[发明专利]一种新型仿蜻蜓翅膀柔性扑翼

说明书

一种新型仿蜻蜓翅膀柔性扑翼，所述仿蜻蜓翅膀柔性扑翼的一端为固定端，另一端为自由端，仿蜻蜓翅膀柔性扑翼至少包括展向梁、弦向梁、柔性关节、蒙皮，弦向梁通过柔性关节与展向梁连接，形成骨架，蒙皮包围在骨架外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上。本发明提供的新型仿蜻蜓翅膀柔性扑翼，不仅解决了扑翼承载能力和变形之间的矛盾问题，而且结构简洁，容易操纵，能够提高扑翼飞行的气动性能。

技术领域

本发明主要涉及扑翼飞行器领域，尤其涉及一种新型仿蜻蜓翅膀柔性扑翼。

背景技术

扑翼飞行器的气动效率高，通过扑翼运动能够同时提供升力和推力。传统扑翼飞行器多采用刚性机翼，由于柔性不足、形状不变，功能比较局限；正在发展的智能主动控制的变形扑翼，涉及智能材料等复杂技术，实现难度较高。而自然界中的昆虫依靠扑翼运动和翅膀的被动变形，具有非常高超的飞行能力，蜻蜓更是其中的佼佼者。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明提供一种新型仿蜻蜓翅膀柔性扑翼，所述仿蜻蜓翅膀柔性扑翼的一端为固定端，另一端为自由端，仿蜻蜓翅膀柔性扑翼至少包括展向梁、弦向梁、柔性关节、蒙皮，弦向梁通过柔性关节与展向梁连接，形成骨架，蒙皮包围在骨架外且用粘接剂或铆钉固定于骨架上。

在一些实施方式中，所述柔性关节使柔性扑翼的弦向梁和展向梁在连接处具有单向可转动效果。

在一些实施方式中，所述柔性关节选自扭转弹簧、弹簧铰链、柔性铰链中的至少一种。

在一些实施方式中，所述展向梁的材料为铝合金，弹性模量为60-80GPa。

在一些优选的实施方式中，所述展向梁的材料为铝合金，弹性模量为72GPa。

在一些实施方式中，所述弦向梁的材料为镁合金，弹性模量为40-50GPa。

在一些优选的实施方式中，所述弦向梁的材料为镁合金，弹性模量为45GPa。

在一些实施方式中，所述弦向梁的材料为钛合金，弹性模量为110-120GPa。

在一些优选的实施方式中，所述弦向梁的材料为钛合金，弹性模量为114GPa。

在一些实施方式中，所述弦向梁的材料为复合材料。

在一些实施方式中，所述蒙皮的材料为聚合物薄膜。

在一些实施方式中，所述骨架的横截面为“W”型。

在一些实施方式中，所述骨架的深度为弦长的0-10％。

本发明提供的新型仿蜻蜓翅膀柔性扑翼，是一种可被动变形的机翼结构。不仅解决了现有扑翼承载能力和变形之间的矛盾问题，而且结构简洁，容易操纵。发明人发现，本发明提供的柔性扑翼不仅具有足够的承载能力和抗弯刚度，又能够提高扑翼飞行的气动性能。发明人认为这与机翼横截面形状以及弦向产生的变形有关。

发明人发现，通过设置柔性关节，能够使柔性扑翼的弦向梁和展向梁在连接处具有单向可转动效果。不仅如此，本发明提供的柔性扑翼整体在展向和弦向具有不同的刚度以满足各自的需求。

附图说明

图1为仿蜻蜓翅膀柔性扑翼结构示意图；

图2为仿蜻蜓翅膀柔性扑翼的横截面示意图；

图3为展向梁和弦向梁连接处的三种柔性关节示意图；

图4为变形前后的横截面示意图。

图中各标记如下，1为固定端，2为展向梁，3为弦向梁，4为柔性关节，5为蒙皮。

具体实施方式