[發明專利]一種撲翼飛行器的仿生翼面及其折疊撲動結構

在審

• 申請號: 202310743310.1
• 申請日: 2023-06-21
• 公開（公告）號: CN116588330A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 王浩;周朱晶;朱瑤勇;吳家星;張琦;許帥;邱兆成
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02;B64C33/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 陶得天

本發明公開了一種撲翼飛行器的仿生翼面及其折疊撲動結構，涉及撲翼飛行器的機翼及驅動結構領域。采用一個驅動元件實現撲翼飛行器撲動和機翼展開，所述仿生撲翼飛行器包括機身、一對折疊機翼、V型尾翼，一對折疊機翼和V型尾翼分別對稱的分布在撲翼飛行器的機身兩側；所述折疊機翼包括與機身相連的翼桿和以及連接在翼桿上的翼膜；所述翼桿包括機翼桿一、機翼桿二、外翼桿一和外翼桿二，采用簡單輕量的結構實現了折疊，所增加的質量小，產生的慣性力小；所述仿生撲翼飛行器還包括固定安裝在所述機身上的電機，與電機保持聯動的齒輪六，連接在齒輪六和機翼桿一之間的連接桿二，以及連接在齒輪六和連接件之間的連接桿一。本結構設計的三段翼與家鴿飛行時翅膀的折疊極為相似，仿生性較強。

技術領域

本發明涉及撲翼飛行器的機翼及驅動結構領域，具體涉及一種撲翼飛行器的仿生翼面及其折疊撲動結構。

背景技術

撲翼飛行器是一種仿生學的飛行器，它的設計靈感來自于鳥類的飛行方式。與傳統的固定翼撲翼飛行器不同，仿生折疊翼撲翼飛行器通過在飛行中折疊其翼形來產生升力和推力，從而實現飛行。在鳥類飛行時，翅膀會產生折疊，使其能獲得更好的氣動效果。仿生撲翼飛行器在飛行過程中也要通過一些結構的變化來提升其本身的氣動特性。目前國內外已經在撲翼飛行器的機翼的結構方面有了一定的研究。如2022年廣西大學蔡毓在“折疊翼飛行器設計與氣動仿真分析”論文中介紹了一種“拍打－折疊”撲翼機構，實現機翼在拍打的同時能垂直于體軸方向進行折疊運動，并經行了氣動分析。2022年西班牙塞維利亞大學Cristina?Ruiz等人在“Optimal?elastic?wing?for?flapping-wing?robots?throughpassive?morphing”論文中介紹了一種具有可變形機翼的撲翼飛行器，通過實驗發現其升力提高了16％。

然而，目前對變形翼撲翼飛行器的研究大多數是在垂直于體軸面內進行變形，平行于體軸所在平面內的變形極少，且在動物飛行過程翅膀在平行與體軸平面內的折疊運動真實存在。現有撲翼飛行器能在體軸平面內的機翼折疊機構大多數復雜，質量大，且需要添加除驅動撲動機構以外的驅動元件，相比無折疊功能的撲翼飛行器，需要增加很多的質量來實現機翼的折疊運動和控制，使得飛行器飛行過程中的機翼的產生的慣性力較大，不利于飛行的穩定性、折疊撲動相互協調的控制和降低撲翼飛行器的能耗。

發明內容

本發明針對以上問題，提出了一種撲翼飛行器的仿生翼面及其折疊撲動結構，采用一個驅動元件實現撲翼飛行器撲動和機翼展開。

本發明的技術方案為：所述仿生撲翼飛行器包括機身、一對折疊機翼、V型尾翼，一對折疊機翼和V型尾翼分別對稱的分布在撲翼飛行器的機身兩側；

所述折疊機翼包括與機身相連的翼桿(2)以及連接在翼桿(2)上的翼膜(1)；

所述翼桿(2)包括機翼桿一(3)、機翼桿二(4)、外翼桿一(5)和外翼桿二(6)，所述機翼桿一(3)的中部和機翼桿二(4)的中部鉸接，所述外翼桿二(6)的根部鉸接所述機翼桿一(3)，所述外翼桿一(5)的兩端則分別鉸接機翼桿二(4)和外翼桿二(6)，使得機翼桿一(3)、機翼桿二(4)、外翼桿一(5)和外翼桿二(6)四者之間形成一菱形；采用此菱形機構實現機翼的折疊，結構簡單質量輕，相比復雜的機翼折疊機構有利于減小機翼在撲動和折疊過程中所產生的慣性力，從而有利于飛行器飛行的穩定性。

在機身上鉸接有可以上下翻轉的連接件一(8)，所述機翼桿二(4)的根部鉸接在連接件一(8)上，并且機翼桿二(4)可以相對于連接件一(8)前后擺動；