CN104443385A - 一种带步进电机的平板类扑翼升力装置 - Google Patents
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Abstract
一种带步进电机的平板类扑翼升力装置，属航空技术领域。包括电源、控制器、机架、主轴和均匀布置在主轴周围的两个、三个或四个仅翼片安装角度不同的结构相同的转翼器。控制器是用来控制所有步进电机的转停的。主轴通过轴承安装在机架上，主轴纵向水平布置。每个转翼器包括转臂、步进电机和翼片。转臂的一端与主轴的前端垂直固连，转臂的另一端与步进电机的外壳固连。步进电机的输出轴的两端分别与翼片的前部分和翼片的后部分相连。转臂与步进电机的输出轴垂直。步进电机的输出轴与主轴平行。主轴、转臂和步进电机输出轴共面。该装置下扑时翼片的攻角一直为90°，翼片上行时攻角一直为0°。该装置能产生较大升力，且产生升力的效率较高。
Description
技术领域
一种带步进电机的平板类扑翼升力装置，属航空技术领域，尤其涉及一种扑翼升力生成装置。
背景技术
传统的连杆机抅扑翼靠上下煽动来产生升力，扑翼上扬时阻力较大，效率较低，能产生的升力有限，很难实现重载飞行；专利号为ZL200910073435.8的中国专利公开了一种靠扑翼提升机构使扑翼片复位的扑翼升力生成装置，其效率较高，但传动及控制系统均较复杂，不能用连续转动的动力直接驱动扑翼机构，扑翼片数量受其结构限制，使用一套装置时不能连续产生升力，稳定性不高；专利号为ZL200710071871.2的中国专利公开了一种滑动翼式升力生成装置，虽能用连续转动的动力直接驱动翼片，但翼片数量受其轴向尺寸限制，产生升力连续性不好，现有的半转机构扑翼装置，翼片下扑过程中，只有一处位置翼片处于水平位置，其它时候翼片与水平面都存在一个夹角，产生的升力是翼片作用力的竖直方向的分量，故半转机构扑翼产生升力的效率不高。
发明内容
本发明的目的是克服传统的扑翼升力装置的上述不足，发明一种方便控制的结构简单的效率较高的带步进电机的平板类扑翼升力装置。
一种带步进电机的平板类扑翼升力装置，包括电源、控制器、机架、主轴和均匀布置在主轴周围的两个、三个或四个仅翼片安装角度不同的结构相同的转翼器。电源通过导线控制器连接，控制器通过导线和电刷与步进电机相连。电源为所有步进电机供电。控制器是用来控制所有步进电机的转停的。主轴通过轴承安装在机架上，主轴纵向水平布置，主轴的后端与发动机的输出轴相连。每个转翼器包括转臂、步进电机和翼片。转臂的一端与主轴的前端垂直固连，转臂的另一端与步进电机的外壳固连。步进电机输出轴的两端分别与翼片的前部分和翼片的后部分相连。转臂与步进电机输出轴垂直。步进电机输出轴与主轴平行。主轴、转臂和步进电机输出轴处于同一平面内。翼片的前部分和翼片的后部分相同，是矩形刚性平板，翼片的前部分和翼片的后部分在同一平面内，步进电机输出轴处于该平面内。转臂是空心结构，步进电机的输入线是经主轴周围的电刷后从转臂内部通过然后接入步进电机的。
该带步进电机的平板类扑翼升力装置的工作原理是：从该装置的后端往前端看，起动发动机，驱动主轴顺时针旋转，主轴带动所有转翼器顺时针转动。在控制器的控制下，步进电机周期性地转停，步进电机转动的方向与主轴相反即逆时针转动。当转臂处于主轴的正上方竖直位置时步进电机开始转动，在过主轴的纵向竖直面的右边，控制器控制步进电机与主轴等速反向同步转动，带动翼片逆时针自转，使得处于过主轴的纵向竖直面的右边的翼片始终处于水平状态；当转臂处于主轴的正下方竖直位置时步进电机停止转动且锁位翼片与转臂垂直，在过主轴的纵向竖直面的左边，控制器控制步进电机保持不动，使得处于过主轴的纵向竖直面的左边的翼片始终处于与转臂垂直的状态。这样，实现该装置下扑时翼片的攻角一直为90°，翼片上行时攻角一直为0°。该装置能产生较大升力，且产生升力的效率较高。
附图说明
图1是本发明一种带步进电机的平板类扑翼升力装置的后视示意图，图中的转翼器为四个；图2是图1中处于主轴右边的与主轴相连的一个转翼器的放大了的俯视示意图。
图中，1-机架；2-主轴；3-转翼器，31-转臂，32-步进电机，321-步进电机输出轴，33-翼片，331-翼片的前部分，332-翼片的后部分；3A、3B、3C和3D表示处于不同位置的转翼器；4-转翼器绕主轴轴线的转动方向；5-翼片的自转方向。
具体实施方式
