[发明专利]双曲柄摇杆无相差双对翼扑翼飞行器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种双曲柄摇杆无相差双对翼扑翼飞行器及其工作方法，属于新型飞行器。它包括机架，以及安装于机架上的双对翼，所述的双对翼包括位于下层的下对扑翼以及位于上层的上对扑翼，上、下双对扑翼可以重叠在一起。机架上设有驱动电机、减速机构、平面四连杆机构和对称布置的扑翼摇杆，所述驱动电机输出轴连接于减速机构的输入端，通过一级减速齿轮机构再传递到二级齿轮减速机构上然后带动两侧的曲柄进行转动然后带动摇杆进行上下的扑动，最终带动摇杆上的两对翼上下扑动。本发明提供由一种双曲柄摇杆无相差驱动机构驱动的双对翼飞行器，解决飞行过程中的稳定及升力不足的问题。

技术领域

本发明涉及一种新型飞行器，具体涉及一种双曲柄摇杆无相差双对翼扑翼飞行器及其工作方法。

背景技术

现代战争对于侦察隐蔽化、战场人员保护有越来越高的要求，无人机作为一种可携带侦察设备的低成本飞行器，可以隐蔽地实现战前和战时侦察，为战斗的决策和人员的保护提供丰富的信息。相比固定翼和旋翼无人机，扑翼无人机具有更低的噪音，其隐蔽性更好，可微程度远远大于前者，而且扑翼飞行器没有螺旋桨或喷射装置，从而它可以迅速起飞、加速、悬停，在民用和国防上有着广泛的应用前景，驱动机构是扑翼飞行器的核心部分，其目的是把执行机构的运动转换为机翼的拍打运动，从而产生扑翼飞行器所需要的空气动力，单曲柄双摇杆机构是在设计中采用较多的一种机构，但是单曲柄双摇杆机构的缺点是不能实现对称扑翼，左右翅膀之间存在一个不可避免的相位差，如果扑翼频率较高时左右翅膀的空气动力就会有明显的差异使得机构会出现颤振、倾斜甚至坠毁，而双曲柄摇杆与单曲柄双摇杆机构相比较，其机构中仅多出一个曲柄，能实现单自由度的扑翼运动同时效率也比较高，易于小型化，而且双曲柄双摇杆机构能实现对称扑翼，使得机构能够稳定运行，不会导致颤振、倾斜甚至坠毁现象的发生。

Weis-Fogh通过对小黄蜂的飞行进行研究，最终发现其产生高升力的振翅模式与鸟类不相同、启飞速度比鸟类更快，提出了“拍-合”（Clap-Fling）理论，如下图所示，即昆虫的翅膀前缘在绕着后缘快速转动打开的过程中升力会瞬时增大。小黄蜂在飞行过程中双翅上挥达到最高点的时候是出现完全重合的现象，当翅膀转为下拍时双翅从前缘突然分开，两个翅膀之间的夹角会变得越来越大，在这个过程中由于翅膀的转动速度很迅速，虽然周围的空气会绕过前缘往两翅之间流动，但是两翅之间还是出现了一个低压区，使得昆虫翅膀在下拍的开始阶段产生了一个较大的升力。本机构活用“拍-合”理论，下翅和上翅从完全重合到展开时，相比单扑翼会产生更高的升力

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供由一种双曲柄摇杆无相差驱动机构驱动的双对翼飞行器，解决飞行过程中的稳定及升力不足的问题。

本发明所述的一种双曲柄摇杆无相差双对翼扑翼飞行器，其特征在:包括机架，安装于机架的机头及尾翼板；还包括安装于机架的对翼扑翼机构；所述对翼扑翼机构包括驱动电机、第一主动齿轮、第一从动齿轮、第二主动齿轮、第二从动齿轮、第三从动齿轮、右连杆、左连杆、前扑翼摇杆、后扑翼摇杆；其中第一主动齿轮安装于驱动电机输出轴，第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合，第二主动齿轮与第一从动齿轮同轴固联，第二从动齿轮与第二主动齿轮啮合，第三从动齿轮与第二从动齿轮啮合；左连杆的右端偏心铰接于第三从动齿轮，左连杆的左端铰接于后扑翼摇杆的左部，后扑翼摇杆的中部铰接于机架；右连杆的左端偏心铰接于第二从动齿轮，右连杆的右端铰接于前扑翼摇杆的右部，前扑翼摇杆的中部铰接于机架； 所述对翼扑翼机构还包括上、下两对翼，分别为第一对翼和第二对翼； 前扑翼摇杆左侧和后扑翼摇杆右侧作为第一对翼的前缘；前扑翼摇杆右侧和后扑翼摇杆左侧作为第二对翼的前缘；机架、第三从动齿轮、左连杆、后扑翼摇杆构成了左侧平面四连杆机构；机架、第二从动齿轮、右连杆、前扑翼摇杆构成了右侧平面四连杆机构；两个平面四连杆机构中心对称。