[发明专利]一种基于形状记忆合金的翅翼作动器及其加工方法

说明书

本发明公开了一种基于形状记忆合金的翅翼作动器及其加工方法，本发明的基于形状记忆合金的翅翼作动器包括翅翼作动器框架、用于给所述翅翼作动器框架供电的电源以及控制电路通断的开关器；所述翅翼作动器框架由若干线条形镍钛形状记忆合金、若干弧条形镍钛形状记忆合金构成含有不同形状网格结构的翅翼作动器框架，且每个线条形镍钛形状记忆合金和弧条形镍钛形状记忆合金的宽度和厚度完全一致。通过外加电来调控翅翼作动器的内部电阻热量，进而有效地控制翅翼作动器变形情况。本发明翅翼作动器框架易于设计，体积小，重量轻，易于控制，加工方法效率高等优势，在军用和民用中潜在广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及飞行器作动技术领域，具体提供一种基于形状记忆合金的翅翼作动器及其加工方法。

背景技术

由于扑翼微型飞行器具有体积小、成本低、重量轻、噪声小以及隐蔽性好等特点，在军事及民用领域均蕴含着巨大应用潜力。并成为近年来国际上的研究热点方向。

伴随着微纳米技术和微机电系统(MEMS)的迅速发展，人们纷纷地对扑翼微型飞行器开展了大量的研究。特别是针对复杂化环境下常规飞行器难以完成的任务，以及在应用前景和使用价值上潜在着极大的诱惑力，吸引了许多研究者对扑翼微型飞行器的兴趣。尤其是在军事上用于低空侦察、勘测、信号搜索等任务；在民用上用于高空摄影、航拍、环境监测、气象监测、森林防火监测以及行人跟踪等。

目前科研人员设计种类繁多的扑翼微型飞行器，并在各个领域的起到了应用价值。但现有的扑翼微型飞行器的翅翼尺寸大、重量重、变形量小以及伸缩不灵活等不足，使得扑翼微型飞行器越来越不适用复杂环境，尤其是在飞行时翅翼形变量较差，使飞行方向控制不稳定，造成获取信息不精准，以及在执行任务时藏身性能不好，目标容易被发现和暴露。因此，微型扑翼的翅翼在变形和隐蔽技术方面有待克服。目前有报道采用形状记忆合金材料制作翅翼在非工作减小翅翼体积以和占用空间，起到优良隐蔽的效果。但结构框架设计简单，变形效率低。并且其仅在横向方向上起到了伸缩变形功能，在纵向方向上未能实现，此外，其加工方法未明确。这样在某些方面极大地限制了其应用范围。为了克服上述的缺陷，以及提高扑翼微型飞行器翅翼的制备精度和效率，本发明设计一种基于形状记忆合金的翅翼作动器及其4D技术加工方法显得十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于形状记忆合金的翅翼作动器及其加工方法，以克服现有扑翼微型飞行器的翅翼尺寸大、重量重、变形量小、伸缩不灵活降低了飞行方向精准度以及隐蔽性不好、目标容易被暴露等不足，解决扑翼微型飞行器翅翼作动器的制备精度和效率的加工问题。

根据上述的技术问题，本发明采用以下技术方案来实现：

一种基于形状记忆合金的翅翼作动器，其特征在于：包括翅翼作动器框架、用于给所述翅翼作动器框架供电的电源以及控制电路通断的开关器；所述翅翼作动器框架为由若干线条形镍钛形状记忆合金、若干弧条形镍钛形状记忆合金构成含有不同形状网格结构的翅翼作动器框架，且每个个线条形镍钛形状记忆合金和弧条形镍钛形状记忆合金的宽度和厚度完全一致。

所述的技术方案采用如下优选方式：

所述的翅翼作动器框架材料优选形状记忆合金，形状记忆合金可以为AuCd、CuZn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Si、NiAl、Ti-Ni-Pd和TiNb。本发明形状记忆合金优选镍钛(NiTi)合金。所述的多个线条形镍钛形状记忆合金和弧条形镍钛形状记忆合金的厚度h为0.1～1mm，所述的多个线条形镍钛形状记忆合金和弧条形镍钛形状记忆合金的宽度w为1mm。所述的翅翼作动器框架长度d为72mm，宽度t为25mm。

所述的翅翼作动器框架在断电情况下处于展开状态，在通电情况下翅翼作动器框架处于弯卷状态，通过电控使翅翼作动器框架呈现出展开和弯卷状态。