[发明专利]异形叶片接触式齿轮连续转动控制的旋转动翼装置

说明书

本发明涉及一种用于无人机的异形叶片接触式齿轮连续转动控制的旋转动翼装置。包括旋转动翼、齿轮、伺服电机、导电圆盘、旋转轴和电动机，旋转动翼固定连接在旋转轴上，设置在飞行器上的电动机连接旋转轴，并使其旋转，旋转动翼包括旋转框架，以及安装在旋转框架内的可转动的异形叶片，伺服电机、导电圆盘和齿轮用于控制异形叶片的连续转动和复位。本发明吸收了扑翼飞行和旋翼飞行的优点，又克服了两者的缺点，能解决目前小型和微型飞行器中存在的气动效率较低的瓶颈问题，具有待机行程阻力小、工作行程推力大且稳定、气动效率高、装置结构较简单、制造方便的特点，可广泛应用于低雷诺数飞行的各类小型飞行器和无人机中。

技术领域

本发明涉及可动翼飞行器和飞行机器人领域，特别是一种用于无人机的异形叶片接触式齿轮连续转动控制的旋转动翼装置。

背景技术

飞行器飞行方式有固定翼、旋翼和扑翼三种飞行类型，旋翼和扑翼都属于可动翼。扑翼飞行是自然界飞行生物采用的飞行方式，主要利用双翅的上下扑动同时产生升力和推力，其主要特点是将举升、悬停和推进功能基于一体，同时具有很强的机动性和灵活性，更适合于执行绕过障碍物等的飞行。对于小尺寸和低速飞行状态的飞行器，属于低雷诺数下飞行，扑翼产生的非定常升力比固定翼的定常升力大得多；

从推力方面来看，扑翼推进效率比螺旋桨推进效率高。目前扑翼飞行器研究主要集中在模拟大自然中飞行生物的飞行姿态设计各种扑翼机构。但这些扑翼机构的共同问题是总体气动效率偏低，甚至低于同尺度的固定翼微型飞行器。扑翼飞行器总体效率低下的主要原因是目前研究中大多是简单的仿造鸟类或昆虫翅膀的外形和扑动运动，却很难实现飞行生物扑翼上下扑动过程中利用翼翅自身姿态或结构的改变减小空气阻力并产生非定常气动力，由此产生的气动效率较低问题严重制约了扑翼式飞行器的普及应用。

旋翼飞行是以旋翼(包括螺旋桨)的拉力提供飞行器的升力，飞行器的前进拉力来源于旋翼矢量的小角度偏转所产生的水平分量。目前发展迅速的多旋翼小型飞行器的姿态控制和水平运动是靠多旋翼的差动拉力来实现的。旋翼飞行器的特点是具有垂直起降和空中悬停功能，并具有在比较小的区域中飞行的能力。但由于旋翼飞行器的旋翼相对于其旋翼中心轴是不动的，因此前进阻力较大，所以能量消耗大，气动效率偏低，大功率长航时飞行较为困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种非常显著的减小飞行器飞行阻力大、提升气动效率、同时提供升力和推力、不同于旋翼飞行和扑翼飞行的异形叶片接触式齿轮连续转动控制的旋转动翼装置，以解决现有扑翼和旋翼技术中存在的上述问题。

实现本发明目的的技术解决方案是：提供一种异形叶片接触式齿轮连续转动控制的旋转动翼装置，包括旋转动翼、齿轮、伺服电机、导电圆盘、旋转轴和电动机，所述旋转动翼固定连接在所述旋转轴上，设置在飞行器上的所述电动机连接所述旋转轴，并使所述旋转轴连续旋转。

进一步的是，所述旋转动翼包括旋转框架，以及安装在所述旋转框架内的可转动的异形叶片，所述伺服电机设置在所述旋转框架内，所述导电圆盘设置在飞行器上，所述旋转框架上设置有与所述导电圆盘接触的导电小杆，所述导电圆盘、所述伺服电机和所述齿轮用于控制所述异形叶片的连续转动和复位。

进一步的是，所述异形叶片远离所述旋转轴的一端面积大，靠近旋转轴的一端的面积小。

进一步的是，所述导电圆盘包括导电部分和绝缘部分，当所述导电小杆与所述导电部分接触时，所述伺服电机接受到高电平信号并正转，当所述导电小杆与所述绝缘部分接触时，所述伺服电机接受到低电平信号并反转复位；

进一步的是，所述异形叶片沿所述旋转轴轴向分布个数为偶数，每个所述异形叶片都固定连接一个所述齿轮，相邻的所述齿轮之间相互啮合，其中一个所述齿轮连接所述伺服电机。

进一步的是，所述旋转框架上设置有中心孔，所述旋转轴固定在连接所述中心孔内。