[发明专利]一种微小型机翼的蒙皮颤振激励式压电俘能器

说明书

一种微小型机翼的蒙皮颤振激励式压电俘能器，属于空气流致振动俘能技术领域，本发明为了解决现有颤振压电俘能器难以工程推广应用、结构复杂的问题。两个翼肋之间可调整设置有前桁条、后桁条和两个弾性轴，改变翼肋间距以及前桁条与后桁条间的相对位置，从而调节蒙皮在展向和弦向上的有效工作长度；蒙皮包覆于机翼骨架上；蒙皮内部至少安装有四个压电片，且呈上下对称布置，空气流促使蒙皮产生气动弹性振动，从而激励压电片输出电压；固支座上可调节安装机翼的弾性轴，用于调节机翼的迎风角。本发明机翼的蒙皮颤振激励式压电俘能器可调节俘能器蒙皮的有效工作长度和机翼迎风角，从而大大提高了俘能性能和效率。

技术领域

本发明涉及一种压电俘能器，具体涉及一种微小型机翼的蒙皮颤振激励式压电俘能器，属于空气流致振动俘能技术领域。

背景技术

微型旋翼或固定翼飞行器在巡航飞行和遭遇阵风时，其机翼蒙皮易受到气动弹性振动。当飞行速度超过或接近临界颤振速度时，蒙皮会发生颤振。一方面能够利用机翼的蒙皮气动弹性振动进行俘能，为无线传感器等微机电系统供电；另一方面也能够利用俘能特性影响气动弹性振动响应，抑制其振动，从而改善微型翼型飞行器的飞行稳定和控制精度。

现有技术中的流致振动俘能多为阻流体连接压电悬臂梁的单俘能器或双俘能器，阻流体大多为圆柱体、三棱柱、方柱、D形柱等形状，较少涉及到机翼当做阻流体的压电俘能器，也未涉及到直接利用机翼蒙皮的颤振压电俘能器。若将现有的压电俘能器直接应用在微型飞行器的机身或机翼上，会增加飞行器的结构复杂性，改变其气动弹性振动特性和影响飞行稳定性，难以实现俘能或抑振目的。故现有颤振压电俘能器存在难以实际工程应用、影响飞行稳定性、结构复杂等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种微小型机翼的蒙皮颤振激励式压电俘能器，以解决颤振压电俘能器无法应用于微型飞行器上进行俘能，存在难以实际工程推广应用、影响飞行稳定性、结构复杂的问题。

技术方案如下：

一种微小型机翼的蒙皮颤振激励式压电俘能器包括固支座、机翼和压电片；所述机翼包括两个翼肋、蒙皮、前桁条、后桁条和两个弹性轴；所述两个翼肋左右对称设置，两个翼肋之间可调整设置有前桁条、后桁条和两个弹性轴，改变翼肋间距以及前桁条与后桁条间的相对位置，从而调节蒙皮在展向和弦向上的有效工作长度；所述翼肋、弹性轴、前桁条、后桁条构成机翼骨架，蒙皮包覆于机翼骨架上；所述蒙皮内部至少安装有四个压电片，且呈上下对称布置，空气流促使蒙皮产生气动弹性振动，从而激励压电片输出电压，所述固支座上可调节安装机翼的弹性轴，用于调节机翼的迎风角。

进一步地：所述固支座上设有直槽孔，弹性轴经锁紧螺母安装在固支座上；选择两个弹性轴安装在直槽孔上的相对高度，进而改变两个弹性轴的倾斜角度，从而任意调节机翼迎风角。

进一步地：所述两个翼肋上均开设有弹性轴安装孔，弹性轴为弹性螺杆，通过弹性轴安装孔与翼肋连接，并经两个螺母可调节两个翼肋在弹性轴上的相对位置；翼肋上开设有多组桁条翼肋安装孔，前桁条通过前桁条安装孔、螺钉、桁条翼肋安装孔固定在两个翼肋之间；后桁条通过后桁条安装孔、螺钉、桁条翼肋安装孔固定在两个翼肋之间。

进一步地：所述翼肋的外周开设有多组蒙皮翼肋安装孔，前桁条和后桁条上开设有多组蒙皮桁条安装孔，所述蒙皮通过蒙皮螺钉、蒙皮翼肋安装孔和蒙皮桁条安装孔固定在翼肋、前桁条和后桁条上。

进一步地：所述压电片的材料为锆钛酸铅、宏观纤维复合材料或聚偏氟乙烯聚合物。

进一步地：所述蒙皮为薄金属板材料，厚度为0.05～0.5mm。

本发明所达到的效果为：

1、机翼的蒙皮颤振激励式压电俘能器能直接安装在机身或机翼上，不改变微型飞行器的结构形状和气动弹性振动特性，易于工程推广应用、可操作性好、结构简单等优点。