[发明专利]一种可变面积可转动的仿生翼梢小翼

说明书

本发明一种可变面积可转动的仿生翼梢小翼，属于飞行器技术领域；包括传动机构、变形机构和整流前缘；所述传动机构的电机通过固定座固定于机翼翼尖，其转子通过转轴与所述变形机构连接，用于调整小翼相对机翼的转动角度；所述变形机构由羽毛上的短杆、第一长杆、第二长杆、以及所述固定板的铰接孔的连线组成平行四边形结构；所述舵机带动连杆控制所述平行四边形结构转动角度，进一步实现所述可变机构的面积改变；采用平行四边形的变面积方式，简单可靠，并且拥有较大的面积变化范围，本设计中最大面积至少是最小面积的2倍以上。较大的范围意味着效果更好的舵效变化范围，从而对于不同的滚转操控，可以更好的适配。

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种可变面积可转动的仿生翼梢小翼。

背景技术

仿生飞行器的研究自飞行器的诞生至此一直是航空界的热点，目前被大众所熟知的仿生飞行器多是扑翼飞行器，比如西北工业大学的“信鸽无人机”、伊利诺伊大学香槟分校和加利福尼亚理工学院的研究团队制作的“蝙蝠无人机B2”等，同样也有仿生技术用在固定翼无人机上，比如瑞士的洛桑理工学院发表在著名刊物THE ROYAL SOCIETY上的一篇名为《Bioinspired morphing wings for extended flight envelope and roll controlof small drones》的论文，其研究了可变面积的机翼，用此来控制飞行器的滚转，但是其占据了大部分的机翼面积，不利于铺设太阳能板，并且仅能通过改变面积来控制滚转。在飞行器的设计过程中，升阻比是一个非常重要的技术参数，提高飞行器的升阻比可以极大的改善飞行器的飞行效率，因此一般气动效率较高的飞行器都会考虑增加翼梢小翼来改善飞行器的升阻特性，比如波音和空客系列的客机，通过增加翼梢小翼减少诱导阻力来提高飞行器的气动效率。但是该类翼梢小翼仅有此优势，如何充分利用翼梢小翼是一个值得研究的问题。在太阳能无人机设计时，在机翼上增设副翼会破坏机翼表面的气动效率，同时还会减少太阳板的铺设，因此需求一种能够改善此现状额控制方法。对于追求极高气动效率和重量特性的小型无人机来说，起落架的存在会有很大缺点，在起飞后属于死重，并且会破环飞行器的流线型，从而影响气动效率，手抛式起飞或者弹射起飞是一个很好的选择，因此如何减小起飞速度，从而减少起飞时的安全事故也是一个有价值的问题。

目前，被大众所熟知的飞行器的机翼有副翼、襟翼等控制舵面，比如波音系列的客机，在控制上通过舵面的偏转来实现，原理是通过改变机翼两边的升力差来产生滚转力矩，从而实现滚转控制。在起降阶段通过打开襟翼等方式来改变机翼翼型的弯度，从而增大升力系数，满足起飞和降落时速度低的要求。这种方式存在的缺点是在增大机翼升力系数的同时，也增大了阻力。

大自然中的鸟类在飞行过程中可通过改变机翼升力面积的大小来实现滚转控制。同时在飞行过程中也可通过机翼面积的改变来适应速度的变化，比如鹰在捕食地面的猎物时，在发现猎物后，头朝下并收缩翅膀，速度飞快地下降到猎物所在的位置，实现捕获。可见改变升力面积的方式是扩大飞行器飞行包线，适应不同飞行状态的一种可行方法。目前，瑞士的洛桑联邦理工学院已经制作出了可变面积的机翼，但是极大的减少了飞机整机的气动效率，本发明只改变翼梢小翼的机翼面积和转角，因此对整机影响相对较小，并拥有更好的控制效果。

现阶段，多数太阳能飞机为了尽可能多的利用升力面积来增大太阳能的铺设面积，因此利用太阳能飞机的翼尖来安放控制面是一个很好的解决方法，为了更好的控制飞行器的滚转，并且在起飞和降落过程中进一步的减小速度，设置可变面积且可以转动的翼尖，提高飞行器的操纵性和起降性能。目前，解决太阳能飞机高效利用机翼表面的方法还有，利用多台发动机的差动来进行航横向的操作，此方法连续的差动会增加耗能，同时该方法的横向控制响应较慢，反应时间长。采用翼尖控制，类似于常规飞机的副翼，拥有较小的耗能和较快的响应。

发明内容

要解决的技术问题：