[发明专利]一种扑翼飞行器的平直型可折叠机翼

说明书

技术领域

本发明属于扑翼飞行器技术领域，特别涉及一种扑翼飞行器的平直型可折叠机翼。

背景技术

微型扑翼飞行器(Flapping-Wing Micro Air Vehicle，简称FMAV)是一种模仿动物飞行的新型飞行器，与固定翼和旋翼飞行器相比，其主要特点是可以将举升、悬停和推进功能集成于一体，无需螺旋桨或喷气装置，具有很强的机动性和灵活性。而要实现这些功能，执行机构——扑翼机翼，起着较为关键的作用，所以设计和制作扑翼机翼在扑翼飞行器研究领域有着十分重要的作用。

目前由于平直型机翼设计制作简单，在扑翼飞行器领域广泛应用，常见的扑翼飞行器机翼为平直型机翼，其结构如图2所示，包括机翼主梁18，摇杆19，常见扑翼飞行器机翼杆件20，聚酯薄膜21等主要零件。机翼主梁用于连接机翼的驱动机构，铰接在机身上，摇杆19和常见扑翼飞行器机翼杆件20粘接在聚酯薄膜21，聚酯薄膜不具弹性，整个机翼上没有可转动铰链，所以平直型机翼不可折叠。

但平直型机翼扑翼飞行器的转向需通过其它装置加以实现使飞行器的重量和灵活性受到限制。而带翼型机翼即是仿蝙蝠机翼，虽然其在运动形式上更有鸟类的因素，但是由于制作复杂，其应用受到限制。

发明内容

为了解决现有机翼结构复杂，不能实现机翼的横向扭转折叠，本发明提供一种扑翼飞行器的平直型可折叠机翼，实现飞行动物的依靠翅翼转向的仿生学特征，该机翼可以依靠驱动机构实现横向折叠，通过分别改变机身一侧的机翼面积，依靠两侧面积差实现扑翼飞行器的转弯飞行。

本发明采用的技术方案是：包括蒙皮和机翼构架，机翼构架对称分布，机翼构架上粘接蒙皮，蒙皮具有蝙蝠外形，其中机翼构架包括扭簧结构、杆件和连接杆，扭簧结构的一端分为五段，分别为前臂段、上臂段、体侧段、大腿段和小腿段，这五段之间有四个折弯，分别为肘部、肩部、胯部和膝部，扭簧结构的弹簧部位为腕部，腕部和肩部之间的折弯为肘部，肘部与腕部相连的是前臂段，肘部和肩部相连的是上臂段，肘部低于肩部和腕部，肩部低于腕部；肩部与胯部之间的体侧段为一段圆弧，膝部与跨部之间为大腿段，大腿段与水平线平行，扭簧结构该端终点为踝部，踝部位于膝部斜下方；扭簧结构的另一端与前臂段呈锐角，扭簧结构的腕部与一杆件相连，杆件与扭簧结构的此端呈锐角；扭簧结构的肩部与一连接杆相连，连接杆与驱动装置相连。可以采用的驱动装置为曲柄摇杆机构，连接杆与曲柄摇杆机构的连杆相连。

本发明的一种优选方式：扭簧结构的前臂段与上臂段之间呈130°至150°之间，杆件与扭簧结构的另一端的锐角为65°至85°，扭簧结构的另一端与前臂段的锐角为40°至60°。上臂段和体侧段以及体侧段和大腿段都呈锐角。大腿段和小腿段呈钝角。上臂段和连接杆的夹角为160°至170°之间。

蒙皮具有类似蝙蝠翼膜的形状，蒙皮用柔顺薄膜材料制作，且具有柔顺可伸缩的特点。

一种扑翼飞行器的平直型可折叠机翼的制造方法，包括以下步骤：

(1)制作两个对称的机翼构架，机翼构架包括扭簧结构、杆件和连接杆，扭簧结构的一端分为五段，分别为前臂段、上臂段、体侧段、大腿段和小腿段，这五段之间有四个折弯，分别为肘部、肩部、胯部和膝部，扭簧结构的弹簧部位为腕部，肩部、肘部位于腕部下方，肘部位于腕部和肩部之间且在肩部下方，肩部低于腕部；肩部与胯部之间的体侧段为一段圆弧，膝部与跨部之间为大腿段，大腿段在同一水平线上且介于踝部和胯部之间，踝部位于膝部下方；扭簧结构的另一端与前臂段呈锐角，扭簧结构的腕部与一杆件相连，杆件与扭簧结构的另一端呈锐角；扭簧结构的肩部与连接杆相连，连接杆与驱动装置相连；其中踝部位于扭簧结构小腿段的端点。(2)将具有蝙蝠外形蒙皮粘结在机翼构架上；

(3)修剪多余的蒙皮，将机翼外缘多余的蒙皮去掉。

本发明的有益效果是：在能具有现有平直型机翼特点的同时也具有折叠型机翼的可折叠特征，并能通过机翼面积的改变依靠面积差实现扑翼飞行器的转弯飞行。1.具有仿蝙蝠外形；2.具有独特的扭簧结构，可实现机翼的横向扭转折叠；3.蒙皮采用柔顺可伸缩材料，利于可转动部分实现折叠4.可实现飞行器转向。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1第一杆件、2扭簧结构、3蒙皮、4连接杆、5第二扭簧结构、6肘部、7肩部、8胯部、9膝部、10踝部、11前臂段、12上臂段、13体侧段、14大腿段、15小腿段、16第三指尖、17第五指尖；

图2是常见扑翼飞行器机翼结构示意图；