[發明專利]撲翼模型支撐機構

有效

• 申請號: 201410717295.4
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN104483095A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 李洋;王利光;楊文青;付鵬;宋筆鋒;唐偉;李博揚;鐘京洋;薛棟;郭漢青;王進
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 韓素蘭

技術領域

本發明涉及撲翼模型支撐機構，尤其涉及一種撲翼模型的兩自由度支撐機構，該機構可用于撲翼飛行器風洞實驗。

背景技術

近年來，微型飛行器因為其具有體積小、重量輕、成本低的特點以及廣泛的應用前景成為了新的研究熱點。而撲翼飛行器更是因為其在微型尺度的獨特優勢越來越受到關注。國內外多個高校及研究機構針對撲翼飛行展開了多方面的理論和實驗研究。其中，撲翼飛行器的風洞實驗研究較為突出的有佛羅里達大學，密歇根大學，北京航空航天大學，他們的研究集中在撲翼的流場特性和撲翼產生的力及力矩特性兩方面。

但目前有關撲翼的風洞實驗研究大多模仿固定翼的風洞實驗，并未考慮到撲翼真實飛行狀態時具有的周期性俯仰和沉浮運動，如南京航空航天大學的實驗撲動機構直接插接在天平支架上，只能夠測試單純撲動狀態下撲翼的力及力矩特性（具體內容可以參考昂海松&曾銳&段文博&史志偉，柔性撲翼微型飛行器升力和推力機理的風洞實驗和飛行實驗，航空動力學報，2007，22（11）：1838-1845），并未能考慮俯仰和沉浮對于測力造成的影響，這使得對撲翼飛行器的分析和設計優化都存在偏差，設計出的撲翼飛行器并未能達到最優的性能。

綜上所述，現有撲翼風洞實驗的主要問題在于僅僅采用撲動機構測量純撲動撲翼產生的力和力矩，不能模擬實際飛行時的撲翼狀態，撲翼的分析和改進設計都存在很大偏差。

發明內容

本發明提供一種撲翼模型支撐機構，它是利用具有沉浮和俯仰兩個自由度的支撐機構用以在風洞中支撐撲翼實驗的撲動機構，同時可以準確控制沉浮運動和俯仰運動的幅度和頻率，模擬真實撲翼飛行的狀態，以便風洞實驗獲得最接近真實飛行狀態撲翼產生的力和力矩數據，為后續的分析和設計改進提供更好參考。

本發明的技術方案是：

一種撲翼模型支撐機構，包括：底座，升降板，模型安裝板，線性滑軌滑塊組合，支桿安裝座，沉浮運動機構，俯仰運動機構以及整流罩，

其特殊之處在于：

所述整流罩頂部敞開，底部封閉，后部開有可供風洞支桿伸入的空心管，內部包裹沉浮運動機構、俯仰運動機構以及支桿安裝座；

所述支桿安裝座固定安裝在底座上，開孔處可插接風洞支桿；

所述模型安裝板位于整流罩上方，其上表面能夠安裝六分量傳感器或撲翼模型，下表面有兩個鉸接接頭，分別為前鉸接接頭和后鉸接接頭，前鉸接接頭用于連接模型安裝板，后鉸接接頭用于連接升降板。

上述線性滑軌滑塊組合包括第一線性滑軌、第一線性滑軌和第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊、第四滑塊；

所述第一線性滑軌、第二線性滑軌分別固連于底座的兩端，第一滑塊、第二滑塊安裝在第一線性滑軌上，第三滑塊、第四滑塊安裝在第二線性滑軌上，并且第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊、第四滑塊均與升降板固連。

上述沉浮運動機構包括沉浮驅動滑片、行星減速單元、電機、電機支撐架、舵機和舵機支撐架；

所述沉浮運動機構固連在底座上，沉浮驅動滑片固連在升降板上，行星減速單元的運動輸出為往復的曲柄直線運動，可驅動沉浮驅動滑片改變第一滑塊、第二滑塊、第三滑塊、第四滑塊在第一線性滑軌和第二線性滑軌上的位置，使得升降板相對底座產生豎直方向的位移，實現與其相連的模型安裝板的沉浮運動。

上述沉浮運動機構的電機支撐架、電機與行星減速單元固連，且可繞電機輸出軸轉動，行星減速單元的行星齒輪的齒數與內齒圈的齒數比為1：2，驅動曲柄位于行星齒輪基圓上，電機工作時驅動曲柄在內齒圈上的一條直徑上做往復直線運動。

上述沉浮運動機構的沉浮幅度為0～±50cm。

上述俯仰運動機構包括俯仰驅動滑片、行星減速單元、電機、電機支撐架、舵機和舵機支撐架；

所述俯仰運動機構固連在升降板上，其運動輸出為往復的曲柄直線運動，可驅動俯仰驅動滑片產生豎直方向分位移，帶動聯動桿運動，從而使模型安裝板相對其后鉸鏈接頭產生轉動，實現模型安裝板的俯仰運動。

上述俯仰運動機構的電機支撐架、電機與行星減速單元固連，且可繞電機輸出軸轉動，行星減速單元的行星齒輪的齒數與內齒圈的齒數比為1：2，驅動曲柄位于行星齒輪基圓上，電機工作時驅動曲柄在內齒圈上的一條直徑上做往復直線運動。

上述的俯仰運動機構的俯仰角幅度為0～±15°。

上述整流罩形狀類似一對稱翼型，可減小機構進行吹風實驗時產生的支架干擾。

一種上述撲翼模型支撐機構的應用，其特殊之處在于：該機構用于支撐撲翼飛行器進行風洞實驗。