[发明专利]一种用于微型扑旋翼飞行器的弹性铰翼及制作方法有效

专利信息
申请号: 201710664907.1 申请日: 2017-08-07
公开(公告)号: CN107554781B 公开(公告)日: 2019-02-22
发明(设计)人: 贺媛媛;崔颖;苏醒;郭士钧;王大宇 申请(专利权)人: 北京理工大学
主分类号: B64C33/02 分类号: B64C33/02
代理公司: 北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙) 11639 代理人: 唐华
地址: 100081 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 弹性铰 扑翼 扑旋翼飞行器 弯曲变形 次梁 大攻角 主梁 制作 施加 飞行器设计 高耐冲击性 能源利用率 机械性质 空气载荷 隔挡 减小 强韧 升力 翼膜
【说明书】:

发明公开的一种用于微型扑旋翼飞行器的弹性铰翼及制作方法,属于飞行器设计领域。本发明公开的一种用于微型扑旋翼飞行器的弹性铰翼包括平板扑翼、总主梁、弹性铰和隔挡次梁;平板扑翼包括平板扑翼主梁、次梁、斜次梁和翼膜;弹性铰采用具有较高耐冲击性、机械性质强韧、弹性适中的材料;弹性适中指在弹性铰翼上方施加空气载荷时弹性铰容易发生弯曲变形,弹性铰的弯曲变形使得平板扑翼产生大攻角;但未施加外载荷时弹性铰保持平面,不会因为平板扑翼的重力而弯曲变形。本发明还公开一种用于微型扑旋翼飞行器的弹性铰翼制作方法。本发明要解决的技术问题是提供一种能够在上扑过程中产生大攻角减小负升力的弹性铰翼,具有能源利用率高和柔性大的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于微型扑旋翼飞行器的弹性铰翼及制作方法,属于飞行器设计领域。

背景技术

微型飞行器体积小、携带方便,具有良好的机动性和隐蔽性,广泛应用于军事和民用领域。按照其飞行方式和布局,微型飞行器可分为:微型固定翼飞行器、微型旋翼飞行器和微型扑翼飞行器。微型固定翼飞行器飞行速度快,结构稳定性高,但无法低速飞行和悬停;微型旋翼飞行器可垂直起降、悬停,但速度较慢、噪音相对明显;微型扑翼飞行器是根据仿生学原理设计的飞行器,既可垂直起降,又可高速飞行,与固定翼和旋翼相比具有更高的气动效率。而微型扑旋翼飞行器是一种将扑翼和旋翼结合的新概念飞行器,具有垂直起降、悬停、无需输入扭矩、无需尾桨或其他平衡机身扭转矩的装置等优点,拥有十分美好的发展前景。

微型扑旋翼飞行器具有诸多优点,但现阶段常用于微型扑旋翼飞行器的平板扑翼具有以下技术问题:

(1)上拍阶段负升力问题:传统的平板扑翼上拍过程中容易出现攻角不足的现象,使得负升力较大,导致效率较低,无法达到高升力;

(2)拍动幅度小,升力不足:通常的扑旋翼机翼刚性较大,扑动时产生的拍动幅度较小,导致扑旋翼产生升力不足;

综上所述,需要设计一种具有一定柔性、在扑动飞行过程中,平均升力高,能源利用效率高的扑旋翼机翼。

发明内容

针对现有技术中微型扑旋翼飞行器存在的上述技术问题,本发明公开的一种用于微型扑旋翼飞行器的弹性铰翼及制作方法,要解决的技术问题是提供一种能够在上扑过程中产生大攻角减小负升力的弹性铰翼,且具有能源利用率高和柔性大的优点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明公开的一种用于微型扑旋翼飞行器的弹性铰翼包括平板扑翼、总主梁、弹性铰和隔挡次梁。平板扑翼包括平板扑翼主梁、次梁、斜次梁和翼膜。平板扑翼主梁和次梁、斜次梁共面,平板扑翼主梁和次梁垂直,斜次梁根部与次梁根部相交,斜次梁根部与次梁根部的交点位于平板扑翼主梁上,且距离平板扑翼主梁根部长度为平板扑翼主梁全长的2%~40%,斜次梁与平板扑翼主梁夹角在30°~60°之间。平板扑翼主梁、次梁和斜次梁固定连接,形成平板扑翼骨架。翼膜粘接在平板扑翼主梁、次梁和斜次梁所在的平面上。

弹性铰采用具有较高耐冲击性、机械性质强韧、弹性适中的材料。弹性铰的长度为平板扑翼主梁长度的5%~10%,弹性铰翼的长宽比为3~5,弹性铰与总主梁和平板扑翼主梁固定连接,弹性铰与总主梁相交处距离总主梁翼根长度为总主梁的20%~40%。隔挡次梁为固定在总主梁上表面的弦向短梁,隔挡次梁在弹性铰翼下拍时起到防止弹性铰翼过度翻转的作用,弹性铰与平板扑翼主梁相交处距平板扑翼主梁根部的距离为平板扑翼主梁的20%~40%。

所述的较高耐冲击性指弹性铰具有抵抗冲击载荷的能力;

所述的机械性质强韧指弹性铰具有足够的强度和韧性;

所述的弹性适中指在弹性铰翼上方施加空气载荷时弹性铰容易发生弯曲变形,弹性铰的弯曲变形使得平板扑翼产生大攻角;但未施加外载荷时弹性铰保持平面,不会因为平板扑翼的重力而产生弯曲变形。弹性铰优选聚丙烯(PP)塑料。

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