[发明专利]半主动式仿蒲公英微小型飞行器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种半主动式仿蒲公英微小型飞行器及其控制方法。飞行器以蒲公英为仿生对象，利用其空中漂浮和扩散能力强的特性进行设计。飞行器主要由上旋翼、下旋翼、冠毛翼、主轴和主舱组成。上、下旋翼旋转方向相反，以平衡反扭矩，双旋翼在爬升和机动时产生所需的升力与操纵力；旋翼可折叠，能有效节省飞行器存放空间。冠毛翼具有两层，冠毛翼能够在下部形成涡环来产生升力，从而延长飞行器的浮空时长。主轴连接共轴双旋翼系统、冠毛翼系统和主舱。飞行器可具有两种飞行模式，一种为有动力飞行模式，另一种模式为无动力飞行模式。本发明飞行器具有尺寸小、质量轻、耗能低、机动性强及浮空时间长的特征。

技术领域

本发明涉及飞行器领域，特指一种半主动式仿蒲公英微小型飞行器。

背景技术

随着飞行器技术、制造工艺和先进材料应用技术的飞速发展，仿生飞行器的多样化发展成为可能，仿生技术也越来越受到关注，各类仿生飞行器如雨后春笋般出现，如仿蝙蝠飞行器、仿黄蜂无人机、仿海鸥无人机。大自然始终是工程技术设计的源泉，借鉴鸟类煽动翅膀飞行进行设计的扑翼飞行器、仿大雁飞行的滑翔机，效仿“竹蜻蜓”而设计的直升机等等。对于飞行器，大部分的仿生对象都为鸟类、昆虫类等动物，而借鉴自然界植物进行仿生还较为罕见。

蒲公英是一种轻质的草本植物，每一个蒲公英种子上有反向伞状的白色冠毛，蒲公英种子和冠毛组成的整体质量较轻，蒲公英种子这种类似于降落伞的结构极其高效，小蒲公英种子仅靠风力就能飘到几百甚至上千公里远。通过研究科学家们发现，当风吹过蒲公英种子冠毛时，会在蒲公英种子周围移动的空气之间形成压力差，压力差的产生会形成一个稳定在冠毛下方的涡环。涡环可以增加空气阻力，托起蒲公英种子，延长其在空中漂浮的时间。

本发明借鉴蒲公英的结构和气动特性，结合共轴双旋翼技术设计一款半主动式的飞行器。本发明飞行器具有尺寸小、质量轻、耗能低、机动性强及浮空时间长的特征。飞行器可通过携带不同任务载荷进行单体作战/业，也可通过协同实现多架飞行器集群作战/业，大大提高效能。此飞行器具有广泛的应用前景，在民用领域，可用于通讯中继、导航、遥感、环境气象观测等；在军用领域，可用于侦查、监视、蜂群作战、空中布雷等。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，结合可折叠翼技术、共轴双旋翼技术、蒲公英冠毛仿生技术，提出了一款微小型半主动式仿蒲公英微小型飞行器。与传统飞行器相比，本发明飞行器具有尺寸小、质量轻、耗能低、机动性强及浮空时间长的特征。飞行器可通过携带不同的任务载荷单体作战/业也可协同集群作战/业，大大提高作战效能。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种半主动式仿蒲公英微小型飞行器，该飞行器包括上旋翼、下旋翼、冠毛翼、主轴和主舱；所述的上旋翼、下旋翼固定于所述的主轴上部，构成共轴双旋翼；且上旋翼和下旋翼的旋转方向相反，且两者的桨叶均可折叠；所述的冠毛翼由内外两层构成；每层冠毛翼中，均具有若干沿主轴周向均匀排列的柔性冠毛，且每条柔性冠毛的一端固定于主轴上，另一端为自由端；所述的主舱挂载于主轴下部。

作为优选，所述的上旋翼、下旋翼均为刚性旋翼，上旋翼、下旋翼均由两片桨叶组成，桨叶具有负扭转，桨叶外形为梯形；桨叶翼型选用CLARK-Y翼型。

作为优选，所述的柔性冠毛为中空腔体。

作为优选，所述的冠毛翼中，每条柔性冠毛的内腔中，置有用于控制冠毛张角大小的形状记忆合金丝。

作为优选，所述的每层冠毛翼由36根冠毛构成。

作为优选，所述的柔性冠毛主结构由石墨烯气凝胶制成。

作为优选，所述的主舱外形为纺锤体。

作为优选，所述的主舱内放置有设备和/或任务载荷。

作为优选，还包括存放母仓，所述的飞行器以折叠状态批量固定于存放母仓中。