้สร้างออร์นิโทปเตอร์ที่มีแรงยกเฉลี่ยมากกว่า 8 ปอนด์ แรงขับเฉลี่ย 0.88 ปอนด์ และประสิทธิภาพการขับเคลื่อน 54% ^{[ 42 ]}ปีกได้รับการทดสอบในอุโมงค์ลมความเร็วต่ำเพื่อวัดประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่ายิ่งความถี่ของการกระพือปีกสูงขึ้น แรงขับเฉลี่ยของออร์นิโทปเตอร์ก็จะยิ่งสูงขึ้น

เครื่องบินปีกหมุน (Ornithopter) ได้รับการกล่าวถึงในนิยายหลายครั้ง รวมถึงในซีรีส์DuneของFrank Herbertซึ่งเป็นรูปแบบการขนส่งทางอากาศหลักที่ตระกูล Atreides ใช้ในสภาพอากาศทะเลทรายของดาวเคราะห์Arrakis ^{[ 43 ] [ 44 ]}

• ไซโคลไจโร
• ไจโรเพลน
• เครื่องบินที่ขับเคลื่อนด้วยแรงมนุษย์
• แมลงตั๊กแตน
• ยานบินขนาดเล็ก
• แมลงบินขนาดเล็กเชิงกล
• นกฮัมมิงเบิร์ดนาโน
• เครื่องบินปีกหมุน

• โครนิสเตอร์, นาธาน. (1999). คู่มือการออกแบบออร์นิธอปเตอร์ . จัดพิมพ์โดยThe Ornithopter Zone .
• มุลเลอร์, โทมัส เจ. (2001). "อากาศพลศาสตร์ของปีกคงที่และปีกกระพือสำหรับการใช้งานยานบินขนาดเล็ก". เวอร์จิเนีย: สถาบันการบินและอวกาศแห่งอเมริกา. ISBN 1-56347-517-0
• อาซูมะ, อากิระ (2549) "ชีวจลนศาสตร์ของการบินและการว่ายน้ำ" เวอร์จิเนีย: สถาบันการบินและอวกาศแห่งอเมริกา ฉบับที่ 2 ไอเอสบีเอ็น 1-56347-781-5.
• เดอลอริเยร์, เจมส์ ดี. " การพัฒนาและการทดสอบเครื่องบินปีกกระพือแบบเต็มรูปแบบที่มีนักบินควบคุม " วารสารการบินและอวกาศของแคนาดา 45. 2 (1999), 72–82. (เข้าถึงเมื่อ 30 พฤศจิกายน 2010)
• Warrick, Douglas, Bret Tobalske, Donald Powers และ Michael Dickinson. " หลักอากาศพลศาสตร์ของการบินของนกฮัมมิ่งเบิร์ด " สถาบันการบินและอวกาศแห่งอเมริกา 1–5. เว็บไซต์. 30 พฤศจิกายน 2010.
• ครอช, ทอม ดี. เครื่องบินของพิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติ ฉบับพิมพ์ครั้งที่สี่ เครื่องร่อนมาตรฐานลิเลียนธาล สถาบันสมิธโซเนียน, 1991
• บิลสไตน์, โรเจอร์ อี. การบินในอเมริกา ค.ศ. 1900–1983 ฉบับพิมพ์ครั้งแรก เครื่องร่อนและเครื่องบิน บัลติมอร์ รัฐแมริแลนด์: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยจอห์นส์ ฮอปกินส์, 1984 (หน้า 8–9)
• ครอช, ทอม ดี. ปีก. ประวัติศาสตร์การบินตั้งแต่ว่าวถึงยุคอวกาศ.ฉบับพิมพ์ครั้งแรก. นิวยอร์ก: ดับเบิลยู.ดับเบิลยู. นอร์ตัน แอนด์ คอมพานี อิงค์, 2003. (หน้า 44–53)
• แอนเดอร์สัน, จอห์น ดี. ประวัติศาสตร์ของอากาศพลศาสตร์และผลกระทบต่อเครื่องบิน.เคมบริดจ์: สหราชอาณาจักร, 1997.

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเครื่องบินปีกกระพือ (Ornithopter )

• ช่อง SKYBIRDบน YouTubeนำเสนอคลิปการบินสองนาทีของเครื่องบินปีกกระพือบังคับวิทยุขนาดแปดฟุต