CN104129501B - 一种微型扑翼机 - Google Patents

Abstract

一种微型扑翼机，属飞行器技术领域，尤其涉及一种扑翼机。包括机架、左电磁振动发生器、右电磁振动发生器、控制器、电池、左翼片和右翼片。左电磁振动发生器、右电磁振动发生器、控制器、电池置于机架内；电池为控制器供电；左翼片和右翼片分别对称布置于机架的左右两侧；控制器给左电磁振动发生器和右电磁振动发生器的线圈提供矩形脉冲电流，左电磁振动发生器和右电磁振动发生器分别驱动左翼片和右翼片上下扑动，产生升力和推力。本发明微型扑翼机结构简单，效率高，能产生较大的升力和推力，由于左翼片和右翼片独立驱动，方便控制飞行姿态。

Description

一种微型扑翼机

技术领域

一种微型扑翼机，属飞行器技术领域，尤其涉及一种扑翼机。

背景技术

传统的微型扑翼机的扑翼是一块整体结构，上扑时阻力较大，效率不高；公开号为CN1608945A的中国专利申请公开了一种双层斜桁架结构的飞行器扑翼，利用活动羽板的开合来提高扑动效率，虽有一定的效果，但结构复杂，且不适应微型飞行器；传统的有两对翅膀的微型扑翼机需控制四片翼片运行，结构复杂；传统的扑翼机多采用电机带齿轮及机械传动机构驱动翼片，结构复杂，重量重且功率损耗大；传统的微型扑翼机的左右翅膀大多同步拍动，较难控制飞行姿态。

发明内容

本发明的目的是克服传统的微型扑翼机的上述不足，发明一种方便控制的结构简单的效率较高的微型扑翼机。

一种微型扑翼机，包括机架、左电磁振动发生器、右电磁振动发生器、控制器、电池、左翼片和右翼片。

左电磁振动发生器、右电磁振动发生器、控制器、电池置于机架内。控制器的电源输入端与电池相连，电池为控制器供电，控制器的两个独立的脉冲电流输出端分别与左电磁振动发生器和右电磁振动发生器相连。

左翼片和右翼片是对称的，它们的结构相同，均由主翼、副翼和摇杆组成。主翼包括主翼翼根、主翼骨架和主翼蒙皮，副翼包括副翼翼根、副翼骨架和副翼蒙皮。主翼骨架和副翼骨架均呈树枝状，主翼前缘较厚实，主翼后缘有一部分向下凸出，副翼前缘向上凸出，副翼后缘较薄。副翼翼根较翼片的其它部分有弹性些。整个翼片平面形状类似树叶；整个翼片的前缘即是主翼的前缘较平直，翼尖处前缘向后有些弧度；整个翼片的后缘即是副翼的后缘和主翼翼尖部分的后缘的结合呈较大的弧形；主翼的面积大于副翼的面积。主翼后缘搭在副翼前缘的上方，靠主翼后缘的向下凸出部分勾搭住副翼前缘向上的凸出部分。副翼翼根连接在主翼翼根的下方，主翼翼根与摇杆的一端相连。主翼蒙皮和副翼蒙皮均分别采用两层薄膜上下紧贴主翼骨架和副翼骨架安装。

左翼片和右翼片分别对称布置于机架的左右两侧。左翼片通过其摇杆与左电磁振动发生器相连，右翼片通过其摇杆与右电磁振动发生器相连。左翼片的摇杆通过左关节轴承与机架的左侧相连，右翼片的摇杆通过右关节轴承与机架的右侧相连。

控制器分别给左电磁振动发生器和右电磁振动发生器的线圈提供矩形脉冲电流使左电磁振动发生器和右电磁振动发生器振动，左电磁振动发生器和右电磁振动发生器分别驱动左翼片和右翼片上下扑动，产生升力和推力。供给左电磁振动发生器线圈的脉冲电流和供给右电磁振动发生器线圈的脉冲电流是独立的，两组脉冲电流的大小和频率由控制器控制，以控制左电磁振动发生器和右电磁振动发生器的振动幅度和频率，从而控制左翼片和右翼片的拍动幅度和拍动频率，最终实现对该微型扑翼机的飞行姿态的控制。

该微型扑翼机的左翼片和右翼片的工作原理相同：静态时它们的各自的主翼和副翼连成一个整体，当摇杆在动力的驱动下上下摇动时，该翼片上下扑动，下扑过程：主翼压住副翼，副翼连同主翼一起向下扑动，此过程主要产生升力；上扑过程：在空气阻力的作用下副翼与主翼脱勾，副翼滞后主翼上行，副翼与主翼分离，这样能很快泄掉翼片上下表面的压差，大大地减少了上扑阻力，且副翼是在主翼后缘产生的涡流中上行的，这样有利于提高效率，上扑过程主要产生推力。总体来说，由于翼片较薄，靠前缘的骨架较粗强度大些，且翼片具有一定的弹性，各部位到达自身的最高或最低位置的时间不同。在上扑过程中，主翼前缘最先到达自己的最高位置，然后是主翼后缘，接下来是副翼前缘，最后是副翼后缘；在下扑过程中，主翼前缘最先到达自己的最低位置，然后是主翼后缘连同副翼前缘一起到达自己的最低位置，最后是副翼后缘。

