[發明專利]一種采用開孔實現增升的撲旋翼

有效

• 申請號: 201610013334.1
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105667787B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 吳江浩;陳隆;周超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 趙文利

1.一種采用開孔實現增升的撲旋翼，其特征在于：包括撲旋翼，透氣孔和合頁；

撲旋翼包括主梁、短梁、斜梁和翼膜；主梁、短梁和斜梁共面，長度比例為9：4：7.5；其中短梁與主梁垂直，且垂直點位于主梁長度的10％處；斜梁交于主梁和短梁的垂直點，與主梁夾角為30°；

翼膜粘在主梁、短梁及斜梁所構成的平面上；

透氣孔為在翼膜上剪裁出的矩形孔，且一條長邊與翼膜前緣重合，透氣孔中心與翼根的展向距離r_p在0.25r～0.75r的范圍內；透氣孔長度l_p的取值范圍為0.19r～0.44r，r為撲旋翼的展長；透氣孔寬度b_p的取值范圍為0.25c～0.5c，c為撲旋翼的弦長；

合頁為矩形樹脂薄膜片，中心與透氣孔中心重合，且一條長邊與翼前緣重合并粘結在主梁上，其余邊自然貼合在翼膜上；合頁長度l_h≈1.25l_p，合頁寬度b_h≈1.40b_p；合頁位于翼膜下方、梁結構上方，通過改變合頁的厚度或者材料調節合頁的最大打開角度和響應時間；合頁最大打開角度α_max在10°至20°之間，響應時間t_s為一個拍動周期的1/16至1/8。

2.如權利要求1所述的一種采用開孔實現增升的撲旋翼，其特征在于：所述的主梁、短梁及斜梁采用碳纖維片制作，翼膜采用雙向拉伸聚丙烯薄膜制作。

3.如權利要求1所述的一種采用開孔實現增升的撲旋翼，其特征在于：所述主梁長度的10％是主梁的外伸端。

4.如權利要求1所述的一種采用開孔實現增升的撲旋翼，其特征在于：翼膜的材料選用厚度為0.07mm的雙向拉伸聚丙烯薄膜。

5.如權利要求1所述的一種采用開孔實現增升的撲旋翼，其特征在于：撲旋翼的工作原理為：當撲旋翼運動時，合頁受到周圍氣體的作用力與本身運動形成的慣性力，兩者合力的方向是周期性變化的；當機翼向上運動時，合頁在上下表面壓力差的作用下相對于翼膜向下打開，機翼上表面的高壓氣流通過透氣孔流至下表面，實現上下翼面間氣體的流動交換，導致上表面的壓力減小，同時下表面壓力增加，進而降低機翼上下表面的壓力差，實現了負升力的卸載；

當機翼向下運動時，合頁在上下表面壓力差的作用下相對于翼膜具有向上運動的趨勢，由于合頁尺寸大于透氣孔無法穿過翼膜，被壓合在翼膜下表面，使得氣流無法通過透氣孔，因此保持拍動產生的正升力，進而提高平均升力和能量利用率；

平均升力定義:

L‾=∫t0t1L(t)dtt1-t0]]>

其中，t₀和t₁分別代表撲旋翼連續兩次到達拍動最高點的時刻，L(t)為撲旋翼瞬時的升力值，正值為向上的正升力，負值為向下的負升力；

周期性變化的合力驅動合頁不斷交替的向下打開或貼合在翼膜從而實現合頁的響應與撲旋翼的運動匹配。