[发明专利]一种扑翼-扑旋翼多飞行模态仿生飞行器

说明书

本发明公开了一种扑翼‑扑旋翼多飞行模态仿生飞行器，包括机架，机架上设有电机；所述电机的输出端经一级减速齿轮组与二级减速齿轮组连接有曲柄滑块机构；所述机架上穿设有与曲柄滑块机构连接的中心杆，中心杆经第一旋转轴承转动连接有机翼架；所述中心杆的外部套有连接在机架上的杆套，杆套经第二旋转轴承连接有支撑座；所述支撑座的两侧分别铰接有叉手；所述机翼架的两侧分别铰接有下驱动背板，下驱动背板的中部与叉手的上间隙铰接；所述下驱动背板上端设有舵机组件，舵机组件连接有上驱动背板，上驱动背板上设有套筒销装置，套筒销装置连接有机翼。本发明可以使飞行器兼具扑旋翼的高机动性垂直起降和类似扑翼的高效巡航飞行性能。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，特别是一种扑翼-扑旋翼多飞行模态仿生飞行器。

背景技术

长期以来人类已对飞行生物翼(特别是昆虫翅)的拍动开展了大量而细致的观测及研究，发现其能产生更高的气动升力系数，具有多种飞行模式——拍动前飞、展翅滑翔、垂直起降和悬停等。受鸟类拍打翅膀以获得更好飞行能力的启发，扑旋翼结合了拍打运动和旋转运动从而获得更高的敏捷性和飞行效率，此概念最早由李道春、吴江浩等人提出，并制造了微型扑旋翼模型进行了可飞行实验和空气动力学分析。扑旋翼既具有旋翼垂直起飞的能力，又能够沿水平面上做旋转运动，但缺少了像扑翼一样在水平上续航飞行的能力。扑旋翼的结构包括为电机、机架、减速齿轮、曲柄滑块机构、中心杆、舵机、套筒销装置、机翼，通过中心杆驱动机构从而带动非对称机翼的拍动机翼进行拍打运动，在扑打的过程中形成一种反卡门涡街现象从而衍生一个推进力，但在一段时间后会与旋转运动所产生的阻力达成一个动态平衡，在这其中涉及到一个机翼俯仰角的概念，为了获取最大升力及飞行效率，适宜的机翼俯仰角选取也成为了一个重要的探究因素。

无论是在军事领域还是人类日常生活，扑翼飞行器都有较好的发展前景，这就对飞行器的稳定性和灵活性提出了挑战，对飞行器的模态转换以适应环境有了较高的要求。目前，国内外大多数扑翼飞行器都是机翼上下扑打的仿鸟类飞行器，此类仿鸟类飞行器难以实现模态的切换，从而提高灵活性以及更好的环境适应能力。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种扑翼-扑旋翼多飞行模态仿生飞行器。本发明可以实现扑翼-扑旋翼之间的模态转换，使飞行器兼具扑旋翼的高机动性垂直起降和类似扑翼的高效巡航飞行性能。

本发明的技术方案：一种扑翼-扑旋翼多飞行模态仿生飞行器，包括机架，机架上设有电机、第一传动轴和第二传动轴；所述第一传动轴上设有一级减速齿轮组，所述第二传动轴上设有二级减速齿轮组；所述电机的输出端与第一传动轴连接，所述一级减速齿轮组与二级减速齿轮组相啮合；所述第二传动轴的端部连接有曲柄滑块机构；所述机架上穿设有与曲柄滑块机构连接的中心杆，中心杆经第一旋转轴承转动连接有机翼架；所述中心杆的外部套有连接在机架上的杆套，杆套经第二旋转轴承连接有支撑座；所述支撑座位于机翼架的下方；所述支撑座的两侧作为支点端分别铰接有叉手；所述机翼架的两侧分别铰接有下驱动背板，下驱动背板的中部与叉手的上间隙铰接；所述下驱动背板上端设有舵机组件，舵机组件连接有上驱动背板，上驱动背板上设有套筒销装置，套筒销装置连接有机翼。

上述的扑翼-扑旋翼多飞行模态仿生飞行器，所述一级减速齿轮组和二级减速齿轮组作为动力传递装置，使减速比达到22.75：1。

前述的扑翼-扑旋翼多飞行模态仿生飞行器，所述曲柄滑块机构包括有两个铝块和一个把手零件构成，中心杆与把手零件连接。

前述的扑翼-扑旋翼多飞行模态仿生飞行器，所述的支撑座和机翼架均为H型，且机翼架的长度短于支撑座的长度。

前述的上驱动背板在舵机组件的驱动下与下驱动背板之间存在相对旋转，从而实现扑翼-扑旋翼飞行模式的切换。

前述的扑翼-扑旋翼多飞行模态仿生飞行器，所述套筒销装置由下挡块，上挡块和销块构成；其中销块被下挡块、上挡块和铰接的上驱动背板限制旋转的范围。