[发明专利]一种对拍式四翼扑翼飞行器及运动方法

说明书

一种对拍式四翼扑翼飞行器。其包括机身和四个机翼；机身设有机翼控制器；四个机翼分别为两个上机翼和两个下机翼；两个上机翼分别为右上和左上机翼；两个下机翼分别为右下和左下机翼；右上机翼包括右上内翼和右上外翼，左上机翼包括左上内翼和左上外翼；右上内翼和左上内翼的内端分别铰接在机身的两侧；右下机翼包括右下内翼和右下外翼，左下机翼包括左下内翼和左下外翼；右下内翼和左下内翼的内端分别铰接在机身两侧位于右上内翼和左上内翼下侧的部位。本发明优点：机翼能实现弯曲折叠和转动，实现上下翼对拍运动。具有两种运动方式，一种为高升力模式，一种为快速推进模式。在高升力模式下一次扑动循环内实现两次下扑和一次上扑，从而提高升力。

技术领域

本发明属于扑翼飞行器技术领域，特别是涉及一种对拍式四翼扑翼飞行器及运动方法。

背景技术

扑翼飞行器是一种模仿鸟类或昆虫扑翼飞行的新型扑翼飞行器，与传统固定翼飞机和旋翼机不同，扑翼飞行器主要通过双翼上下扑动、折叠和扭转实现推进与升降，具有较高的灵活性，在国防领域和民用方面都有着广泛的应用前景。

自然界中的蜜蜂通过机翼对拍和分离产生前缘涡提供升力，这种扑动方式包含了机翼上下扑动和扭转，能够有效利用前缘涡，但是由于飞行时机身迎角过大，因此飞行速度慢。模仿蜜蜂机翼运动方式，结合四翼扑翼飞行器的结构，能够提高飞行速度和气动效率；鸟类的飞行主要依靠翅膀上下扑动，在一个周期只能够实现一个下扑和一个上扑运动，可通过急回特性和外翼的弯曲折叠提高升力，虽然飞行速度快，但是不能实现悬停。结合昆虫对拍运动与鸟类飞行模式能够得出一种特别的飞行方式，通过增加一对机翼模仿昆虫的对拍运动，并且控制机翼合并与分离的时机，能够实现一个周期内机翼完成两次下扑和一次上扑，使扑翼产生较大升力和推力，以提高气动力效率。

目前国内外已有成型的微型扑翼飞行器，大都仿生对象以昆虫为主，且飞行的姿态只能实现简单自由度的挥拍运动。中国专利CN 103482064A采用仿鸟二段式扑翼，在内外翼连接处采用接头铰接，基本实现上下扑动和外翼的弯曲折叠，在一定程度上模仿鸟类飞行过程，但这种内外翼的接头铰接结构控制具有一定的难度。中国专利CN 101417708A将扑翼翼面分为内外翼段，通过在前后两段翼肋上设置角度限制器来控制前后翼段对折的角度，以此来实现扑翼扑动过程中的扭转现象，其不足之处是，通过设置角度限制器只能将扑翼的攻角设定在某一固定值，而不能根据来流流速灵活调整。作为大型仿鸟扑翼飞行器，扑翼的内翼与外翼之间的弯曲折叠和扑翼扭转对提高飞机升力是非常重要的。但目前尚未发现对拍式四翼扑翼飞行器及运动方法的相关报道。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种对拍式四翼扑翼飞行器及运动方法。

为了达到上述目的，所述的对拍式四翼扑翼飞行器包括机身和四个机翼；其中，机身内部设有多个机翼控制器；四个机翼分别为两个上机翼和两个下机翼；两个上机翼分别为右上机翼和左上机翼；两个下机翼分别为右下机翼和左下机翼；右上机翼包括右上内翼和右上外翼，左上机翼包括左上内翼和左上外翼；右上内翼和左上内翼的内端分别铰接在机身的两侧，并且能够以铰接处为轴上下转动；外端分别与右上外翼和左上外翼的内端铰接，并且右上外翼和左上外翼能够以铰接处为轴上下转动；右下机翼包括右下内翼和右下外翼，左下机翼包括左下内翼和左下外翼；右下内翼和左下内翼的内端分别铰接在机身两侧位于右上内翼和左上内翼下侧的部位，并且能够以铰接处为轴上下转动，外端分别与右下外翼和左下外翼的内端铰接，并且右下外翼和左下外翼能够以铰接处为轴上下转动；每个机翼控制器分别控制一个内翼或一个外翼的动作。

所述的机翼最高点位置与水平面间的夹角为15°～60°。

所述的机翼最低点位置与水平面间的夹角为15°～60°。

本发明提供的对拍式四翼扑翼飞行器的高升力运动方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)以机翼最高点位置作为起始点，此时上机翼和下机翼处于合并状态；