[发明专利]一种带攻角控制装置的扑旋翼

说明书

技术领域

本发明涉及微型飞行器领域，具体来说是一种带攻角控制装置的扑旋翼。

背景技术

自上世纪九十年代以来，随着传统飞行器设计技术的不断提高，人们对动物飞行和游动机理不断探索，了解的越来越深入，以及随着微电子技术的飞速发展，微型飞行器设计领域发展越来越迅速，在国家安全和国民经济建设等方面具有广泛的应用前景，被应用于复杂环境条件下的侦察、通讯、勘探、协助救援等任务。

公开号为CN 101492093的专利申请：“扑旋翼设计方法及利用此方法设计的微小型扑旋翼飞行器”中公开了微小型扑旋翼飞行器。该专利发明的微小型扑旋翼飞行器升力靠一对上下拍动并可旋转的机翼提供。

现在公开的扑旋翼设计都普遍采用固定攻角，尽管当扑翼向下拍动时能够产生可观的正升力，但同时当扑翼向上拍动时也同样产生了较大的负升力。上拍阶段产生的机翼负升力一方面极大减小了微型扑旋翼飞行器的平均升力，使飞行器有效负载较小，另一方面使得飞行器较大一部分功率输出用于克服负升力产生，因而系统能量利用率低。

发明内容

本发明的目的是为了解决扑旋翼上拍产生的负升力使得扑旋翼平均升力较小，能量利用率低的问题，提出了一种带攻角控制装置的扑旋翼。

一种带攻角控制装置的扑旋翼包括扑旋翼，攻角控制装置和限位装置。

扑旋翼包括主梁、短梁、斜梁和翼膜；主梁、短梁和斜梁共面，短梁与主梁垂直，斜梁在主梁与短梁之间，与主梁夹角在30°至60°之间。短梁根部、斜梁根部相交与主梁的根部处，且该连接点位于主梁长度的10％处，主梁根部长度的10％是主梁的外伸端。

翼膜粘在主梁和短梁及斜梁所构成的平面上。

主梁、短梁及斜梁采用碳纤维杆制作，翼膜采用聚乙烯薄膜制作。

攻角控制装置和限位装置共同作用，分为两种形式：一种是利用挡板、限位器和攻角控制器组成；限位器有2个，分别位于主梁外伸端的两端；攻角控制器为两片半阶梯圆筒状对扣在一起，分为上下两部分，上半部内部为圆筒阶梯过渡面，用来匹配限位器；下半部套在外伸端外，通过与2个限位器的共同作用，限制扑旋翼轴向运动。

在攻角控制器下半部上开扇形凹槽，凹槽深度约占攻角控制器的25％长度，凹槽轴向截面呈40～70度，挡板在凹槽上下运动；攻角控制器上半部连接飞行器拍动机构，初始安装时，保证扑旋翼拍动机构拍动至水平时，攻角控制器凹槽上表面与水平面呈-10～0度攻角，下表面与水平面呈40～60度攻角。

另一种是通过变形片和限位梁组成，变形片选用硅胶材料制作，受力时可拉伸、变形，一端粘结在主梁上，另一端与短梁和斜梁根部相交点粘连，通过改变变形片的厚度或者调节短梁和斜梁的连接点与主梁的垂直距离，来控制扑旋翼上拍时翼型的攻角。

限位梁用来限制扑旋翼下拍时斜梁、短梁以及翼膜的变形；限位梁一端固定在主梁上，距主梁根部约25％主梁长度的位置处，且限位梁的初始安装角度与主梁根部方向成45度角；另一端斜搭在斜梁和短梁上面；初始安装时，扑旋翼整体与水平面的夹角设置为-10度～0度之间，保证了拍动机构拍动至水平时，扑旋翼初始几何攻角的范围为-10度～0度之间；通过变形片的变形，实现扑旋翼上拍时的攻角值介于40度～60度之间。

本发明的优点在于：

(1)本发明中设计了一种带攻角控制装置的扑旋翼，对扑旋翼拍动过程中的扑旋翼攻角进行控制，在维持扑旋翼下拍产生正升力的基础上，有效减小扑旋翼上拍时产生的负升力，使应用此控制方法的微型扑旋翼飞行器的平均升力得到提升，飞行器能量利用率提高。

(2)本发明中设计了一种带攻角控制装置的扑旋翼，可由多种装置实现，设计简单，易于加工。

附图说明

图1是本发明一种带攻角控制装置的扑旋翼应用实例1的示意图；

图2是本发明一种带攻角控制装置的扑旋翼应用实例1安有限位器的示意图；

图3是本发明一种带攻角控制装置的扑旋翼应用实例1攻角控制器的示意图；

图4是本发明一种带攻角控制装置的扑旋翼应用实例2的示意图；

图5是本发明一种带攻角控制装置的扑旋翼应用实例2上拍时的示意图；

图中：

1-扑旋翼  2-攻角控制器  3-限位器  4-变形片

101-主梁  102-短梁  103-斜梁  104-翼膜  105-挡板  106-限位梁

201-攻角控制器a  202-攻角控制器b  301-限位器a  302-限位器b

具体实施方式