现结合附图1~2对本发明加以具体说明：一种带步进电机的平板类扑翼升力装置，包括包括电源、控制器、机架1、主轴2和均匀布置在主轴2周围的两个、三个或四个仅翼片安装角度不同的结构相同的转翼器3。电源通过导线控制器连接，控制器通过导线和电刷与步进电机相连。电源为所有步进电机供电。控制器是用来控制所有步进电机的转停的。主轴2通过轴承安装在机架1上，主轴2纵向水平布置，主轴2的后端与发动机的输出轴相连。每个转翼器3包括转臂31、步进电机32和翼片33。转臂31的一端与主轴2的前端垂直固连，转臂31的另一端与步进电机32的外壳固连。步进电机输出轴321的两端分别与翼片的前部分331和翼片的后部分332相连。转臂31与步进电机输出轴321垂直。步进电机输出轴321与主轴2平行。主轴2、转臂31和步进电机输出轴321处于同一平面内。翼片的前部分331和翼片的后部分332相同，是矩形刚性平板，翼片的前部分331和翼片的后部分332在同一平面内，步进电机输出轴321处于该平面内。转臂31是空心结构，步进电机32的输入线是经主轴2周围的电刷后从转臂31内部通过然后接入步进电机32的。
该带步进电机的平板类扑翼升力装置的工作原理是：从该装置的后端往前端看，起动发动机，驱动主轴2顺时针旋转，主轴2带动所有转翼器3A、3B、3C和3D顺时针转动。在控制器的控制下，步进电机32周期性地转停，步进电机32转动的方向与主轴2相反即逆时针转动。当转臂31处于主轴2的正上方竖直位置时步进电机32开始转动，在过主轴2的纵向竖直面的右边，控制器控制步进电机32与主轴2等速反向同步转动，带动翼片33逆时针自转，使得处于过主轴2的纵向竖直面的右边的翼片33始终处于水平状态；当转臂31处于主轴2的正下方竖直位置时步进电机32停止转动且锁位翼片33与转臂31垂直，在过主轴2的纵向竖直面的左边，控制器控制步进电机保持不动，使得处于过主轴2的纵向竖直面的左边的翼片33始终处于与转臂31垂直的状态。这样，实现该装置下扑时翼片33的攻角一直为90°，翼片33上行时攻角一直为0°。该装置能产生较大升力，且产生升力的效率较高。
该装置应用于飞行器上用以产生升力或推力。
Claims (4)
1.一种带步进电机的平板类扑翼升力装置，其特征在于：包括电源、控制器、机架（1）、主轴（2）和均匀布置在主轴（2）周围的两个、三个或四个仅翼片安装角度不同的结构相同的转翼器（3）；电源通过导线控制器连接，控制器通过导线和电刷与步进电机相连；电源为所有步进电机供电；控制器是用来控制所有步进电机的转停的；主轴（2）通过轴承安装在机架（1）上，主轴（2）纵向水平布置，主轴（2）的后端与发动机的输出轴相连；每个转翼器（3）包括转臂（31）、步进电机（32）和翼片（33）；转臂（31）的一端与主轴（2）的前端垂直固连，转臂（31）的另一端与步进电机（32）的外壳固连；步进电机输出轴（321）的两端分别与翼片的前部分（331）和翼片的后部分（332）相连；转臂（31）与步进电机输出轴（321）垂直；步进电机输出轴（321）与主轴（2）平行；主轴（2）、转臂（31）和步进电机输出轴（321）处于同一平面内；翼片的前部分（331）和翼片的后部分（332）在同一平面内，步进电机输出轴（321）处于该平面内。
2. 根据权利要求1所述的一种带步进电机的平板类扑翼升力装置，其特征在于：翼片的前部分（331）和翼片的后部分（332）相同，是矩形刚性平板。
3.根据权利要求1所述的一种带步进电机的平板类扑翼升力装置，其特征在于：转臂（31）是空心结构，步进电机（32）的输入线是经主轴（2）周围的电刷后从转臂（31）内部通过然后接入步进电机（32）的。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种带步进电机的平板类扑翼升力装置，其特征在于：在过主轴（2）的纵向竖直面的右边，控制器控制步进电机（32）与主轴（2）等速反向同步转动，带动翼片（33）逆时针自转，使得处于过主轴（2）的纵向竖直面的右边的翼片（33）始终处于水平状态；当转臂（31）处于主轴（2）的正下方竖直位置时步进电机（32）停止转动且锁位翼片（33）与转臂（31）垂直，在过主轴（2）的纵向竖直面的左边，控制器控制步进电机保持不动，使得处于过主轴（2）的纵向竖直面的左边的翼片（33）始终处于与转臂（31）垂直的状态。
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