[发明专利]微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置

说明书

本发明公开的微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，属于飞行器设计领域。本发明包括支撑杆、传动机构和扑翼主结构。所述支撑杆垂直安置，其底部固连于微型飞行器的机身，其中部和顶端分别与传动机构和扑翼主梁连接。传动机构包括上套管、下套管、驱动杆、Γ型连杆和限位绳；扑翼主结构包括扑翼主梁、扑翼外梁、扑翼主肋、扑翼副梁和翼膜。本发明能够解决的技术问题是：(1)在保证下拍时的升力在最大值的情况下有效降低机翼上拍时的阻力；(2)通过调整限位绳的长度即能够调整扑翼扭转角度，具有操作简单便利的优点；(3)上拍阶段阻力减小，下拍阶段阻力与传统扑翼并无明显区别，具有能源利用率高的优点。

技术领域

本发明涉及微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，属于飞行器设计领域。

背景技术

微型飞行器体积小携带方便，且具有良好的机动性和隐蔽性。因此微型飞行器适于在狭窄空间和恶劣环境下完成勘探、侦查、救援等任务。正是由于微型飞行器在特殊条件下的应用需求和空缺，使得微型飞行器成为近二十年来航空领域的研究热点根据飞行方式的不同，微型飞行器大致分为三类：固定翼飞行器、旋翼飞行器及扑翼飞行器。这三类飞行器各有优缺点，简单来说，固定翼飞行器具有高速飞行的传统优势，但是难以实现悬停或是垂直起降；旋翼飞行器能够实现垂直起降和悬停，但其为了平衡自身扭矩导致结构上较为复杂，而且也存在低雷诺数下气动效率低的缺点。微型扑翼飞行器是一种符合仿生学原理的新型飞行器，它具有高气动效率，高机动性的优点，能够实现垂直起降和悬停，因此微型扑翼飞行器是发展高效微型可垂直起降悬停飞行器极有潜力的方向。然而在目前的研究中，扑翼在上拍过程中翼面会带来很大的负升力，如何减小上拍过程中的负升力仍是扑翼飞行器的研究重点之一。

发明内容

针对现有技术中微型扑翼飞行器存在的上述技术问题，本发明公开的微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置要解决的技术问题是：(1)在保证下拍时的升力在最大值的情况下有效降低机翼上拍时的阻力；(2)通过调整限位绳的长度即能够调整扑翼扭转角度，具有操作简单便利的优点；(3)上拍阶段阻力减小，下拍阶段阻力与传统扑翼并无明显区别，具有能源利用率高的优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明公开的微型飞行器用仿生扑翼拍动及扭转组合运动的传动装置，包括支撑杆、传动机构和扑翼主结构。

所述支撑杆垂直安置，其底部固连于微型飞行器的机身，其中部和顶端分别与传动机构和扑翼主梁连接。

传动机构包括上套管、下套管、驱动杆、Γ型连杆和限位绳；所述上套管通过套接轴承套接于支撑杆顶部，使上套管能够绕支撑杆自由转动；所述下套管套接于支撑杆中部，在驱动器的作用下，下套管能够沿支撑杆上下滑动，并同时通过套接轴承使下套管能够绕支撑杆自由转动；所述驱动杆一端与下套管固连，另一端与Γ型连杆铰接，被下套管带动的同时带动Γ型连杆运动；所述Γ型连杆的折角γ即两段杆之间的夹角；所述Γ型连杆的折角γ根据扑翼拍动模式设计而定，其上端与扑翼主肋一端通过销钉铰接，并在折点处粘贴垫片；所述限位绳上端与主肋连接，下端与Γ型连杆折角处圆环连接；扑翼上拍阶段Γ型连杆的顶端推动扑翼主肋的前端向上运动，使扑翼主梁绕其轴心转动，直至垫片与扑翼主梁相碰，此过程限位绳松弛不做约束；扑翼下拍阶段首先Γ型连杆的顶端拉动扑翼主肋前端向下运动直至限位绳绷直，达到最大反向扭转角后扑翼下拍。

扑翼主结构包括扑翼主梁、扑翼外梁、扑翼主肋、扑翼副梁和翼膜；所述扑翼主梁前端通过球铰与上套管一侧连接；所述扑翼主肋垂直穿过扑翼主梁内段的中心，使扑翼主肋能够绕自身轴向转动，并与翼面在同一平面上；翼膜粘接在扑翼主梁外段和扑翼副梁上。

为了使Γ型连杆在运作过程中保持竖直状态，作为优选，扑翼主梁与驱动杆的长度比在1.2-1.5之间。

为了使翼面有足够的升力，作为优选，扑翼外梁与扑翼主梁的长度比在4-5之间。