[發明專利]一種分布柔度式撲翼飛行器及撲翼驅動機構的設計方法

在審

• 申請號: 202211432775.7
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN115649437A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 張弘志;孫中超;宣建林;宋筆鋒;楊曉君;汪亮;稂鑫雨;張明昊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 河北中科律政知識產權代理事務所(普通合伙) 13182
• 代理人: 嚴加亮

1.一種分布柔度式撲翼飛行器，包括機身(1)，飛行控制系統，撲翼驅動機構和一對撲動翼(2)，其特征在于：所述撲翼驅動機構為分布柔度式撲翼驅動機構，其包括撲翼驅動機構安裝架(3)及設置在所述撲翼驅動機構安裝架(3)上的壓電雙晶片驅動器(4)和分布柔度式傳動鏈；

所述分布柔度式傳動鏈為左右對稱結構，其包括一對豎向彈片和一個橫向彈片(7)，一對所述豎向彈片分別為左側彈片(5)和右側彈片(6)，所述左側彈片(5)和所述右側彈片(6)左右相向對稱設置，它們的連接結構為：首先將所述左側彈片(5)的上端部位與所述右側彈片(6)的上端部位分別向外側對稱預彎曲變形，將所述橫向彈片(7)的左端部位與其右端部位分別向上預彎曲變形，之后再將所述橫向彈片(7)的左端部位與所述左側彈片(5)的上端部位固定粘接在一起，將所述橫向彈片(7)的右端部位與所述右側彈片(6)的上端部位固定粘接在一起，從而形成具有預應彈力的所述分布柔度式傳動鏈；所述分布柔度式傳動鏈具有兩個撲動臂和一個撲動傳動部(8)，兩個所述撲動臂分別為左側撲動臂(9)和右側撲動臂(10)，所述左側彈片(5)與所述橫向彈片(7)的交匯處形成左側撲動臂支撐部，所述左側撲動臂支撐部外端的所述左側彈片(5)與所述橫向彈片(7)連接部位形成所述左側撲動臂(9)；所述右側彈片(6)與所述橫向彈片(7)的交匯處形成右側撲動臂支撐部，所述右側撲動臂支撐部外端的所述右側彈片(6)與所述橫向彈片(7)連接部位形成所述右側撲動臂(10)；所述左側撲動臂(9)與所述右側撲動臂(10)在所述分布柔度式傳動鏈的預應彈力作用下由內端至外端向上傾斜，從而使所述分布柔度式傳動鏈形成左右對稱結構；所述橫向彈片(7)的中間部位形成所述撲動傳動部(8)；

一對所述撲動翼(2)分別對稱安裝在所述左側撲動臂(9)與所述右側撲動臂(10)上；

所述壓電雙晶片驅動器(4)的固定端固定在所述分布柔度式傳動鏈的后端，其自由端與所述分布柔度式傳動鏈的撲動傳動部(8)固定連接；

所述壓電雙晶片驅動器(4)通過其自由端驅動所述撲動傳動部(8)上下震動，在所述預應彈力的作用下，所述分布柔度式傳動鏈驅動所述左側撲動臂(9)與所述右側撲動臂(10)做同頻同幅撲動運動，從而帶動一對所述撲動翼(2)做撲動運動，以產生升力。

2.根據權利要求1所述的一種分布柔度式撲翼飛行器，其特征在于：在所述分布柔度式傳動鏈中，所述橫向彈片(7)的所述撲動傳動部(8)為橫向彈片大剛度段，所述橫向彈片(7)位于所述撲動傳動部(8)兩側的部位為橫向彈片小剛度段，所述橫向彈片大剛度段的剛度大于所述橫向彈片小剛度段的剛度，其中，位于所述撲動傳動部(8)左側的橫向彈片小剛度段為橫向彈片左側小剛度段，位于所述撲動傳動部(8)右側的橫向彈片小剛度段為橫向彈片右側小剛度段；

所述左側彈片(5)及所述右側彈片(6)的下部為豎向彈片大剛度段，所述左側撲動臂(9)及所述右側撲動臂(10)上部為豎向彈片小剛度段，所述豎向彈片大剛度段的剛度大于所述豎向彈片小剛度段的剛度；其中，所述左側彈片(5)的豎向彈片大剛度段為左側彈片大剛度段，所述左側彈片(5)的豎向彈片小剛度段為左側彈片小剛度段，所述右側彈片(6)的豎向彈片大剛度段為右側彈片大剛度段，所述右側彈片(6)的豎向彈片小剛度段為右側彈片小剛度段；所述左側彈片大剛度段的下部與所述右側彈片大剛度段的下部分別通過傳動鏈固定板(11)固定在所述撲翼驅動機構安裝架(3)上，以在所述撲動傳動部(8)震動時，使其保持豎直方向。

3.根據權利要求1所述的一種分布柔度式撲翼飛行器，其特征在于：兩個所述撲動臂通過鉸鏈式連接結構與所述撲動翼(2)連接；所述鉸鏈式連接結構包括撲動臂連接片(12)，預折彎角度調整柔性鉸鏈(13)，撲動翼連接板片(14)和被動扭轉柔性鉸鏈(15)；所述撲動臂連接片(12)通過所述預折彎角度調整柔性鉸鏈(13)與所述撲動翼連接板片(14)連接，所述撲動翼連接板片(14)通過被動扭轉柔性鉸鏈(15)與所述撲動翼(2)連接，所述撲動臂連接片(12)與所述撲動臂固定粘接在一起，所述預折彎角度調整柔性鉸鏈(13)的角度使所述撲動翼(2)處于靜止狀態時保持水平狀態，所述撲動臂做撲動運動時，在氣動力與自身慣性力的共同作用下，所述撲動翼(2)實現繞所述被動扭轉柔性鉸鏈(15)的前緣做被動扭轉運動。