[发明专利]一种扑翼飞行器

说明书

本发明公开一种扑翼飞行器，包括主轴机构、翅膀对、翅膀转接机构、拍打驱动机构，翅膀对的数量为一对，翅膀对对称设置于主轴机构的两侧，翅膀对可转动地与主轴机构相连，翅膀转接机构包括攻角调整舵机，攻角调整舵机固定于主轴机构上，攻角调整舵机与翅膀对传动相连，攻角调整舵机能够调整翅膀对的攻角，翅膀转接机构、拍打驱动机构的数量均为两组并与翅膀对一一对应，拍打驱动机构与翅膀对传动相连，拍打驱动机构能够带动翅膀对往复运动。本发明的扑翼飞行器，利用翅膀对的拍打实现飞行，攻角调整舵机能够调整翅膀对的攻角，在翅膀对旋转的基础上，实现了类似旋翼飞行器的飞行姿态，产生稳定的升力，实现高效稳定飞行。

技术领域

本发明涉及仿生飞行器技术领域，特别是涉及一种扑翼飞行器。

背景技术

微型飞行器(Micro Air Vehicle，MAV)又称纳米飞行器或微纳米飞行器。微型飞行器定义为一种尺寸为15cm大小并能靠其自身能力飞行和完成各种探测任务的飞行器。微型飞行器是于20世纪90年代发展起来，其应用技术基本上已超出传统的飞机设计和空气动力技术的研究范畴，是对传统航空技术的一种挑战，同时它的出现也开拓了纳米技术和微机电系统技术在航空领域的应用。微型飞行器的发展和应用，必将推动国防科技工业的发展，并且具有广阔的民用前景。

目前，小型无人机主要包括固定翼和旋翼两类构型，但是它们缺点突出：固定翼飞行器在低速飞行时升力不足，而旋翼飞行器的噪声较大，机动性与稳定性较差。与主要利用定常空气动力学原理的固定翼飞行器和旋翼飞行器不同，扑翼利用了一些非定常的空气动力学现象，如低雷诺数的前缘涡，这些现象显著地提高了升力，超过了稳定流的表现，大量的计算和实验工作证明了扑翼的升力系数远远高于旋翼和固定翼的升力系数。此外，扑翼飞行器在小尺寸时还拥有更高的推力系数，在高速度时拥有更高的能源效率。基于上述优点，近年来仿生扑翼机成为研究的一大热点。然而由于扑翼飞行具有非线性、非定常的空气动力学特性，对扑翼进行理论分析和设计难度较大。

因此，如何克服上述困难，实现扑翼飞行器的稳定飞行是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种扑翼飞行器，以解决上述现有技术存在的问题，使扑翼飞行器实现高效稳定飞行。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种扑翼飞行器，包括主轴机构、翅膀对、翅膀转接机构、拍打驱动机构，所述翅膀对的数量为一对，所述翅膀对对称设置于所述主轴机构的两侧，所述翅膀对可转动地与所述主轴机构相连，所述翅膀转接机构包括攻角调整舵机，所述攻角调整舵机固定于所述主轴机构上，所述攻角调整舵机与所述翅膀对传动相连，所述攻角调整舵机能够调整所述翅膀对的攻角，所述翅膀转接机构、所述拍打驱动机构的数量均为两组并与所述翅膀对一一对应，所述拍打驱动机构与所述翅膀对传动相连，所述拍打驱动机构能够带动所述翅膀对往复运动。

优选地，所述主轴机构包括超轻杆、菱形支架、L型支架，所述菱形支架套装于所述超轻杆的外部，所述翅膀对可转动地与所述菱形支架相连，所述L型支架与所述超轻杆相连，所述攻角调整舵机固定于所述L型支架上。

优选地，所述超轻杆的径向截面为矩形，所述超轻杆穿过所述菱形支架的重心，所述翅膀对对称设置于所述菱形支架的两端，所述菱形支架、所述L型支架均为镂空结构。

优选地，所述翅膀对包括翅膀骨架和翅膜，所述翅膜包覆在所述翅膀骨架的外部，所述翅膜由高弹性TPU薄膜材质制成，所述翅膀骨架连接有翅膀连接件。

优选地，所述翅膀转接机构还包括攻角传动组件，所述攻角传动组件包括舵机连杆和旋转轴，所述旋转轴的一端与所述翅膀连接件相连，所述旋转轴可转动地穿过所述菱形支架，所述旋转轴的另一端可转动地与所述舵机连杆相连，所述舵机连杆远离所述旋转轴的一端与所述攻角调整舵机的输出端相连；所述翅膀骨架具有套筒，所述套筒套设于所述旋转轴的外部，所述套筒位于所述菱形支架的顶部。