[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于十字尾翼控制的微型撲翼飛行器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211699653.4
• 申請(qǐng)日: 2022-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115973414A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧慧超;孫宇宏;肖勝杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B64C33/02
• 分類(lèi)號(hào): B64C33/02;B64C13/50
• 代理公司: 北京快易權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11660
• 代理人: 趙秀英

本發(fā)明公開(kāi)一種基于十字尾翼控制的微型撲翼飛行器，屬于仿生撲翼飛行器領(lǐng)域；包括尾翼模塊，所述尾翼模塊包括十字尾翼、尾翼連接件、兩舵機(jī)連接件、舵機(jī)與碳桿連接件和舵機(jī)，所述十字尾翼，舵機(jī)與碳桿連接件和兩舵機(jī)連接件上均固定安裝有舵機(jī)，兩個(gè)所述舵機(jī)均設(shè)有舵機(jī)臂，安裝在舵機(jī)與碳桿連接件上的舵機(jī)，其舵機(jī)臂與兩舵機(jī)連接件固定連接；安裝在兩舵機(jī)連接件上的舵機(jī)，其舵機(jī)臂與連接件固定連接，十字尾翼安裝在連接件相應(yīng)的槽位上，電機(jī)經(jīng)過(guò)減速之后通過(guò)曲柄搖桿和擺動(dòng)導(dǎo)桿復(fù)合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)翅膀的大角度撲動(dòng)產(chǎn)生升力，通過(guò)尾翼偏轉(zhuǎn)，下行氣流就會(huì)與翼面產(chǎn)生相互作用對(duì)飛行器的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)屬于仿生撲翼飛行器領(lǐng)域，具體涉及一種基于十字尾翼控制的微型撲翼飛行器。

背景技術(shù)

微型飛行器一般指各向尺寸均小于15cm的飛行器，仿生學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)方面的研究表明，翼展小于15cm時(shí)，撲翼飛行比固定翼和旋翼飛行更具優(yōu)勢(shì)。撲翼產(chǎn)生升力的效率高，這決定了其體積小、質(zhì)量輕、噪聲小，同時(shí)具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性，這些特點(diǎn)使得微型撲翼飛行器具有非常廣泛的應(yīng)用前景。在目前關(guān)于微型撲翼飛行器的研究中，如何使飛行器具有足夠的升力是首要且最關(guān)鍵的問(wèn)題，在眾多關(guān)于撲翼仿生學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)的研究中，廣為認(rèn)可的一種高升力機(jī)制是“Weis-Fogh”機(jī)制，為了能利用這一機(jī)制，關(guān)鍵的一點(diǎn)是飛行器的翅膀需要具有較大的撲動(dòng)角度。在撲翼飛行器的姿態(tài)調(diào)控方面，流行的方案是通過(guò)控制撲翼產(chǎn)生的升力的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)身姿態(tài)的調(diào)整，這一方案存在的問(wèn)題是飛行器調(diào)控姿態(tài)的過(guò)程會(huì)影響飛行器的升力。除此之外，在保證飛行器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且升力足夠的同時(shí)實(shí)現(xiàn)其小型化也一直是其設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本公開(kāi)的目的在于提供一種基于十字尾翼控制的微型撲翼飛行器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中撲翼飛行器姿態(tài)調(diào)整困難的問(wèn)題。

本公開(kāi)的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于十字尾翼控制的微型撲翼飛行器，包括尾翼模塊，所述尾翼模塊包括十字尾翼、尾翼連接件、兩舵機(jī)連接件、舵機(jī)與碳桿連接件和舵機(jī)，所述十字尾翼，舵機(jī)與碳桿連接件和兩舵機(jī)連接件上均固定安裝有舵機(jī)，兩個(gè)所述舵機(jī)均設(shè)有舵機(jī)臂，安裝在舵機(jī)與碳桿連接件上的舵機(jī)，其舵機(jī)臂與兩舵機(jī)連接件固定連接；安裝在兩舵機(jī)連接件上的舵機(jī)，其舵機(jī)臂與連接件固定連接，十字尾翼安裝在連接件相應(yīng)的槽位上。

在一些公開(kāi)中，所述微型撲翼飛行器包括撲動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述撲動(dòng)機(jī)構(gòu)包括機(jī)架，機(jī)架上固定安裝有兩個(gè)空心杯電機(jī)，空心杯電機(jī)的電機(jī)軸上安裝有電機(jī)齒輪，電機(jī)齒輪、雙聯(lián)齒輪和曲柄齒輪通過(guò)銷(xiāo)釘固定在機(jī)架相應(yīng)的位置上，電機(jī)齒輪與雙聯(lián)齒輪的大齒輪相互嚙合，曲柄齒輪與雙聯(lián)齒輪的小齒輪相互嚙合，機(jī)架上活動(dòng)安裝有搖桿和導(dǎo)桿，搖桿與曲柄齒輪之間設(shè)有連桿，連桿兩端分別活動(dòng)安裝在搖桿和曲柄齒輪上，所述搖桿一端活動(dòng)安裝在導(dǎo)桿的滑動(dòng)槽內(nèi)，曲柄齒輪、連桿、搖桿以及導(dǎo)桿構(gòu)成了一個(gè)曲柄搖桿和擺動(dòng)導(dǎo)桿復(fù)合機(jī)構(gòu)，翅膀通過(guò)翅膀前緣連接件與導(dǎo)桿連接。

在一些公開(kāi)中，所述側(cè)緣碳桿與前緣碳桿安裝后呈直角，這樣翅膀在擺動(dòng)的過(guò)程中能呈現(xiàn)出類(lèi)似于蜂鳥(niǎo)翅膀的撲動(dòng)形態(tài)。

本公開(kāi)的有益效果：

1、本發(fā)明提出通過(guò)尾翼調(diào)控姿態(tài)的大撲動(dòng)角微型仿生撲翼飛行器，布局合理，機(jī)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，能夠?qū)崿F(xiàn)仿生撲翼功能；

2、本發(fā)明提出通過(guò)曲柄搖桿和擺動(dòng)導(dǎo)桿復(fù)合機(jī)構(gòu)在保證結(jié)構(gòu)布局緊湊的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較大角度的擺動(dòng)輸出，使其輸出端的翅膀能有效利用“Weis-Fogh”機(jī)制，產(chǎn)生較高升力；

3、本發(fā)明提出通過(guò)尾翼與翅膀下行氣流的相互作用實(shí)現(xiàn)對(duì)撲翼飛行器姿態(tài)的調(diào)控，這種姿態(tài)調(diào)控方式不會(huì)與飛行器整體升力產(chǎn)生耦合，換言之，姿態(tài)調(diào)整的過(guò)程不會(huì)對(duì)飛行器的整體升力產(chǎn)生影響。

附圖說(shuō)明