[发明专利]一种液压和电磁混合的三自由度扑翼试验台

说明书

一种液压和电磁混合的三自由度扑翼试验台属扑翼飞行器试验设备技术领域，包括：机架、扑动机构、扭转机构、偏航机构和扑翼；扑动机构包括液压缸、第一传动杆、第二传动杆、柔性体、扑翼安装基座；液压缸固定在机架上；液压缸与第一传动杆铰接；第一传动杆与机架铰接；第一传动杆与第二传动杆同轴连接，并可以相对转动；扭转机构中通电线圈在半圆形永磁体磁场作用下滑动，带动第二传动杆转动实现扭转；偏航机构中圆柱形永磁体在通电线圈的磁场作用下滑动，带动扑翼安装基座转动实现偏航；扑翼固定安装在扑翼安装基座上。本发明能够保证扑翼拥有三个转动自由度，并可以独立控制调整，以满足对扑翼运动的试验研究，适合用于复杂扑翼运动规律的试验过程。

技术领域

本发明属于扑翼飞行器试验设备技术领域，具体涉及一种液压和电磁混合的三自由度扑翼试验台。

背景技术

自然界中有许多扑动飞行生物，经过进化均具有独特的飞行特性与结构。例如常见鸟类、昆虫、蜂鸟和蝙蝠等，都利用自身尺寸、重量等特点形成有效的扑翼飞行方式。通过研究者观察发现：空中飞行的生物主要有鸟类和昆虫，虽然它们都采用扑翼飞行方式，但它们的飞行机理还存在一定的区别。昆虫在飞行过程中，翅膀除了进行上下的扑动运动外，还会产生一定程度的扭转和偏航。

为了模拟昆虫翅膀复杂的扑翼运动方式，以揭示昆虫飞行产生高升力的机理，因此，需要一种可使扑翼模型实现扑动、扭转及偏航三个自由度运动的试验平台。然而现有的试验平台存在着一些问题：扑翼的驱动机构复杂，在多级机械传动中往往会产生较大的误差；无法实现三个旋转自由度分别独立控制，或存在耦合，或只能实现小范围的角度变化，不利于采集更大范围的扑翼运动的实验数据。

发明内容

本发明的目的在于实现扑翼模型在扑动、扭转及偏航三个自由度的独立、较大角度范围的运动过程，为扑翼模型的设计及气动特性分析提供数据支撑。

本发明由机架1、扑动机构2、扭转机构3、偏航机构4和扑翼5组成，其中机架1中的液压缸固定卡环14在液压缸21的中上部固定液压缸21，并通过前后两个螺纹孔d141用螺钉组d142螺纹连接夹紧液压缸21；机架1中的液压缸定位装置16在液压缸21的底部定位液压缸21；机架中的第二支撑杆15在上部与第一传动杆23通过第二铰链轴24铰接，并通过第二铰链轴24上的定位孔用定位销b231进行轴向定位；扭转机构3中的半圆形永磁体固定基座31通过第一传动杆23上部的螺纹孔组e312用螺钉组e311螺纹连接固定；扭转机构3的扭转连接块33粘接固定在第二传动杆25的左侧上部；偏航机构4中的偏航线圈固定基座41通过第二传动杆25后部的螺纹孔组f412用螺钉组f411螺纹连接固定；偏航机构4的偏航柔性连杆44与扑翼安装基座27的右侧连接固定；扑翼5安装在扑翼安装基座27的右侧，通过螺纹孔52用螺栓51和螺母55螺纹连接固定，通过定位孔54用定位销a53进行定位。

所述的机架1由底座11、第一支撑杆12、液压缸固定杆13、液压缸固定卡环14、第二支撑杆15、液压缸定位装置16组成，其中第一支撑杆12与底座11垂直布置，并通过螺钉组a111与底座11左侧的螺纹孔组a112螺纹连接固定；液压缸固定杆13与第一支撑杆12在中上部垂直布置，并与第一支撑杆12螺纹连接固定；液压缸固定卡环14与液压缸固定杆13粘接固定；第二支撑杆15与底座11垂直布置，并通过螺钉组c115与底座11右侧的螺纹孔组c116螺纹连接固定；液压缸定位装置16通过螺钉组b113与底座11在中部的螺纹孔组b114螺纹连接固定。

所述的扑动机构2由液压缸21、第一铰链轴22、第一传动杆23、第二铰链轴24、第二传动杆25、柔性体26、扑翼安装基座27组成，其中液压缸21的活塞杆在上部与第一传动杆23通过第一铰链轴22铰接，并通过第一铰链轴22上的定位孔c用定位销c232进行轴向定位；第二传动杆25在第一传动杆23的右端同轴连接，并且可以相对转动；扑翼安装基座27在第二传动杆25右端通过柔性体26连接固定，保证扑翼安装基座24可以绕第二传动杆25右端前后转动。