本发明微型扑翼机结构简单，效率高，能产生较大的升力和推力，由于左翼片和右翼片独立驱动，方便控制飞行姿态。

附图说明

图1是本发明一种微型扑翼机的俯视示意图；图2是本发明一种微型扑翼机的右翼片的主翼的平面示意图；图3是本发明一种微型扑翼机的右翼片的副翼的平面示意图；图4是本发明一种微型扑翼机的右翼片中段的翼型放大示意图。

图中，1-机架，2-左电磁振动发生器，3-右电磁振动发生器，4-控制器，5-电池，6-左翼片，7-右翼片，8-左关节轴承，9-右关节轴承，71-主翼，72-副翼，73-摇杆，711-主翼翼根，712-主翼骨架，713-主翼蒙皮，714-主翼前缘，715-主翼后缘，721-副翼翼根，722-副翼骨架，723-副翼蒙皮，724-副翼前缘，725-副翼后缘。

具体实施方式

现结合附图1~4对本发明加以具体说明：一种微型扑翼机，包括机架1、左电磁振动发生器2、右电磁振动发生器3、控制器4、电池5、左翼片6和右翼片7。

左电磁振动发生器2、右电磁振动发生器3、控制器4、电池5置于机架1内。控制器4的电源输入端与电池5相连，电池5为控制器4供电，控制器4的两个独立的脉冲电流输出端分别与左电磁振动发生器2和右电磁振动发生器3相连。

左翼片6和右翼片7是对称的，它们的结构相同。

现以右翼片7的结构为例作具体说明：由主翼71、副翼72和摇杆73组成。主翼71包括主翼翼根711、主翼骨架712和主翼蒙皮713，副翼72包括副翼翼根721、副翼骨架722和副翼蒙皮723。主翼骨架712和副翼骨架722均呈树枝状，主翼前缘714较厚实，主翼后缘715与副翼前缘724相连的位置向下凸出，副翼前缘724向上凸出，副翼后缘725较薄。副翼翼根721较右翼片7的其它部分有弹性些。右翼片7平面形状类似树叶，它的前缘即是主翼前缘714较平直，翼尖处前缘向后有些弧度，它的后缘即是副翼后缘725和主翼71翼尖部分的后缘的结合呈较大的弧形。主翼71的面积约为副翼72的面积的1.3倍。主翼后缘715搭在副翼前缘724的上方，靠主翼后缘715的向下凸出部分勾搭住副翼前缘724向上的凸出部分。副翼翼根721连接在主翼翼根711的下方，主翼翼根711与摇杆73的一端固连。主翼蒙皮713和副翼蒙皮723均分别采用两层薄膜上下紧贴主翼骨架712和副翼骨架722安装。

左翼片6和右翼片7分别对称布置于机架1的左右两侧。左翼片6通过其摇杆与左电磁振动发生器2相连，右翼片7通过其摇杆73与右电磁振动发生器3相连。左翼片6的摇杆通过左关节轴承8与机架1的左侧相连，右翼片7的摇杆73通过右关节轴承9与机架1的右侧相连。

控制器4分别给左电磁振动发生器2和右电磁振动发生器5的线圈提供矩形脉冲电流使左电磁振动发生器2和右电磁振动发生器3振动，左电磁振动发生器2和右电磁振动发生器3分别驱动左翼片6和右翼片7上下扑动，产生升力和推力。供给左电磁振动发生器2线圈的脉冲电流和供给右电磁振动发生器3线圈的脉冲电流是独立的，两组脉冲电流的大小和频率由控制器4控制，以控制左电磁振动发生器2和右电磁振动发生器3的振动幅度和频率，从而控制左翼片6和右翼片7的拍动幅度和拍动频率，最终实现对该微型扑翼机的飞行姿态的控制。

该微型扑翼机带有微型相机、自动导航装置和光电感应器，能进行自主飞行和遥控飞行。

该微型扑翼机的左翼片6和右翼片7的工作原理相同。

现以右翼片7的工作原理为例加以说明：静态时主翼71和副翼72连成一个整体，当摇杆73在动力的驱动下上下摇动时，右翼片7上下扑动，下扑过程：主翼71压住副翼72，副翼72连同主翼71一起向下扑动，此过程主要产生升力；上扑过程：在空气阻力的作用下副翼72与主翼71脱勾，副翼72滞后主翼71上行，副翼72与主翼71分离，这样能很快泄掉右翼片7上下表面的压差，大大地减少了上扑阻力，且副翼72是在主翼后缘715产生的涡流中上行的，这样有利于提高效率，上扑过程主要产生推力。总体来说，由于右翼片7较薄，靠前缘的骨架较粗强度大些，且右翼片7具有一定的弹性，各部位到达自身的最高或最低位置的时间不同。在上扑过程中，主翼前缘714最先到达自己的最高位置，然后是主翼后缘715，接下来是副翼前缘724，最后是副翼后缘725；在下扑过程中，主翼前缘714最先到达自己的最低位置，然后是主翼后缘715连同副翼前缘724一起到达自己的最低位置，最后是副翼后缘725。

