[發(fā)明專利]一種曲面滑塊式三自由度微型撲翼飛行器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910397101.X
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110104172B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉強;張?zhí)炱?/a>;周曉勤;王榮奇;許蓬子;楚鎮(zhèn)亞;韓麗;任露泉;左成明;張旭
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: B64C33/00
• 分類號: B64C33/00;B64C33/02
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發(fā)明涉及一種曲面滑塊式三自由度微型撲翼飛行器，屬于飛行器技術(shù)領(lǐng)域。電機、電池、舵機、控制電路板固連在機架的中層機架內(nèi)，由導(dǎo)線相連接，尾翼鉸接在機架的尾部，由水平尾翼和垂直尾翼組成，小齒輪與電機的輸出軸固定連接；機架為左右兩側(cè)對稱的三層機架結(jié)構(gòu)，右撲動機構(gòu)和左撲動機構(gòu)結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同，分別對稱布置于機架的左右兩側(cè)，并與機架滑動連接；右撲翼和左撲翼分別和右撲動機構(gòu)和左撲動機構(gòu)鉸接。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)新穎，具有撲動、掠動和和旋轉(zhuǎn)三個自由度，并具有大攻角，撲動、掠動和旋轉(zhuǎn)的耦合形式，有利于撲翼飛行器高升力和大推力的產(chǎn)生，改善了飛行器氣動性能，具有氣動效率高和機動性強的優(yōu)勢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛行器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種撲翼飛行器。

背景技術(shù)

昆蟲或鳥類飛行時翅膀運動形式十分復(fù)雜，但可以簡化為上下?lián)鋭印⑴まD(zhuǎn)和前后掠動三種基本運動形式，即自然界的昆蟲或鳥類具有三自由度的運動模式；撲翼飛行器若僅可上下?lián)鋭樱礊閱巫杂啥葥湟盹w行器，若在單純上下?lián)鋭拥幕A(chǔ)上，加入扭轉(zhuǎn)或前后掠動的運動形式，即為多自由度撲翼飛行器；多自由度撲翼飛行器相較單自由度飛行器無疑在機動性、氣動效率等方面有著較大優(yōu)勢。

已知的撲翼飛行器大部分為單自由度飛行器，僅僅具備撲動的運動形式，在進行轉(zhuǎn)向或升降時幾乎無法良好操控，如中國專利《一種仿蝴蝶撲翼飛行器》201821243150.5和中國專利《一種撲翼機》201721762472.6；因此仿生程度更高、性能更好的多自由度撲翼飛行器越來越受到人們的青睞；中國專利《一種多自由度仿蜻蜓撲翼飛行器》201820322879.5和中國專利《一種旋進式類撲翼飛行器》201720471840.5等為代表的多自由度飛行器具有撲動和扭轉(zhuǎn)翅膀的兩自由度運動形式，但其機構(gòu)較復(fù)雜，撲動幅度有限，對推升力產(chǎn)生的影響較為有限，且自由度的限制影響了整機的機動性能，較難完成復(fù)雜任務(wù)，因此更大幅度撲動的多自由度簡潔機構(gòu)成為研究關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種曲面滑塊式三自由度微型撲翼飛行器，以解決目前存在的機構(gòu)較復(fù)雜，撲動幅度有限，自由度的限制影響了整機的機動性能的問題。

本發(fā)明采取技術(shù)方案是：電機、電池、舵機、控制電路板固連在機架的中層機架內(nèi)，由導(dǎo)線相連接，尾翼鉸接在機架的尾部，由水平尾翼和垂直尾翼組成，通過兩個微型直線舵機控制，小齒輪與電機的輸出軸固定連接；機架為左右兩側(cè)對稱的三層機架結(jié)構(gòu)，右撲動機構(gòu)和左撲動機構(gòu)結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同，分別對稱布置于機架的左右兩側(cè)，并與機架滑動連接；右撲翼和左撲翼結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同，分別和右撲動機構(gòu)和左撲動機構(gòu)鉸接，其中：

所述右撲動機構(gòu)包括右曲柄齒輪一、右曲柄齒輪二、右轉(zhuǎn)桿一、右轉(zhuǎn)桿二、右連桿二、右連桿一、右滑桿一、右耦合機構(gòu)、右連桿三、右減速齒輪、右滑桿二，其中右曲柄齒輪一與右減速齒輪相嚙合，右曲柄齒輪一與右轉(zhuǎn)桿一固連構(gòu)成曲柄機構(gòu)；右曲柄齒輪二與右減速齒輪相嚙合，右曲柄齒輪二與右轉(zhuǎn)桿二固連構(gòu)成曲柄機構(gòu)；右連桿二的兩端與右轉(zhuǎn)桿二和右滑桿二轉(zhuǎn)動連接，構(gòu)成曲柄連桿機構(gòu)；右連桿一套入右轉(zhuǎn)桿一中形成相對轉(zhuǎn)動，同時滑塊一側(cè)嵌入右耦合機構(gòu)曲面滑道內(nèi)做往復(fù)滑動，實現(xiàn)掃掠及上下?lián)鋭舆\動；右滑桿一與機架右滑槽一滑動連接，右滑桿二與機架右滑槽二滑動連接，實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)運動；右耦合機構(gòu)和右撲翼固連；右連桿三與右耦合機構(gòu)滑動連接，實現(xiàn)上下?lián)鋭樱挥覝p速齒輪與電機上的小齒輪嚙合構(gòu)成減速齒輪組；

所述右連桿一包括右轉(zhuǎn)槽、右連接桿、右曲面滑塊，右轉(zhuǎn)槽套入右轉(zhuǎn)桿一形成轉(zhuǎn)動連接，右連接桿與右曲面滑塊固連，右曲面滑塊與右耦合機構(gòu)滑動連接，形成掃掠運動；

所述右耦合機構(gòu)包括右旋轉(zhuǎn)槽、右耦合機架、右滑槽一、右滑槽二，其中右旋轉(zhuǎn)槽與右連桿三滑動連接，實現(xiàn)上下?lián)鋭樱挥一垡慌c右連接桿滑動連接，右滑槽二為曲邊滑槽，與右曲面滑塊滑動連接，實現(xiàn)掃掠運動，右耦合機架與右撲翼的翅根固連，無相對運動。

所述右撲翼的翅脈采用碳纖維材料制作，翅脈前緣部分的主翅脈剛度要高于其余翅脈；右撲翼的翅膜采用透明的聚乙烯薄膜，粘附固定在右撲翼的翅脈上表面上，該翅膜外邊緣與右撲翼的翅脈外邊緣重合；