[发明专利]一种分布柔度式扑翼飞行器及扑翼驱动机构的设计方法

权利要求书

1.一种分布柔度式扑翼飞行器，包括机身(1)，飞行控制系统，扑翼驱动机构和一对扑动翼(2)，其特征在于：所述扑翼驱动机构为分布柔度式扑翼驱动机构，其包括扑翼驱动机构安装架(3)及设置在所述扑翼驱动机构安装架(3)上的压电双晶片驱动器(4)和分布柔度式传动链；

所述分布柔度式传动链为左右对称结构，其包括一对竖向弹片和一个横向弹片(7)，一对所述竖向弹片分别为左侧弹片(5)和右侧弹片(6)，所述左侧弹片(5)和所述右侧弹片(6)左右相向对称设置，它们的连接结构为：首先将所述左侧弹片(5)的上端部位与所述右侧弹片(6)的上端部位分别向外侧对称预弯曲变形，将所述横向弹片(7)的左端部位与其右端部位分别向上预弯曲变形，之后再将所述横向弹片(7)的左端部位与所述左侧弹片(5)的上端部位固定粘接在一起，将所述横向弹片(7)的右端部位与所述右侧弹片(6)的上端部位固定粘接在一起，从而形成具有预应弹力的所述分布柔度式传动链；所述分布柔度式传动链具有两个扑动臂和一个扑动传动部(8)，两个所述扑动臂分别为左侧扑动臂(9)和右侧扑动臂(10)，所述左侧弹片(5)与所述横向弹片(7)的交汇处形成左侧扑动臂支撑部，所述左侧扑动臂支撑部外端的所述左侧弹片(5)与所述横向弹片(7)连接部位形成所述左侧扑动臂(9)；所述右侧弹片(6)与所述横向弹片(7)的交汇处形成右侧扑动臂支撑部，所述右侧扑动臂支撑部外端的所述右侧弹片(6)与所述横向弹片(7)连接部位形成所述右侧扑动臂(10)；所述左侧扑动臂(9)与所述右侧扑动臂(10)在所述分布柔度式传动链的预应弹力作用下由内端至外端向上倾斜，从而使所述分布柔度式传动链形成左右对称结构；所述横向弹片(7)的中间部位形成所述扑动传动部(8)；

一对所述扑动翼(2)分别对称安装在所述左侧扑动臂(9)与所述右侧扑动臂(10)上；

所述压电双晶片驱动器(4)的固定端固定在所述分布柔度式传动链的后端，其自由端与所述分布柔度式传动链的扑动传动部(8)固定连接；

所述压电双晶片驱动器(4)通过其自由端驱动所述扑动传动部(8)上下震动，在所述预应弹力的作用下，所述分布柔度式传动链驱动所述左侧扑动臂(9)与所述右侧扑动臂(10)做同频同幅扑动运动，从而带动一对所述扑动翼(2)做扑动运动，以产生升力。

2.根据权利要求1所述的一种分布柔度式扑翼飞行器，其特征在于：在所述分布柔度式传动链中，所述横向弹片(7)的所述扑动传动部(8)为横向弹片大刚度段，所述横向弹片(7)位于所述扑动传动部(8)两侧的部位为横向弹片小刚度段，所述横向弹片大刚度段的刚度大于所述横向弹片小刚度段的刚度，其中，位于所述扑动传动部(8)左侧的横向弹片小刚度段为横向弹片左侧小刚度段，位于所述扑动传动部(8)右侧的横向弹片小刚度段为横向弹片右侧小刚度段；

所述左侧弹片(5)及所述右侧弹片(6)的下部为竖向弹片大刚度段，所述左侧扑动臂(9)及所述右侧扑动臂(10)上部为竖向弹片小刚度段，所述竖向弹片大刚度段的刚度大于所述竖向弹片小刚度段的刚度；其中，所述左侧弹片(5)的竖向弹片大刚度段为左侧弹片大刚度段，所述左侧弹片(5)的竖向弹片小刚度段为左侧弹片小刚度段，所述右侧弹片(6)的竖向弹片大刚度段为右侧弹片大刚度段，所述右侧弹片(6)的竖向弹片小刚度段为右侧弹片小刚度段；所述左侧弹片大刚度段的下部与所述右侧弹片大刚度段的下部分别通过传动链固定板(11)固定在所述扑翼驱动机构安装架(3)上，以在所述扑动传动部(8)震动时，使其保持竖直方向。

3.根据权利要求1所述的一种分布柔度式扑翼飞行器，其特征在于：两个所述扑动臂通过铰链式连接结构与所述扑动翼(2)连接；所述铰链式连接结构包括扑动臂连接片(12)，预折弯角度调整柔性铰链(13)，扑动翼连接板片(14)和被动扭转柔性铰链(15)；所述扑动臂连接片(12)通过所述预折弯角度调整柔性铰链(13)与所述扑动翼连接板片(14)连接，所述扑动翼连接板片(14)通过被动扭转柔性铰链(15)与所述扑动翼(2)连接，所述扑动臂连接片(12)与所述扑动臂固定粘接在一起，所述预折弯角度调整柔性铰链(13)的角度使所述扑动翼(2)处于静止状态时保持水平状态，所述扑动臂做扑动运动时，在气动力与自身惯性力的共同作用下，所述扑动翼(2)实现绕所述被动扭转柔性铰链(15)的前缘做被动扭转运动。