[发明专利]双关节仿生扑翼飞行器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有双关节的仿生扑翼飞行器，其主翼与副翼通过连杆传动来实现高仿生度的扑翼动作，副翼的扑动是确定的、有规律的，属于航空航天领域。

背景技术

扑翼飞行是自然界中动物飞行最优的方式之一。扑翼飞行器与固定翼和螺旋桨飞行器相比具有高气动效率、大载重、易起降等优点，可以运用在载人交通、无人机等方面。

考虑到扑翼飞行器潜在的使用价值和技术推动作用，日、美等发达国家都给予高度重视。加之固定翼和旋翼飞行器在现今执行任务时和运用中所遇到的不足，为了适应任务的复杂性和环境的多样性,集举升、悬停和推进功能于一体，具有更大的机动灵活性、更好的避障能力和低廉的飞行费用的仿生扑翼飞行器就受到了国内外众多科学家的关注与探讨。

国际上对扑翼飞行器的研究已经很多，他们几乎都是研究的是单关节扑翼的飞行器。这类飞行器要实现载人几乎是不可能的，因为这种单关节扑翼受到各种限制，导致翼展在2米以下，而且负重能力差。自然界中，大翼展的鸟类也几乎都是多关节的。未来要实现扑翼载人，多关节、大翼展的仿生扑翼飞行器是最为可行的选择之一。

专利号为200910017614.X的专利中介绍了一种双向同步自动翻转扑翼机，其副翼的扑动是依靠气流对其作用力实现被动翻转的，而且扑动无规律、不可控，左右扑翼不对称，很难实现实际飞行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有双关节的仿生扑翼飞行器，其主翼与副翼通过机构联动来实现高仿生度的扑翼动作，副翼的扑动是确定的、有规律的，左右扑翼的机构是完全对称的，真正地实现了鸟类的扑翼动作的仿生。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案:该双关节仿生扑翼飞行器包括机身、扑翼驱动装置、主翼、副翼、主翼关节、副翼关节、尾翼驱动装置、尾翼，其特征在于：机身包括机身横梁11和机身骨架15，两相同的机身骨架15并排固接在机身横梁11上，机身横梁11穿过机身骨架15的中心。扑翼驱动装置10固接在机身骨架15上，主翼通过主翼关节12与机身骨架15相连，主翼可以主翼关节12为转轴，绕机身骨架15作相对转动。副翼通过副翼关节8与主翼相连，副翼可以主副翼关节8为转轴，绕主翼作相对转动。尾翼驱动装置5固接在机身横梁11的后端，尾翼与尾翼驱动装置连接。

扑翼驱动装置10包括无刷电机16、齿轮17、曲柄18、连杆19、齿轮轴20、滚珠轴承21、销轴22，无刷电机16固定在机身骨架15上，无刷电机的输出轴与一个齿轮17同轴心连接，齿轮轴20固接在两个机身骨架15上，两个同样的齿轮17通过滚珠轴承21连接在齿轮轴20的前端，并通过啮合传动，两个曲柄18分别与齿轮17固接在一起，无相对运动，两个连杆19通过销轴22分别与曲柄18连接，连杆19可以销轴22为转轴，与曲柄18作相对转动。

主翼包括主翼杆13、主翼联动杆26、主翼骨架9、主翼加强杆6、机翼蒙皮14，主翼杆13的机身端平行固接有两个主翼杆连接件24，主翼杆连接件24的一端通过销轴22和连杆19连接。主翼杆13的副翼端平行固接有两个主翼联动杆连接件27，有三个主翼骨架9等间距地固接在主翼杆13上，主翼骨架9的上下表面蒙有机翼蒙皮14，主翼加强杆6穿过三个主翼骨架9并与主翼杆13和主翼骨架9固接在一起，主翼加强杆6的机身端固接有主翼加强杆连接件25。主翼通过主翼杆连接件24和主翼加强杆连接件25固接在主翼转轴23上，主翼转轴23连接在机身骨架15上。主翼联动杆26的两端分别固接有两个主翼联动杆连接件27。

副翼包括有副翼杆7、副翼骨架1、机翼蒙皮14，主翼杆13和主翼联动杆26的副翼端上的两对主翼联动杆连接件27分别通过副翼关节销轴29与两个副翼杆连接件28相连接，两副翼杆28之间固接有副翼杆7，副翼杆7上等间距地固接着4个副翼骨架1，副翼骨架1上蒙有机翼蒙皮14，使得副翼截面形状为凹凸型。

尾翼驱动舵装置包括有舵机固定件30、舵机31、臂32、球关节连杆33、十字联轴节34、尾翼连接件35，两个舵机31水平放置，并通过舵机固定件30与机身横梁11固接在一起，两个舵臂32分别与两个舵机31连接，舵臂32在舵机驱动下，可以与舵机31作相对转动。两个球形关节连杆33的两端分别与舵臂32和尾翼连接件35连接，尾翼关节35通过十字联轴节34与机身横梁11连接，尾翼关节35可以与机身横梁11作水平和竖直两个自由度的相对转动运动。

尾翼包括有尾翼垂直舵3、尾翼水平舵4，尾翼垂直舵3垂直固接在尾翼水平舵4上，尾翼水平舵4固接在尾翼连接件35上。