[发明专利]一种扑翼旋翼耦合构型及相应的微型飞行器设计

权利要求书

1.一种扑翼旋翼耦合构型，其特征在于：两片独立的扑翼反对称布置在一段横梁的两端外侧，预先设定两片扑翼的初始迎角，横梁由两个翼梁连接组成，两个翼梁反对称连接并且预设迎角，具有翼型结构；扑翼在上下扑动过程中，同时产生升力和推力，两片扑翼产生的升力方向相同；扑翼产生的两个反方向推力形成力偶驱动横梁及扑翼作自驱旋转。

2.根据权利要求1所述的一种扑翼旋翼耦合构型，其特征在于：所述的翼梁包括翼型段、过渡段和翼梁中段，翼梁中段的一端开有半圆孔；过渡段是翼梁中段和翼型段的过渡结构，翼型段的翼型弦线与翼梁中段上下表面存在的扭转角即为翼梁旋转的迎角；将两个翼梁的半圆孔相对形成圆孔，与连接轴固定连接；两个翼梁的翼型段的翼型弦线关于连接轴的轴线反对称。

3.根据权利要求2所述的一种扑翼旋翼耦合构型，其特征在于：在所述翼型段设置沿轴向的减轻孔。

4.一种基于扑翼旋翼耦合构型的微型飞行器，其特征在于：包括扑翼、驱动机构及电源、起落架、机身、深沟球轴承、连接轴和翼梁；两片独立的扑翼分别与两套驱动机构及电源装配成为整体，称为装配体，并能够进行单独控制实现扑动；将两段翼梁相对于连接轴的轴线反对称组装在一起成为横梁，扑翼、驱动机构及电源组成的两个装配体分别安装在横梁的两端，扑翼在横梁外侧；根据需要调整装配体安装的角度，即扑翼拍动时的初始迎角；所述连接轴一端与横梁固接在一起，另一端与深沟球轴承内圈装配在一起，深沟球轴承的外圈与机身上部装配，机身下部布置起落架；连接轴、翼梁、扑翼、驱动机构及电源组成的整体能够相对于机身自由转动，在电源接通扑翼扑动时，两片反对称安装的扑翼产生的力偶能够实现横梁和扑翼的自驱旋转。

5.根据权利要求4所述的一种基于扑翼旋翼耦合构型的微型飞行器，其特征在于：所述扑翼后缘呈抛物线形状，且弦长最大处的后缘点为抛物线顶点，该顶点固定连接在装配体上；过后缘点和抛物线起点向抛物线内部做两条相互垂直的线，过抛物线起点的直线为扑翼前缘，过后缘点的直线为弦长；扑翼的翼面材料选用聚氯乙烯薄膜，采用扑翼前缘骨架和后缘点单点固定的方式将翼面前缘粘接在前缘骨架上。

6.根据权利要求4所述的一种基于扑翼旋翼耦合构型的微型飞行器，其特征在于：所述的驱动机构及电源由电动机、电源、导线、减速装置以及传动机构装配在一起组成，其中的传动机构与扑翼的前缘骨架相连，扑翼后缘通过单点固定于驱动机构及电源上，当电源接通时，电动机能够通过减速装置、传动机构带动扑翼前缘骨架上下周期运动，这样就实现了扑翼的扑动。

7.根据权利要求4所述的一种基于扑翼旋翼耦合构型的微型飞行器，其特征在于：所述的翼梁，其翼型段采用的翼型为NACA0012，与翼梁中段的扭转角为15°。

8.根据权利要求4所述的一种基于扑翼旋翼耦合构型的微型飞行器，其特征在于：所述的扑翼、驱动机构及电源的装配体与翼型段弦线的相对角度为20°，即扑翼的初始迎角为35°。