[发明专利]适用主动扭转扑动机构的弦长自适应伸缩式扑翼及扑翼机

权利要求书

1.一种扑翼机，其特征在于，包括适用主动扭转扑动机构的弦长自适应伸缩式扑翼，以及主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构；

其中，适用主动扭转扑动机构的弦长自适应伸缩式扑翼，包括前梁（A6）、后梁（A7）、伸缩式翼肋（400）和搭接式蒙皮（500）；

所述前梁（A6）和所述后梁（A7）前后设置，构成扑翼骨架；所述扑翼骨架上面，按从翼根到翼梢方向，分布安装多根所述伸缩式翼肋（400）；每根所述伸缩式翼肋（400）包括前缘段翼肋（401）、后缘段翼肋（402）和伸缩套筒（403）；其中，所述前缘段翼肋（401）与所述前梁（A6）固定连接，所述后缘段翼肋（402）与所述后梁（A7）固定连接，所述前缘段翼肋（401）和所述后缘段翼肋（402）之间安装所述伸缩套筒（403）；

所述搭接式蒙皮（500）包括前缘段蒙皮（501）和后缘段蒙皮（502）；所述前缘段蒙皮（501）固定安装于各个所述前缘段翼肋（401）的上表面；所述后缘段蒙皮（502）固定安装于各个所述后缘段翼肋（402）的上表面；并且，所述前缘段翼肋（401）的后端延长，覆盖所述伸缩套筒（403）；所述后缘段翼肋（402）的前端延长，覆盖所述伸缩套筒（403），进而使所述前缘段翼肋（401）的后端搭覆于所述后缘段翼肋（402）的前端，使所述前缘段翼肋（401）的后端和所述后缘段翼肋（402）的前端具有重叠；

其中，主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构包括：机架（100）、左扑翼驱动机构（200）和右扑翼驱动机构（300）；左扑翼驱动机构（200）和右扑翼驱动机构（300）对称安装于机架（100）的左右两侧，通过左扑翼驱动机构（200），驱动左扑翼进行扑动运动；通过右扑翼驱动机构（300），驱动右扑翼进行扑动运动；并且，左扑翼驱动机构（200）的齿轮和右扑翼驱动机构（300）的齿轮相互啮合，产生相对方向的旋转运动，从而可以保证左扑翼运动和右扑翼运动的完全对称性；

机架为碳纤维复合板材切割而成，其上有电机安装孔与减速齿轮轴孔；碳纤维件之间以螺栓固接，并用树脂胶加强；

左扑翼驱动机构（200）和右扑翼驱动机构（300）的结构相同，均包括电机、齿轮（A2）、齿轮轴（A3）、前曲柄摇臂机构（A4）、后曲柄摇臂机构（A5）、前梁（A6）和后梁（A7）；左扑翼驱动机构（200）的齿轮，与右扑翼驱动机构（300）的齿轮相互啮合；

齿轮（A2）安装在机架上面，齿轮（A2）在电机的驱动下转动；齿轮（A2）的中心固定安装齿轮轴（A3），齿轮轴（A3）的前端安装前曲柄摇臂机构（A4），前曲柄摇臂机构（A4）与前梁（A6）的一端铰接，齿轮轴（A3）旋转时，通过前曲柄摇臂机构（A4）驱动前梁（A6）进行扑动和折叠运动；齿轮轴（A3）的后端安装有后曲柄摇臂机构（A5），后曲柄摇臂机构（A5）与后梁（A7）的一端铰接，当齿轮轴（A3）旋转时，同步通过后曲柄摇臂机构（A5）驱动后梁（A7）进行扑动和折叠运动；

后曲柄摇臂机构（A5）和前曲柄摇臂机构（A4）在初始时存在相位差，导致扑动过程中，前梁（A6）和后梁（A7）沿前后方向的投影并不平行，进而产生前后方向的扭转效果，通过调整相位差的大小，进而主动控制前梁（A6）和后梁（A7）产生扭转运动的幅度；

所述前缘段翼肋（401）通过连接件（600）与所述前梁（A6）固定连接；所述后缘段翼肋（402）通过连接件（600）与所述后梁（A7）固定连接；

所述连接件（600）为三通结构，包括：主套筒部（601）和支套筒部（602）；所述主套筒部（601）套于所述前梁（A6）或所述后梁（A7）的对应位置；所述主套筒部（601）的中部为所述支套筒部（602），所述支套筒部（602）与所述主套筒部（601）垂直；

所述前缘段翼肋（401）固定设置有前缘段插柱（4011）；所述后缘段翼肋（402）固定设置有后缘段插柱（4021）；所述前缘段插柱（4011）或所述后缘段翼肋（402）插入到对应的所述连接件（600）的支套筒部（602）内部；

所述主动扭转与折叠的仿生扑翼驱动机构，驱动所述弦长自适应伸缩式扑翼进行扑动运动，并且，在扑翼扑动过程中，同时产生扑翼主动扭转运动和扑翼主动折叠运动；在扑翼进行主动扭转运动时，一方面，伸缩式翼肋（400）进行弦长自适应变化的伸缩动作，另一方面，前缘段蒙皮（501）和后缘段蒙皮（502）进行自适应的重叠面积的改变，从而保证整个扑动过程中气动外形的完整，最终保证气动性能。