[發明專利]一種微小型懸停撲翼飛行器的矢量控制機構及飛行器

有效

• 申請號: 202011328592.1
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112278271B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 趙龍飛;姜吳耀;王梁;焦宗夏;王浩宇
• 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: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 柯宏達;夏華棟

本公開提供了一種微小型懸停撲翼飛行器的矢量控制機構及具有該矢量控制機構的飛行器；該矢量控制機構包括：機架、滾轉控制機構、兩個俯仰航向控制機構及兩個對稱設置在所述機架左右兩側的機翼；每個所述機翼均包括翼膜及分別固定于所述翼膜兩相鄰邊緣的前緣桿和翼根桿；翼根桿均靠近所述機架設置，且翼根桿位于前緣桿下方；所述滾轉控制機構包括平行四邊形機構及驅動機構；所述平行四邊形機構包括兩個對稱設置在所述機架左右兩側的隨動桿和設置在兩個隨動桿之間的平動桿，所述平動桿的兩端分別與兩個所述隨動桿的一端鉸接，兩個所述隨動桿的另一端均分別與機架鉸接，所述驅動機構驅動所述平行四邊形機構擺動。

技術領域

本公開涉及撲翼飛行器技術領域，尤其涉及一種微小型懸停撲翼飛行器的矢量控制機構及飛行器。

背景技術

微小型懸停撲翼飛行器以其仿生的飛行方式和外形、靈活機動的飛行能力等優勢得到國內外工程師的重視，特別是在仿蜂鳥、昆蟲等的可以懸停飛行生物的微小型懸停撲翼飛行器上面進行了大量深入的研究。縱觀現有實現懸停的方案設計，可以將其懸停控制方案分為兩類：機翼矢量控制和尾翼控制。采用尾翼控制懸停的方案是將尾翼置于撲打的機翼后部，捕獲機翼后緣的高速射流獲得可觀的控制力矩，這類方案的缺點是在撲翼撲打頻率降低的時候后緣氣流速度降低導致舵效下降，最終可能使得飛行器失去控制。矢量控制方案是通過多種方式改變撲翼機翼的推力矢量來實現控制，這類方案的一大缺點是控制機構慣量大，對舵機的驅動力提出了很高的要求，有時甚至無法獲得滿足需求的舵機。

發明內容

為了解決上述技術問題中的至少一個，本公開提供了一種微小型懸停撲翼飛行器的矢量控制機構及飛行器。

根據本公開的一個方面，一種微小型懸停撲翼飛行器的矢量控制機構，包括：機架、滾轉控制機構、兩個俯仰航向控制機構及兩個對稱設置在所述機架左右兩側的機翼；

每個所述機翼均包括翼膜及分別固定于所述翼膜兩相鄰邊緣的前緣桿和翼根桿；翼根桿均靠近所述機架設置，且翼根桿位于前緣桿下方；

所述滾轉控制機構包括平行四邊形機構及驅動機構；所述平行四邊形機構包括兩個對稱設置在所述機架左右兩側的隨動桿和設置在兩個隨動桿之間的平動桿，所述平動桿的兩端分別與兩個所述隨動桿的一端鉸接，兩個所述隨動桿的另一端均分別與機架鉸接，所述驅動機構驅動所述平行四邊形機構擺動；

每個俯仰航向控制機構均包括驅動裝置、俯仰航向連桿、俯仰航向驅動桿、翼根桿柔性連接件和兩個柔性拉索，俯仰航向驅動桿的一端與隨動桿轉動連接，俯仰航向驅動桿的另一端與翼根桿滑動連接，隨動桿和翼根桿通過翼根桿柔性連接件連接，兩個柔性拉索的一端分別固定于俯仰航向驅動桿，兩個柔性拉索的另一端分別固定于俯仰航向連桿，俯仰航向連桿與機架鉸接，俯仰航向連桿與機架的鉸接點以及俯仰航向驅動桿與隨動桿的鉸接點均位于兩個柔性拉索之間，驅動裝置驅動俯仰航向連桿擺動，通過兩個柔性拉索帶動俯仰航向驅動桿擺動；或者，

每個俯仰航向控制機構均包括驅動裝置、翼根桿柔性連接件、俯仰航向連桿和兩個柔性拉索，隨動桿和翼根桿通過翼根桿柔性連接件連接，俯仰航向連桿與機架鉸接，且俯仰航向連桿與機架的鉸接點位于兩個繩索之間，隨動桿沿其擺動軸線方向開設有滑動槽，滑動槽兩端的槽壁均開設有貫穿多的拉索孔，翼根桿插設于滑動槽內，兩個柔性拉索的一端分別固定于俯仰航向連桿，兩個柔性拉索的另一端分別穿過兩個拉索孔均與翼根桿固連；驅動裝置驅動俯仰航向連桿擺動，通過兩個柔性拉索帶動翼根桿在滑槽中沿平行于隨動桿的擺動軸線的方向移動。

根據本公開的至少一個實施方式，所述平動桿與所述機架之間設置有滑動結構；所述滑動結構包括沿所述平動桿的長度方向開設的滑槽及滑動配合于所述滑槽內的滑塊。

根據本公開的至少一個實施方式，每個所述翼根桿外均套接有滑環，兩個所述滑環分別固定于兩個所述俯仰航向驅動桿。