[发明专利]一种箱式扑翼飞行器

说明书

技术领域

一种箱式扑翼飞行器，属航空技术领域，尤其涉及一种扑翼飞行器。

背景技术

目前扑翼机还没能达到真正的实用阶段，主要是传统的扑翼方式效率低，扑翼做上下往复摆动，运动的连续性差，运动装置对材料的疲劳强度要求太高，扑翼上扑时会有能量损失，不利于升空；传统的扑翼机很难垂直升降。

发明内容

本发明的目的是克服现有扑翼机的上述不足，发明一种效率较高的能垂直升降的箱式扑翼飞行器。

一种箱式扑翼飞行器，包括箱式架、发动机、左扑翼装置、右扑翼装置、前螺旋桨和后螺旋桨。箱式架包括左板、右板、前板和后板。左板和右板竖直纵向布置；前板和后板竖直横向布置；左板和右板同高，且左右对称布局；左板和右板固定在前板和后板的左右边缘的内侧，使得前板和后板的左右两侧有部分板块伸出。左板和右板为异形板，板的上部分和下部分横向错开一段距离，在该错开的位置的板上还设有缝隙，该缝隙便于扑翼装置滑动。左扑翼装置和右扑翼装置结构相同，它们对称安装于箱式架的纵向竖直对称面的左右两侧。左扑翼装置的大齿轮和右扑翼装置的大齿轮相互啮合。发动机安装在后板上，发动机的输出轴上安装有小齿轮，小齿轮与左扑翼装置的大齿轮或右扑翼装置的大齿轮啮合。发动机的动力通过齿轮传动方式传递给左扑翼装置和右扑翼装置。前螺旋桨和后螺旋桨结构相同，但它们的转向相反，它们均包括电机和桨叶。前螺旋桨安装在箱式架的前端上方，后螺旋桨活装于箱式架的后端上方。前螺旋桨的桨叶的旋转平面水平布置，后螺旋桨的桨叶的旋转平面在舵机的操控下能向左和向右倾斜。箱式架内配有飞控设备、机载设备和电源设备，飞控设备对飞行器进行飞行姿态控制，机载设备包括各种飞行仪器仪表、拍摄设备及导航设备。发动机采用内燃机或电动机。

右扑翼装置包括主轴、大齿轮、叶片、导向框和曲柄。主轴是大齿轮的转轴，主轴通过轴承安装在后板上。曲柄安装在前板上。主轴与曲柄的转轴同轴地纵向水平布置。导向框包括中段的框体和前后两端的框轴。前后两端的框轴分别通过轴承安装在前板和后板上。导向框也纵向水平布置。导向框能绕框轴的轴线转动。叶片从导向框的框体的长方形孔中穿过，为减小叶片在框体中滑动时与框体之间的摩擦，在框体的孔壁上镶有多个减摩滚珠或滚针。叶片的根部与大齿轮和曲柄相连包括但不限于以下结构形式：形式一，叶片的根部的前端向前伸出一小段，该小段通过轴承与曲柄相连，叶片的根部的后端向后伸出一小段，该小段通过轴承与大齿轮相连。形式二，大齿轮与曲柄之间通过牵引杆相连，叶片的根部有一个前后方向的穿透孔，牵引杆从叶片的穿透孔中穿过，牵引杆纵向水平布置；为减小牵引杆与叶片的穿透孔的摩擦，在叶片的穿透孔中安装有轴承。在导向框的右边，叶片的扑动角度等于或大于90°。叶片的扑动角度为90°时，叶片从贴近右板的上部的右侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置。

右扑翼装置的工作原理是：从所述箱式扑翼飞行器的尾端往前端观察，起动发动机，驱动大齿轮逆时针转动。在大齿轮的带动下，由于导向框的限制，叶片在导向框中往复滑动，叶片的根部在右板的左边作逆时针转动，在右板的左边叶片主要做下扑运动，在右板的右边叶片也主要做下扑运动，这样叶片将产生向上的升力。在右板的右边，由于叶片贴近右板的上部突然快速打开，使叶片与右板的上部所夹空间变成压力极低的低压区，在叶片和右板的上方空间会产生类似昆虫翅膀的“急张”效果，会产生很大的向上的升力。在右板的左边，由于叶片快速靠近右板的下部，使叶片与右板的下部所夹空气快速挤出，在叶片和右板的下方会产生类似昆虫翅膀的“相扑”效果，也会产生向上的升力。还有，在右板的右边导向框的下方区域会形成高压区，在右板的左边导向框的上方区域会形成低压区，这样也有利于产生向上的升力。同时由于有前板和后板的存在，阻碍了空气进入到右叶片与右板所形成的低压区和高压区，使得右叶片上下方的压差增大，从而增大了升力。

左扑翼装置的工作原理与右扑翼装置的工作原理相同，两者叶片的扑动方向是对称的，从所述箱式扑翼飞行器的尾端往前端看，左扑翼装置的大齿轮顺时针转动，左扑翼装置的叶片在左扑翼装置的主轴的左边为逆时针扑动；右扑翼装置的大齿轮逆时针转动，右扑翼装置的叶片在右扑翼装置的主轴的右边为顺时针扑动。