[發(fā)明專利]雙關(guān)節(jié)仿生撲翼飛行器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310561284.7
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103612754A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李清清;余躍慶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有雙關(guān)節(jié)的仿生撲翼飛行器，其主翼與副翼通過連桿傳動來實現(xiàn)高仿生度的撲翼動作，副翼的撲動是確定的、有規(guī)律的，屬于航空航天領(lǐng)域。

背景技術(shù)

撲翼飛行是自然界中動物飛行最優(yōu)的方式之一。撲翼飛行器與固定翼和螺旋槳飛行器相比具有高氣動效率、大載重、易起降等優(yōu)點，可以運用在載人交通、無人機等方面。

考慮到撲翼飛行器潛在的使用價值和技術(shù)推動作用，日、美等發(fā)達國家都給予高度重視。加之固定翼和旋翼飛行器在現(xiàn)今執(zhí)行任務(wù)時和運用中所遇到的不足，為了適應(yīng)任務(wù)的復(fù)雜性和環(huán)境的多樣性,集舉升、懸停和推進功能于一體，具有更大的機動靈活性、更好的避障能力和低廉的飛行費用的仿生撲翼飛行器就受到了國內(nèi)外眾多科學(xué)家的關(guān)注與探討。

國際上對撲翼飛行器的研究已經(jīng)很多，他們幾乎都是研究的是單關(guān)節(jié)撲翼的飛行器。這類飛行器要實現(xiàn)載人幾乎是不可能的，因為這種單關(guān)節(jié)撲翼受到各種限制，導(dǎo)致翼展在2米以下，而且負(fù)重能力差。自然界中，大翼展的鳥類也幾乎都是多關(guān)節(jié)的。未來要實現(xiàn)撲翼載人，多關(guān)節(jié)、大翼展的仿生撲翼飛行器是最為可行的選擇之一。

專利號為200910017614.X的專利中介紹了一種雙向同步自動翻轉(zhuǎn)撲翼機，其副翼的撲動是依靠氣流對其作用力實現(xiàn)被動翻轉(zhuǎn)的，而且撲動無規(guī)律、不可控，左右撲翼不對稱，很難實現(xiàn)實際飛行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有雙關(guān)節(jié)的仿生撲翼飛行器，其主翼與副翼通過機構(gòu)聯(lián)動來實現(xiàn)高仿生度的撲翼動作，副翼的撲動是確定的、有規(guī)律的，左右撲翼的機構(gòu)是完全對稱的，真正地實現(xiàn)了鳥類的撲翼動作的仿生。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:該雙關(guān)節(jié)仿生撲翼飛行器包括機身、撲翼驅(qū)動裝置、主翼、副翼、主翼關(guān)節(jié)、副翼關(guān)節(jié)、尾翼驅(qū)動裝置、尾翼，其特征在于：機身包括機身橫梁11和機身骨架15，兩相同的機身骨架15并排固接在機身橫梁11上，機身橫梁11穿過機身骨架15的中心。撲翼驅(qū)動裝置10固接在機身骨架15上，主翼通過主翼關(guān)節(jié)12與機身骨架15相連，主翼可以主翼關(guān)節(jié)12為轉(zhuǎn)軸，繞機身骨架15作相對轉(zhuǎn)動。副翼通過副翼關(guān)節(jié)8與主翼相連，副翼可以主副翼關(guān)節(jié)8為轉(zhuǎn)軸，繞主翼作相對轉(zhuǎn)動。尾翼驅(qū)動裝置5固接在機身橫梁11的后端，尾翼與尾翼驅(qū)動裝置連接。

撲翼驅(qū)動裝置10包括無刷電機16、齒輪17、曲柄18、連桿19、齒輪軸20、滾珠軸承21、銷軸22，無刷電機16固定在機身骨架15上，無刷電機的輸出軸與一個齒輪17同軸心連接，齒輪軸20固接在兩個機身骨架15上，兩個同樣的齒輪17通過滾珠軸承21連接在齒輪軸20的前端，并通過嚙合傳動，兩個曲柄18分別與齒輪17固接在一起，無相對運動，兩個連桿19通過銷軸22分別與曲柄18連接，連桿19可以銷軸22為轉(zhuǎn)軸，與曲柄18作相對轉(zhuǎn)動。

主翼包括主翼桿13、主翼聯(lián)動桿26、主翼骨架9、主翼加強桿6、機翼蒙皮14，主翼桿13的機身端平行固接有兩個主翼桿連接件24，主翼桿連接件24的一端通過銷軸22和連桿19連接。主翼桿13的副翼端平行固接有兩個主翼聯(lián)動桿連接件27，有三個主翼骨架9等間距地固接在主翼桿13上，主翼骨架9的上下表面蒙有機翼蒙皮14，主翼加強桿6穿過三個主翼骨架9并與主翼桿13和主翼骨架9固接在一起，主翼加強桿6的機身端固接有主翼加強桿連接件25。主翼通過主翼桿連接件24和主翼加強桿連接件25固接在主翼轉(zhuǎn)軸23上，主翼轉(zhuǎn)軸23連接在機身骨架15上。主翼聯(lián)動桿26的兩端分別固接有兩個主翼聯(lián)動桿連接件27。

副翼包括有副翼桿7、副翼骨架1、機翼蒙皮14，主翼桿13和主翼聯(lián)動桿26的副翼端上的兩對主翼聯(lián)動桿連接件27分別通過副翼關(guān)節(jié)銷軸29與兩個副翼桿連接件28相連接，兩副翼桿28之間固接有副翼桿7，副翼桿7上等間距地固接著4個副翼骨架1，副翼骨架1上蒙有機翼蒙皮14，使得副翼截面形狀為凹凸型。

尾翼驅(qū)動舵裝置包括有舵機固定件30、舵機31、臂32、球關(guān)節(jié)連桿33、十字聯(lián)軸節(jié)34、尾翼連接件35，兩個舵機31水平放置，并通過舵機固定件30與機身橫梁11固接在一起，兩個舵臂32分別與兩個舵機31連接，舵臂32在舵機驅(qū)動下，可以與舵機31作相對轉(zhuǎn)動。兩個球形關(guān)節(jié)連桿33的兩端分別與舵臂32和尾翼連接件35連接，尾翼關(guān)節(jié)35通過十字聯(lián)軸節(jié)34與機身橫梁11連接，尾翼關(guān)節(jié)35可以與機身橫梁11作水平和豎直兩個自由度的相對轉(zhuǎn)動運動。

尾翼包括有尾翼垂直舵3、尾翼水平舵4，尾翼垂直舵3垂直固接在尾翼水平舵4上，尾翼水平舵4固接在尾翼連接件35上。