[發明專利]一種可實現撲固翼結構轉換的機電裝置及飛行器

在審

• 申請號: 201810213132.0
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN108382582A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 姬冰;朱喬粼;郭士鈞
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本發明公開了一種可實現撲固翼結構轉換的機電裝置及飛行器，包括驅動電機和控制系統，驅動電機通過傳動裝置驅動一個齒輪旋轉，所述齒輪的通過兩個曲柄驅動兩個傳動搖桿上下擺動，傳動搖桿一端與所述的曲柄球面配合，另一端與滑動軸承球面配合，滑動軸承套設于機翼主翼梁；所述的機翼主翼梁與轉動基座旋轉配合，轉動基座固定于機身主架上；在所述齒輪的端面上沿齒輪的圓周方向設有一圈滑槽，在所述的滑槽內設有配合孔，所述的控制系統控制固定軸與配合孔是否配合，用于在固定翼模式時，起到固定齒輪的作用。

技術領域

本發明屬于仿生撲翼飛行器機電系統設計領域，涉及一種可實現撲固翼結構轉換的機電裝置及飛行器。

背景技術

自1932年美國西科斯基飛行器公司(Sikorsky Aircraft Corporation)所研制的世界上首架可實用旋翼機誕生以來，由于其具有垂直起降、空中懸停，以及良好機動性等優勢，旋翼機在軍用和民用領域得到了廣泛應用，但也存在著飛行速度低、巡航里程短、噪聲大，以及載重低等局限性。固定翼飛機雖然具有較高的巡航能力、較遠的巡航里程，以及較大的載重量，但是其卻不具備空中懸停能力，且需要修建專用的起降跑道，進而不僅增加了使用成本，更極大地限制了其應用領域。二戰結束后的五六十年代，各國空軍對戰機垂直起降能力的需求雖然沒有戰時迫切，但各種預研垂直起降戰機概念仍然層出不窮，除傳統直升機以外，先后研發了基于旋翼、螺旋槳、涵道風扇、噴氣動力等共四大類組合方式、十五種構型方案、四十五種型號成功試飛的垂直起降飛行器，但從仿生角度進行研發的撲翼和固定翼配合方式的飛行器構型方案依然沒有成型。

根據大型飛鳥的飛翔過程，其一般分為起飛、巡航和降落3個階段。其中起飛階段和降落階段，其翅膀運動特點表現為撲翼模式，即繞與飛行方向相同的拍打軸的角度撲動，優點在于借助撲翼系統用很小的能量完成舉升、降落等運動模式，且非常適用于小場地起飛和降落；巡航階段，其撲翼頻率較小，翅膀運動特點一般表現為滑翔模式，即翅膀與飛行方向相同的拍打軸所成的角度基本不變，定義該角度為0°，翅膀姿態為平展狀態，翼展面積達到最大，其運動姿態類似于固定翼模式，其優點在于飛行高效、運載能力強。

當前國內外針對大型飛鳥全飛行模式機制進行機構仿生的研究偏少，僅有的混合運動式仿生飛行器結構多為撲旋翼模式，即撲翼和旋翼相配合，該類飛行器仿生對象為飛蟲和小型飛鳥，不適合用于對大型飛鳥的仿生研究。因此亟需設計一種撲固翼運動模式的飛行器，實現撲翼起飛、固定翼平飛和撲翼降落，以達到在小場地、復雜條件下快速起降，擺脫對專用起降跑道的依賴，同時在飛行階段又兼具固定翼飛機的優勢，效率高，巡航速度快以及載重大。撲固翼飛行器設計中，如何實現撲翼飛行模式和固定翼飛行模式間的平穩、準確轉換是一個關鍵問題。

發明內容

本發明公開了一種可實現撲固翼結構轉換的機電裝置及飛行器，它針對如何實現撲固翼飛行器中撲翼飛行和固定翼飛行模式間平穩、準確轉換的問題，提出了“撲翼驅動電機控制模塊”與“固定軸孔配合模塊”相配合的方案。

本發明所采用的具體技術方案如下：

一種可實現撲固翼結構轉換的機電裝置，包括驅動電機和控制系統，所述的驅動電機通過傳動裝置驅動一個齒輪旋轉，所述齒輪的通過兩個曲柄驅動兩個傳動搖桿上下擺動，所述的傳動搖桿一端與所述的曲柄球面配合，另一端與滑動軸承球面配合，所述的滑動軸承套設于機翼主翼梁；所述的機翼主翼梁與轉動基座旋轉配合，轉動基座固定于機身主架上；在所述齒輪的端面上沿齒輪的圓周方向設有一圈滑槽，在所述的滑槽內設有配合孔，所述控制系統與固定軸相連；所述的控制系統控制驅動電機以及固定軸與配合孔之間的配合，實現固定翼模式和撲翼模式之間的轉換。

進一步的，所述的固定軸包括兩個，每個固定軸包括兩個呈一定角度連接的連桿I和連桿II，連桿I、連桿II的一端連接后的連接點設有一個連接軸，該連接軸與配合孔配合；而連桿I、連桿II的另一端分別通過轉軸與步進電機相連。

進一步的，兩個所述的固定軸對稱的分布在齒輪兩側。