[发明专利]一种双翼差动拍动的微型扑旋翼飞行器

说明书

本发明公开了一种双翼差动拍动的微型扑旋翼飞行器，涉及微型飞行器领域。所述飞行器包括机翼、传动机构、动力装置及底座；底座上固定动力装置和传动机构，传动机构的两端分别各固定一个机翼；工作时，动力装置中的微型电机提供动力带动传动机构的内杆上下升降，导致两个机翼连杆同时向相反方向运动，带动对称布置的一对机翼交替向下和向上运动，实现差动拍动。本发明在保证机翼相同频率拍动的过程中平均升力不变，机翼瞬态升力波动明显减小，升力在整个拍动周期内更为均匀，有效降低了对电机输出功率的要求，显著提高能量利用效率。

技术领域

本发明涉及微型飞行器领域，具体来说是一种双翼差动拍动的微型扑旋翼飞行器。

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的探索越来越深入，微电子技术的飞速发展，导致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、勘探和协助救援等任务。

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”中公开了一种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。微型飞行器质量轻，尺寸小，因此机载动力装置的质量、尺寸也同样受到极大约束，所能携带的能量也相对有限。如何在给定动力装置下，将尽可能多的能量传输至机翼，以有效产生飞行需要的气动力或者气动力矩，对显著提高微型扑旋翼的气动特性以及微型扑旋翼的负载性能有着积极的作用。

目前公开的扑旋翼设计都普遍采用双翼布局，且一对扑旋翼沿竖直旋转轴呈轴对称分布。当扑旋翼拍动过程时，双翼同向拍动，即：一个翼向上拍动，另一个翼也同样向上运动；反之，一翼向下拍动，另一翼也向下拍动。扑旋翼的特点决定了其气动力产生和能量消耗主要发生在下拍过程中。同向拍动的双翼在下拍时产生较大的翼升力的同时也需要极大的瞬态功率输入；相反，上拍过程中尽管升力产生较小但瞬态能量需求也极少。总的看，同向拍动的上下拍过程中升力产生和瞬态能量消耗差别极大，这一方面导致基于双翼同向拍动的微型扑旋翼飞行器整个拍动周期内升力会产生较大的波动，增加了飞行器控制系统设计的难度；另一方面又使得一个运动内功率消耗分布极为不均，飞行器整体能量利用率较低。

发明内容

本发明针对现有微型扑旋翼飞行器采用双翼同向拍动，造成的下拍时机翼升力及瞬态能耗极大，而上拍升力及瞬态能量耗能极少，上下拍过程升力贡献及瞬态能量消耗差别极大，系统升力波动较大、整体能量利用率较低的问题，提出了一种双翼差动拍动的微型扑旋翼飞行器。

所述的微型扑旋翼飞行器包括机翼、传动机构、动力装置及底座。底座上固定动力装置和传动机构，传动机构的两端分别各固定一个机翼；

所述传动机构包括齿轮减速组、套筒、内杆、传动连杆、两个机翼连杆、套筒轴承、内杆轴承、套筒轴承环以及内杆轴承环；

所述两个机翼攻角可控；机翼a的外伸端铰接在套筒轴承环上；中间铰接机翼连杆a的根部，机翼连杆a的另一端根部铰接内杆轴承环；机翼b的外伸端铰接在内杆轴承环上，同时中间铰接机翼连杆b的根部，机翼连杆b的另一端根部铰接套筒轴承环；

内杆轴承环外套在内杆轴承上，内杆轴承安装在内杆顶部；内杆置于在套筒内；套筒垂直固定在底座上；内杆与套筒交接的部位设有套筒轴承，外套套筒轴承环。套筒侧壁上开有一段沟槽，传动连杆的一端穿过沟槽与内杆相连，另一端连接齿轮减速组的输出端；齿轮减速组固定在底座上，输入端接动力装置；

动力装置固定在底座上，包括微型电机、微型电源和电源输出控制器；微型电机固定在齿轮减速组上，并将输出轴与齿轮减速组的输入端相连。