[发明专利]一种内翼扭转的扑翼飞行器

说明书

本发明提供了一种内翼扭转的扑翼飞行器，包括机架、机翼和后驱装置及前驱装置；机架具有安装位；机翼对称安装在机架两侧，每侧机翼包括内翼主扑杆及内翼辅扑杆，内翼主扑杆产生扑翼飞行过程中所需升力；内翼辅扑杆产生扑翼飞行过程中所需的升力及推力；前驱装置安装在前侧机架安装位内，驱动内翼主扑杆；后驱装置安装在后侧机架安装位内，驱动内翼辅扑杆；其中，机架两侧的内翼主扑杆、内翼辅扑杆之间具有相位差。本发明的优点在于，提出基于相位差的前后内翼扑动机构设计，实现符合扑翼飞行原理的扑翼动作，当左右机翼同步时，可实现起飞、直飞及降落功能；当其差动时，可实现左右扑翼频率和幅度异步控制下的俯仰、偏航及转向等功能。

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种内翼扭转的扑翼飞行器。

背景技术

仿生扑翼飞行器是一种旨在模拟自然界动物的扑翼动作，实现基本飞行特性的飞行器；相比于固定翼、旋翼飞行器研究，扑翼飞行器尚处于探索阶段。但扑翼飞行器以具有高飞行效率、低能耗、质量轻、体积小、成本低及操作性好等优点，在国防和民用领域研究广泛。

西北工业大学设计的单曲柄双摇杆不对称扑翼结构，通过左右两连杆带动摇杆，控制两侧机翼不完全同步的扑翼动作；南京航空航天大学昂海松团队研制的七杆八铰链扑翼结构，实现扑翼动作过程中翼尖的“8”字型运动；北京航空航天大学研制的主动扭转结构，实现扑翼外端在预定较小扭转范围内的主动扭转；专利(专利公开号CN103612754A)中设计一种双关节扑翼结构，机翼无主动扭转机构，由空气阻力来改变外段柔性机翼迎角，被动调整飞行状态；专利(专利公开号CN103241379A)中提出一种主动扭转扑翼，利用机械结构传动，实现预设扭转幅值与相位的扑翼主动扭转；上海交通大学设计一种锥齿轮配合四连杆机构的扑翼结构，实现四翼的扑翼动作；中国科学技术大学研制的锥齿轮扑翼及翼面主动扭转的扑翼装置，在扑翼过程中可改变扑翼及扑翼面迎角幅度；德国费斯托科技公司推出一款SmartBird，采用一对旋转轮实现扑翼动作。

仿生扑翼飞行器，实现提供升力与推力的扑翼动作是关键。根据动物飞行特性，在扑动周期的上扑和下扑阶段需具有急回特性：在上扑阶段，机翼产生负升力阻碍运动，扑翼处于折叠状态，且上扑速度较慢，尽量减小扑翼面积以减小负升力；在下扑阶段，机翼产生正升力推进运动，机翼处于全部展开状态且下扑速度较快，尽量增大扑翼面积以增大正升力。

然而，现有技术的飞行器的机翼结构仍未能实现理想的扑动和扭转。

因此，针对上述现有技术与仿生扑翼飞行器设计需要，设计开发一种扑翼飞行器，经多方探讨及样机试验，推出本发明。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种通过内翼扭转与扑动提供推力与升力的扑翼飞行器。

(二)技术方案

本发明提供了一种内翼扭转的扑翼飞行器，包括：

机架，沿纵轴布置，并具有沿纵轴轴向前后设置的一对安装位；

机翼，对称安装在机架纵轴的两侧，每侧机翼包括：

内翼主扑杆，自机架向外伸展，产生扑翼飞行过程中所需升力；

内翼辅扑杆，自机架沿与内翼主扑杆相同方向向外伸展，且与内翼主扑杆沿纵轴轴向前后错开，产生扑翼飞行过程中所需的升力及推力；

其中，内翼主扑杆和内翼辅扑杆前后连接，形成一片翼面的基础框架，且两者中部可转动地连接在一沿纵向设置的支杆的两端，所述支杆为内翼主扑杆和内翼辅扑杆提供转动支点；

一对前驱装置，安装在前侧机架安装位内，且分设在纵轴两侧，每个前驱装置分别驱动其所在侧的内翼主扑杆，该前驱装置包括：

齿轮，固定在机架上，其轮面上具有安装点；