[發明專利]凸輪控制葉片轉動的輪式動翼裝置與輪式動翼方法

有效

• 申請號: 201910656173.1
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110422329B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 廖振強;邱明;倪丹艷;費金陵;張茂青;盛松梅;施云
• 申請（專利權）人: 蘇州高博軟件技術職業學院;蘇州金圭谷智能科技有限公司
• 主分類號: B64C39/00
• 分類號: B64C39/00;B64C1/00;B64C3/00
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 胡嬌

本發明涉及可動翼飛行器和飛行機器人領域，特別是一種用于無人機的凸輪控制葉片轉動的輪式動翼裝置與輪式動翼方法。包括輪式動翼、傳動機構、凸輪和旋轉軸，輪式動翼固定連接在旋轉軸上，傳動機構連接輪式動翼和設置在飛行器上的凸輪，輪式動翼包括旋轉框架，以及安裝在旋轉框架內的可轉動的葉片，凸輪和傳動機構用于控制葉片的轉動和復位。本發明吸收了撲翼飛行和旋翼飛行的優點，又克服了兩者的缺點，能解決目前小型和微型飛行器中存在的氣動效率較低的瓶頸問題，具有待機行程阻力小、工作行程推力大且穩定、氣動效率高、裝置結構較簡單、制造方便的特點，可廣泛應用于低雷諾數飛行的各類小型飛行器和無人機中。

技術領域

本發明涉及可動翼飛行器和飛行機器人領域，特別是一種用于無人機的凸輪控制葉片轉動的輪式動翼裝置與輪式動翼方法。

背景技術

飛行器飛行方式有固定翼、旋翼和撲翼三種飛行類型，旋翼和撲翼都屬于可動翼。

撲翼飛行是自然界飛行生物采用的飛行方式，主要利用雙翅的上下撲動同時產生升力和推力，其主要特點是將舉升、懸停和推進功能基于一體，同時具有很強的機動性和靈活性，更適合于執行繞過障礙物等的飛行。對于小尺寸和低速飛行狀態的飛行器，屬于低雷諾數下飛行，撲翼產生的非定常升力比固定翼的定常升力大得多；從推力方面來看，撲翼推進效率比螺旋槳推進效率高。目前撲翼飛行器研究主要集中在模擬大自然中飛行生物的飛行姿態設計各種撲翼機構。但這些撲翼機構的共同問題是總體氣動效率偏低，甚至低于同尺度的固定翼微型飛行器。撲翼飛行器總體效率低下的主要原因是目前研究中大多是簡單的仿造鳥類或昆蟲翅膀的外形和撲動運動，卻很難實現飛行生物撲翼上下撲動過程中利用翼翅自身姿態或結構的改變減小空氣阻力并產生非定常氣動力，由此產生的氣動效率較低問題嚴重制約了撲翼式飛行器的普及應用。

旋翼飛行是以旋翼（包括螺旋槳）的拉力提供飛行器的升力，飛行器的前進拉力來源于旋翼矢量的小角度偏轉所產生的水平分量。目前發展迅速的多旋翼小型飛行器的姿態控制和水平運動是靠多旋翼的差動拉力來實現的。旋翼飛行器的特點是具有垂直起降和空中懸停功能，并具有在比較小的區域中飛行的能力。但由于旋翼飛行器的旋翼相對于其旋翼中心軸是不動的，因此前進阻力較大，所以能量消耗大，氣動效率偏低，大功率長航時飛行較為困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種非常顯著的減小飛行器飛行阻力大、提升氣動效率、同時提供升力和推力、不同于旋翼飛行和撲翼飛行的凸輪控制葉片轉動的輪式動翼裝置與輪式動翼方法，以解決現有撲翼和旋翼技術中存在的上述問題。

實現本發明目的的技術解決方案是：提供一種凸輪控制葉片轉動的輪式動翼裝置，包括輪式動翼、傳動機構、凸輪和旋轉軸，所述輪式動翼固定連接在所述旋轉軸上，所述傳動機構連接所述輪式動翼和設置在飛行器上的所述凸輪；所述輪式動翼包括旋轉框架，以及安裝在所述旋轉框架內的可轉動的葉片，所述凸輪和所述傳動機構用于控制所述葉片的轉動和復位。

進一步的是，所述旋轉框架上設置有中心孔和直梁，所述直梁的方向與所述中心孔的軸線平行，所述直梁上開有葉片安裝孔，所述葉片安裝孔的軸線與所述中心孔的軸線正交；所述葉片包括相對設置的葉片正面、葉片反面以及設置在所述葉片上的葉片轉軸，所述葉片正面與所述葉片反面平行且都與所述葉片轉軸的軸線平行；所述葉片轉軸插裝在所述葉片安裝孔內且可轉動；所述旋轉軸連接所述中心孔和設置在飛行器上的減速器。