[发明专利]一种类扑翼飞行器

说明书

技术领域

本发明属于扑翼飞行器技术领域，具体涉及一种活动翼作近似单向扑动的类扑翼飞行器。

背景技术

类扑翼飞行器是通过活动翼主动运动能像鸟一样产生升力和机动性控制的飞行器，它比固定翼飞机有更强的机动性，起飞和降落不需要跑道，可以垂直起降、低速飞行或悬停，适应在复杂的空间中飞行。一般的螺旋翼直升机和固定翼垂直起降飞机，虽然具有类扑翼飞行器功能，但它们的机械结构和控制机构复杂，造价高。公知的扑翼飞行器（CN201380963Y）有一对扑翼上下拍动产生升力，同时扑翼可变换运动姿态以改变升力方向，扑翼上方设有一个螺旋桨以提高升力。因此，其控制系统既要控制螺旋桨的转动，又要控制扑翼的拍动，飞行器控制机构较复杂。

另一种扑翼飞行器（CN201367116Y），它通过柔性翼的上下扑动来产生升力，并使柔性翼摆动来控制飞行器的姿态。由于柔性翼的扑动速度较低，需要增加扑翼的翼展长度来提高升力。因此，其飞行时需要的空间较大。

发明内容

为了克服现有飞行器结构和控制机构复杂、机动性不良、造价高等不足，本发明提供了一种活动翼作连续转动而产生近似单向扑动的类扑翼飞行器。本发明提供的飞行器具有传动机构和控制机构简单，机体两侧的气动力方向可在360°范围内灵活调节，不产生俯仰波动等特点，能实现垂直升降、水平前进与后退、空中悬停、灵活转向等功能。

本发明所提供的一种类扑翼飞行器包括机体1、第一半转翼片2、第二半转翼片5、第三半转翼片9、第四半转翼片10、固定轴3、回转架4、销齿轮6、调向凸轮7、大齿轮8、从动齿轮11、主动齿轮12、控制电机13；所述固定轴3垂直对称于机体1的纵向剖面并与机体1固连，形成承载的悬臂梁；两个结构相同的回转架4对称设置在机体1两侧，回转架4用轴承支撑在所述固定轴3上，可绕固定轴3相对机体1转动；四个结构相同的第一半转翼片2、第二半转翼片5、第三半转翼片9和第四半转翼片10分成两组，分别支撑在机体两侧回转架4的转臂上，每个半转翼片为对称于自转轴的矩形板，所述四个结构相同的半转翼片的自转轴线平行于固定轴3，所述第一半转翼片2与第二半转翼片5、第三半转翼片9与第四半转翼片10、第一半转翼片2与第四半转翼片10、第二半转翼片5与第三半转翼片9的相位差都为90°，每个半转翼片的一端伸出轴与一销齿轮6固定连接，所述销齿轮6与调向凸轮7啮合；所述调向凸轮7对称支撑在机体1的两侧，调向凸轮7的回转轴线与固定轴3的轴线重合；所述控制电机13固定于机体1上，所述控制电机13的齿轮与调向凸轮7上的大齿轮8啮合。

回转架4的空心轴一端与从动齿轮11固定，主动齿轮12分别与左右两侧的从动齿轮11啮合，驱动回转架转动。销齿轮6由两个外滚轮17、两个内滚轮18和销齿盘19组成。外滚轮17和内滚轮18等距分布在同一圆周上，并位于销齿盘19的两侧。销齿轮6与调向凸轮7的平面凸轮啮合使回转架转动一周，而半转翼片只转动半周。调向凸轮7由上凸轮片22、下凸轮片23、大齿轮8和凸轮架24组成。上凸轮片22、下凸轮片23的工作轮廓相同，安装相位差为180°，都与凸轮架24固定连接。凸轮架24支撑在机体1上，其回转轴线与固定轴3的轴线重合，固定于凸轮架上的大齿轮8与固定于机体1上的控制电机13的齿轮啮合。主发动机直接与主动齿轮12连接，通过一级齿轮传动构成飞行器的主传动机构，驱动回转架与半转翼片的旋转产生飞行器所需推力。控制电机通过一级齿轮传动和凸轮—销齿轮传动构成飞行器的机动性控制机构，改变半转翼相对于机体的初始方位，从而改变推进力的方向。

主动齿轮12通过从动齿轮11驱动左、右回转架等速反向转动。由于半转翼片的初始相位设置和运动构件的结构对称性，转动件的离心力自平衡，机体两侧的气动力偶矩也相互平衡。因此，机体1两侧半转翼能产生方向平行，大小相同，作用点对称于机体的定向推力，其大小可改变主传动转速来调节。由于机体1同侧的两个半转翼片相位差为90°，因此产生的气动推力的叠加效果，推力波动小。飞行器的结构是关于铅垂轴对称的，其重心位于固定轴3的下方，因此，飞行器在两侧升力的作用下能够实现平稳升降。