[发明专利]一种用于扑翼型微型飞行器的全自动可折叠扑翼

说明书

技术领域

本发明涉及一种扑翼型微型飞行器的翼，特别涉及一种仿生扑翼型微型飞行器的全自动可折叠扑翼。

背景技术

微型飞行器(Micro Air vehicle，简称MAV)具有尺寸小，易携带，操作性好，隐蔽性强的特点，其在执行狭小空间或复杂地形条件下的任务时具有其它飞行器无法比拟的优势。随着尺寸的进一步缩小，扑翼型MAV在机动性、推进效率以及气动性能等方面表现出了更为明显优势，这使其成为MAV未来发展的重要方向。为了降低重量，MAV的扑翼必须足够轻盈，因此目前面世的扑翼型MAV都采用了类似昆虫翅膀的膜结构扑翼，然而这种扑翼翼展较大、极易损坏。

金龟子在不飞行时可将其膜质后翅折叠收拢于鞘翅之下，而在需要飞行时才将后翅展开。它的这一特性使其同时具备了优异的飞行能力和良好的环境适应性。

发明内容

本发明受金龟子的启发，提出一种用于扑翼型MAV的新型全自动可折叠扑翼。这种扑翼在飞行时可以展开以获得足够的升力，在不需要飞行时可以折叠起来，以减小机翼的面积，降低机翼受损风险。该扑翼还具有自动控制系统，可以根据微型飞行器机体发出的指令调整扑翼的展开状态，进行实时调控，对提高飞行器的操作性和飞行能力有重要意义。

本发明提供一种用于扑翼型微型飞行器的全自动可折叠扑翼，其目的是在保证扑翼型微型飞行器的飞行性能的情况下，减小飞行器的携带尺寸，降低扑翼的受损风险，进而提高微型飞行器的使用寿命。

本发明包括翅基、第一翅脉、第二翅脉、第三翅脉、第四翅脉、无弹性拉索、第一弹性铰链；第二弹性铰链、翅膜、内置热源、微传感器、控制器、接口、薄膜软管、弹力线以及圆柱滑块；

所述翅基内部设有液腔，液腔与注液口和出液管连通，第一翅脉安装于出液管E上，第一弹性铰链安装于第一翅脉上，第二翅脉通过第一弹性铰链与第一翅脉连接，多条第四翅脉安装于翅基上，多条第四翅脉放射状分布，第三翅脉通过第二弹性铰链与临近第一翅脉的第四翅脉连接；翅膜固定在第一翅脉、第二翅脉、第三翅脉和第四翅脉上。

所述第一翅脉包括圆形导管和支架，圆形导管和支架之间形成角度；薄膜软管和圆柱滑块安装于第一翅脉的圆形导管内，其中薄膜软管一端固定在出液管的管壁上，薄膜软管另一端固定在圆柱滑块的端面上；弹力线一端固定于圆柱滑块的端面圆心固定点F处，弹力线另一端穿过出液管固定于翅基的液腔内壁，第一翅脉的支架上开有孔，无弹性拉索一端固定在第二翅脉上的固定点D处，无弹性拉索另一端穿过孔固定于圆柱滑块上的端面圆心固定点F处。

内置热源、微传感器、微控制器和接口构成控制系统，内置热源和微传感器位于翅基的液腔内，微控制器设置在翅基上。

本发明的展开原理：

密闭容器内即翅基内的液体受热后体积膨胀，由于受到容器壁的限制作用，其内部的压力将会升高，从而推动圆柱滑块克服弹力线的弹力移动，使无弹性拉索对第二翅脉的拉力减小，进而使第一弹性铰链受到的弯矩减小，可折叠扑翼在第一弹性铰链的弹力作用下逐渐展开。

本发明的折叠原理：

密闭容器内即翅基内的液体温度逐渐降低后，其体积缩小，压力逐渐恢复，圆柱滑块在弹力线的弹力作用下逐渐回复到初始位置，圆柱滑块通过无弹性拉索拉动第二翅脉绕第一弹性铰链旋转，可折叠扑翼逐渐折叠。

展开和折叠过程实现：

展开过程：

本发明在翅基内设有内置热源、微传感器、微控制器和接口，内置热源、微传感器以及微控制器组成该全自动可折叠扑翼的控制系统，实现对该可折叠扑翼的状态控制。控制系统通过接口获取能源并实现与飞行器的数据交换。

本发明的初始状态为完全折叠状态，翅基内部的液腔与薄膜软管、圆柱滑块共同形成一个密闭容器，在填充液体后，成为一个简易的液压系统。当需要展开扑翼时，微型飞行器将指令通过接口传递给微控制器，微控制器控制内置热源对液体加热；液体受热体积膨胀，由于受容器壁的限制作用，其内部的压力将会升高，并推动圆柱滑块克服弹力线的弹力移动，弹力线受拉伸长，可折叠扑翼在第一弹性铰链的弹力作用下逐渐展开。当扑翼完全展开后，微传感器将信号反馈给微控制器，微控制器调整内置热源的加热状态，使扑翼保持展开。

折叠过程：

当翅膀需要折叠时，内置热源停止加热，液体温度降低，体积减小，压力逐渐恢复，圆柱滑块在弹力线的弹力作用下逐渐回复到初始位置，圆柱滑块通过无弹性拉索拉动第二翅脉绕第一弹性铰链旋转，可折叠扑翼逐渐折叠。

本发明的有益效果：