本发明微型扑翼机结构简单，效率高，能产生较大的升力和推力，由于左翼片6和右翼片7独立驱动，方便控制飞行姿态。

Claims (4)

1.一种微型扑翼机，包括机架（1）、左电磁振动发生器（2）、右电磁振动发生器（3）、控制器（4）、电池（5）、左翼片（6）和右翼片（7），其特征在于：左电磁振动发生器（2）、右电磁振动发生器（3）、控制器（4）、电池（5）置于机架（1）内；控制器（4）的电源输入端与电池（5）相连，电池（5）为控制器（4）供电，控制器（4）的两个独立的脉冲电流输出端分别与左电磁振动发生器（2）和右电磁振动发生器（3）相连；左翼片（6）和右翼片（7）是对称的，它们的结构相同；右翼片（7）由主翼（71）、副翼（72）和摇杆（73）组成；主翼（71）包括主翼翼根（711）、主翼骨架（712）和主翼蒙皮（713），副翼（72）包括副翼翼根（721）、副翼骨架（722）和副翼蒙皮（723）；主翼骨架（712）和副翼骨架（722）均呈树枝状，主翼前缘（714）比副翼后缘（725）厚实，主翼后缘（715）与副翼前缘（724）相连的位置向下凸出，副翼前缘（724）向上凸出，副翼后缘（725）比主翼前缘（714）薄；副翼翼根（721）比右翼片（7）的其它部分有弹性；右翼片（7）平面形状呈树叶状，它的前缘即主翼前缘（714）平直，翼尖处前缘向后有些弧度，它的后缘即副翼后缘（725）和主翼（71）翼尖部分的后缘的结合呈大的弧形；主翼（71）的面积比副翼（72）的面积大；主翼后缘（715）搭在副翼前缘（724）的上方，靠主翼后缘（715）的向下凸出部分勾搭住副翼前缘（724）向上的凸出部分；副翼翼根（721）连接在主翼翼根（711）的下方，主翼翼根（711）与摇杆（73）的一端固连；主翼蒙皮（713）和副翼蒙皮（723）均分别采用两层薄膜上下紧贴主翼骨架（712）和副翼骨架（722）安装；左翼片（6）和右翼片（7）分别对称布置于机架（1）的左右两侧；左翼片（6）通过其摇杆与左电磁振动发生器（2）相连，右翼片（7）通过其摇杆（73）与右电磁振动发生器（3）相连；左翼片（6）的摇杆通过左关节轴承（8）与机架（1）的左侧相连，右翼片（7）的摇杆（73）通过右关节轴承（9）与机架（1）的右侧相连；控制器（4）分别给左电磁振动发生器（2）和右电磁振动发生器（5）的线圈提供矩形脉冲电流使左电磁振动发生器（2）和右电磁振动发生器（3）振动，左电磁振动发生器（2）和右电磁振动发生器（3）分别驱动左翼片（6）和右翼片（7）上下扑动，产生升力和推力；供给左电磁振动发生器（2）线圈的脉冲电流和供给右电磁振动发生器（3）线圈的脉冲电流是独立的，两组脉冲电流的大小和频率由控制器（4）控制，以控制左电磁振动发生器（2）和右电磁振动发生器（3）的振动幅度和频率，从而控制左翼片（6）和右翼片（7）的拍动幅度和拍动频率，最终实现对该微型扑翼机的飞行姿态的控制。

2.根据权利要求1所述的一种微型扑翼机，左翼片（6）和右翼片（7）的工作原理相同，其特征在于：当摇杆（73）在动力的驱动下上下摇动时，右翼片（7）上下扑动，下扑过程：主翼（71）压住副翼（72），副翼（72）连同主翼（71）一起向下扑动，此过程主要产生升力；上扑过程：在空气阻力的作用下副翼（72）与主翼（71）脱勾，副翼（72）滞后主翼（71）上行，副翼（72）与主翼（71）分离，副翼（72）是在主翼后缘（715）产生的涡流中上行的；右翼片（7）薄，靠前缘的骨架粗强度大，且右翼片（7）具有一定的弹性，各部位到达自身的最高或最低位置的时间不同；在上扑过程中，主翼前缘（714）最先到达自己的最高位置，然后是主翼后缘（715），接下来是副翼前缘（724），最后是副翼后缘（725）；在下扑过程中，主翼前缘（714）最先到达自己的最低位置，然后是主翼后缘（715）连同副翼前缘（724）一起到达自己的最低位置，最后是副翼后缘（725）。

3.根据权利要求1或2所述的一种微型扑翼机，其特征在于：右翼片（7）主翼（71）的面积约为副翼（72）的面积的1.3倍。

4.根据权利要求1所述的一种微型扑翼机，其特征在于：带有微型相机、自动导航装置和光电感应器，能进行自主飞行和遥控飞行。