[发明专利]扑翼飞机

说明书

技术领域

本发明涉及扑翼飞机，具体地说，主要涉及改进了机翼结构及扑翼可相对机身转动的扑翼飞机。

背景技术

传统飞机的飞行是根据机翼在翼型剖面的上下形状差异，靠飞机动力系统为飞机带来的速度在机翼的上下表面产生压力差而产生升力，以带动传统飞机克服地心引力来上升的。而扑翼飞机是依靠模拟鸟类“翼”的煽动，在“翼”的下表面瞬间产生正压力，而“翼”的上表面同一瞬间产生负压力而产生升力，以带动载荷克服地心引力来上升的。飞行器的“翼”可煽动可静止。“翼”处于煽动过程中，扑翼飞机等同于雁、鹰、鸽、雀等飞禽类在飞翔时的状态；“翼”处于伸展的静止状态时，扑翼飞机等同于雁、鹰、鸽、雀等飞禽类的滑翔状态，也等同于滑翔机的飞行状态。

公开号为CN1288426A的中国发明专利申请公开了一种扑翼飞机,包括机舱、机翼、尾翼、起落架、动力系统、传动系统、操纵系统。所述的机翼包括一对上直翼及一对扑翼设在机舱的上方,所述的上直翼与扑翼通过扑翼支撑框架与机舱相连,所述的上直翼设在扑翼支撑框架的顶部,而所述的一对扑翼在所述的扑翼支撑框架的两侧向外延伸,所述的扑翼由主中梁端部的凹形球关节与支撑框架上传动装置上的凸形球关节相连接构成球关节,在传动系统的作用下成弧形上下扑动。

然而，该扑翼飞机的扑翼结构复杂，扑翼的操纵系统也较复杂。

一个不可否认的事实是，在飞行姿态的调整和飞行的机动性上，鸟类远优于人类目前制造的各种飞行器，因此，在提高飞行姿态调整的操控性和飞行机动性方面，也是本发明的目的之一。 

发明内容

本发明的主要目的是提供扑翼结构相对简单、更接近于鸟类飞行的扑翼飞机；

本发明的另一目的是提供飞行姿态操纵系统简单的扑翼飞机。

为实现本发明的主要目的，本发明提供的扑翼飞机包括机身、扑翼系统、动力系统及操纵系统，扑翼系统的基座与机身连接，扑翼自翼根向机身左右两侧延伸至翼梢地成对设置。从扑翼的主翼面上方俯视，扑翼由纵横排列的多个单元块构成，每一单元块与相邻单元块之间都通过可在垂直于主翼面的方向转动的翼铰连接，翼铰可在上止点与下止点之间转动。动力系统的执行件铰接在基座上，且输出端铰接在靠近翼根的一个单元块上，每一翼铰上装有迫使其处于上止点位置的弹性件。

由该方案可见，由于将扑翼在主翼面上设计成由多个纵横排列的单元块，且每一单元块与相邻单元块间通过仅可在上止点与下止点之间转动的翼铰连接，动力系统的输出端带动靠近翼根的一个单元块扑动时，运动将依次向相邻单元块传递至翼梢，形成整个扑翼的仿鸟翼扑动，弹性件的设置使得扑翼在扑动过程中能尽快恢复到展开状态。且结构较现有技术简单。

进一步的方案是在翼展方向上，近翼根处的弹性件的恢复力大于远翼根处的弹性件的恢复力。在同一翼型剖面上，近翼中间单元块处的弹性件的恢复力大于远翼中间单元块处弹性件的恢复力。使得扑翼回复到展开状态的过程更类似于鸟类。 

更进一步的方案是基座通过相互垂直的第一铰和第二铰与机身连接，第一铰使得扑翼系统可以相对机身的纵向左右转动，第二铰使得扑翼系统可以相对机身的横向左右转动。显然，这与单独依靠垂直尾翼与水平尾翼来控制扑翼飞机的左右转弯和俯仰相比，本方案的机动性更佳。

还有，如果在动力系统的两端并联有平衡储能弹簧，还可以相对降低动力系统的能源消耗。

为实现本发明的主要目的，本发明提供的另一扑翼飞机包括机身、扑翼系统、动力系统及操纵系统。扑翼系统的基座与机身连接，扑翼自翼根向机身左右两侧延伸至翼梢地成对设置。从扑翼的主翼面上方俯视，扑翼由纵横排列的多个单元块构成，每一单元块与相邻单元块之间都通过可在垂直于主翼面的方向的翼铰连接，动力系统的执行件铰接在基座上，且输出端铰接在靠近基座的一个单元块上；每一翼铰上装有驱动翼铰转动的助力缸。

由该方案可见，采用助力缸来驱动单元块动作，还具有功率大、运行可靠的额外优点，特别适用于中、大型的扑翼飞机。

进一步的方案是各助力缸发力的时序及行程由操纵系统中的控制电路控制。在翼展方向上，近翼根处的助力缸发出的力大于远翼根处的助力缸发出的力。在同一翼型剖面上，近翼中间单元块处的助力缸发出的力大于远翼中间单元块处助力缸发出的力。这也同样可以使得扑翼回复到展开状态的过程更接近于鸟类。

更进一步的方案是扑翼系统的基座通过相互垂直的第一铰和第二铰与机身连接，第一铰使得扑翼可以相对机身的纵向左右转动，第二铰使得扑翼可以相对机身的横向左右转动。显然，这与单独依靠垂直尾翼与水平尾翼来控制扑翼飞机的左右转弯和俯仰相比，本方案的机动性更佳。