[发明专利]可变体的仿生尾翼及其设计方法

权利要求书

1.一种可变体的仿生尾翼，其特征在于：由尾翼左旋臂(1)和尾翼右旋臂(2)确定尾翼的左右边界，刚性尾翼边条(3)确定尾翼上边界，柔性尾翼边条(4)确定尾翼下边界；尾翼左旋臂(1)通过第三球铰(12)与机身相连，尾翼右旋臂(2)通过第七球铰(16)与机身相连；边界内采用弹性蒙皮(5)填充；左俯仰作动器(6)的伸长或缩短运动控制左旋臂(1)的俯仰运动，右俯仰作动器(7)的伸长或缩短运动控制右旋臂(2)的俯仰运动；左偏航作动器(8)的伸长或缩短运动控制左旋臂(1)的偏航运动，右偏航作动器(9)的伸长或缩短运动控制右旋臂(2)的偏航运动；左俯仰作动器(6)两端通过第一球铰(10)和第四球铰(13)分别与左旋臂和机身相连，右俯仰作动器(7)两端通过第五球铰(14)和第八球铰(17)分别与右旋臂和机身相连；左偏航作动器(8)两端通过第二球铰(11)和第九球铰(18)分别与左旋臂(1)和刚性边条(3)相连，右偏航作动器(9)两端通过第六球铰(15)和第十球铰(19)分别与右旋臂(2)和刚性边条(3)相连。

2.如权利要求(1)所述的可变体的仿生尾翼的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)视频拍摄鸽子尾羽姿态；在机动飞行中鸟类尾翼由左尾羽和右尾羽确定了尾翼的左右边界，尾羽可绕旋转点进行偏转；采用高清高速摄像机跟踪拍摄空中减速过程中尾羽变化规律；确定空中减速过程中尾羽姿态；一般情况下鸽子尾羽呈合拢状，为了能够展现尾羽全貌，将尾羽展开，使其外形与视频拍摄中尾羽展开外形相一致，然后将调整过的鸽子尾羽固定；

(2)三维扫描获得尾翼点云；采用绝对臂三维扫描仪进行整个尾翼的三维扫描，获得尾翼点云；鸽子的尾翼是由众多羽毛叠加而成，所以尾羽样本难免存在奇异点、尾羽炸毛、羽枝翘起等，初始的扫描点云因而存在很多不光滑表面；对初始点云采取光滑处理，通过删除误差过大点、抠出炸毛部分、调整和旋转翘起部分等措施获得光滑鸽子尾翼点云；

(3)建立尾翼局部坐标系，测量尾翼点云下边界；建立尾翼局部坐标系，其中x轴置于水平方向，y轴置于尾翼对称剖面轴线，原点置于尾翼中间尾羽的羽轴末端点m；

选择右半侧扫描较为完整尾翼点云作为仿生点云模型；

(4)选取右半侧所有羽毛羽轴端点，在尾翼局部坐标系下采用三次函数拟合尾翼翼梢外形；

其中y_b(max)为最右侧羽毛端点的y坐标值；b为右半侧尾羽展长；η＝x/b为展长的相对坐标；Sn通过羽轴端点坐标拟合而来；

(5)确定尾翼前缘位置，选择尾翼对称轴位置的尾羽根部点为尾翼前缘点n，尾羽根部点通过尾羽与尾部覆羽交汇点来判断；

(6)确定尾翼右侧的后缘点p和前缘点q；选择尾翼最右侧尾羽的羽轴的梢部端点为尾翼右侧的后缘点p，尾羽前缘点q通过尾羽与尾部覆羽交汇点来判断；

(7)确定尾翼右侧边界，选择右侧尾羽前缘点q，梢部顶点p，点p和点q之间的线段即为右侧边界；

(8)确定尾翼对称轴，选择对称处羽毛的羽轴前缘点n、梢部点m，点m和点n之间的线段即为对称轴。