CN106394897B - 一种扑翼微飞行器的可折叠抗风扑翼 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于扑翼式微飞行器的可折叠抗风扑翼，包括翅基、多个翅脉、柔性导管、第一弹性铰链、V型弹片、圆环套扣、翅膜、圆柱滑块和第二弹性铰链，翅脉在液体压力的作用下驱动扑翼展开；同时，柔性导管内的圆柱滑块也在液压的作用下，开始朝着V型弹片的方向运动，最终当圆柱滑块运动到柔性导管末端时，滑块上的圆环套扣正好和V型弹片锁紧，第一翅脉、第二翅脉和柔性导管构成了一个三角形结构，具有很好的稳定性，使得可折叠扑翼式微飞行器在飞行中能够抵抗强气流的压力，提高其机翼抗风效果。当液腔中的液体被抽出后，圆环套扣和V型弹片分离，组成的三角形结构解除，翅脉在弹性铰链的拉动下折叠。

Description

一种扑翼微飞行器的可折叠抗风扑翼

技术领域

本发明是指一种扑翼式微型飞行器的翼，具体是设计了一种具有高抗风性能的可折叠扑翼。

背景技术

微飞行器简称为MAV(Micro Air vehicle)，其不同于传统概念上的飞机，其特点为体积小，质量轻，携带方便，隐蔽性好等，在微小化飞行过程，扑翼式微飞行器展现出了其独特的优势。

在扑翼式微飞行器的研究中，可折叠扑翼式微飞行器具有良好的应用前景。一方面，在执行低空侦查、复杂地形勘测等任务时，会遇到狭窄的通道或空间，直翼无法通过，而这种可折叠扑翼式微飞行器能在折叠后缩小其体积，采用其爬行功能完成越障、勘测等工作，在空间条件允许后，又可再次展开其折叠翼进行飞行操作，其机动性和灵巧性非常突出；另一方面，可折叠扑翼式微飞行器在储运时，因其折叠后体积更小，更易于携带，且可降低其机翼损坏概率。

然而目前可折叠扑翼式微飞行器研发中，依然存在一些问题，如由于其扑翼折叠机构的存在，在风中飞行时其扑翼并不能成为一个稳定的整体，当其遇到强风或强气流的干扰时，其可折叠翼可能发生折弯甚至无法维持翼型及其正确的飞行姿态，因此实现抗风稳态是可折叠扑翼式微飞行器设计过程中亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明在金龟子可折叠后翼的启发下，设计出一种用于扑翼式微飞行器的可折叠抗风扑翼。其目的是使扑翼式微飞行器在飞行中获得足够升力的同时，能够抵抗强气流的压力，提高其翅翼强度，保证了可折叠扑翼式微飞行器在飞行过程中的翼型稳定性，不因强气流的影响而失态；在不飞行的时候其扑翼可自动折叠起来，减小体积，降低了机翼破损的概率。

本发明包括翅基、第一翅脉、第一弹性铰链、第二翅脉、翅膜、第二弹性铰链、第三翅脉、第四翅脉；翅基内部设有液腔，液腔与注液口和出液管连通，第一翅脉、第三翅脉和第四翅脉固定在翅基上，第一翅脉、第三翅脉和第四翅脉与出液管连通，第一翅脉、第三翅脉和第四翅脉为软导管，软导管起到液压管的作用；

第一弹性铰链安装于第一翅脉上，第二翅脉通过第一弹性铰链与第一翅脉连接，两条第四翅脉安装于翅基上，成放射状分布，第四翅脉、第三翅脉、第一翅脉从外侧向内依次分布，第三翅脉中间通过第二弹性铰链铰接；翅膜覆盖固定在第一翅脉、第二翅脉、第三翅脉和第四翅脉上；

所述的第一翅脉还具有柔性导管，柔性导管是由直线圆柱软管和圆柱滑块组成，圆柱滑块的外径与直线圆柱软管的内径相同，直线圆柱软管的一端与出液管相连通；圆柱滑块的外端面上安装有圆环套扣，V型弹片安装在和柔性导管同一水平线的第二翅脉上；翅基内部的液腔与直线圆柱软管、圆柱滑块共同形成一个密闭容器；V型弹片具有锥形柱，圆环套扣中间的套孔能套在V型弹片的锥形柱上。

所述的锥形柱高度h为3～5mm，斜度β为5°～10°。

所述圆环套扣外缘水平线与切线之间的夹角α为10°～15°。

本发明的可折叠翼高效抗风原理：

当从注液口将液体注入液腔时，软导管即液压管在液体压力的作用下驱动可折叠翼展开，同时，柔性导管内的圆柱滑块也在液压的作用下，开始朝着V型弹片的方向运动，最终当圆柱滑块运动到柔性导管末端时，滑块上的圆环套扣正好和V型弹片锁紧，此时，第一翅脉、第二翅脉和柔性导管构成了一个三角形结构，具有很好的稳定性，使得可折叠扑翼式微飞行器在飞行中能够抵抗强气流的压力，提高其机翼抗风效果。

本发明的折叠过程原理：

当液腔中的液体被抽出后，柔性导管的内部形成很大的压力差，圆柱滑块在压力的作用下被往回压，同时安装在圆柱滑块上的圆环套扣和V型弹片分离，组成的三角形结构解除，液压管在弹性铰链的拉动下折叠。

本发明的有益效果：

在液压力的作用下，圆柱滑块上的圆环套扣与V型弹片锁紧，使得第一翅脉、第二翅脉和柔性导管构成了一个三角形结构，具有良好的稳定性，而且由于圆环套扣的设计表面成流线型，在折叠开始时，又可使得圆环套扣与V型弹片顺利分离，易于实现其折叠过程。

附图说明

图1为本发明完全展开状态的结构示意图。

图2为本发明完全折叠状态的结构示意图。

图3为图1中的V型弹片示意图。

图4为图1中的圆柱滑块上圆环套扣的结构图。

其中：1-翅基；2-第一翅脉；3-柔性导管；4-第一弹性铰链；5-第二翅脉；6-V型弹片；7-圆环套扣；8-翅膜；9-圆柱滑块；10-第二弹性铰链；11-第三翅脉；12-第四翅脉；13-直线圆柱软管；B-注液口；C-出液管。

具体实施方式

请参阅图1、图2、图3所示，本发明包括翅基1、第一翅脉2、第一弹性铰链4、第二翅脉5、翅膜8、第二弹性铰链10、第三翅脉11、第四翅脉12；翅基1内部设有液腔，液腔与注液口B和出液管C连通，第一翅脉2、第三翅脉11和第四翅脉12固定在翅基1上，第一翅脉2、第三翅脉11和第四翅脉12与出液管C连通，第一翅脉2、第三翅脉11和第四翅脉12为软导管，软导管起到液压管的作用；

第一弹性铰链4安装于第一翅脉2上，第二翅脉5通过第一弹性铰链4与第一翅脉2连接，两条第四翅脉12安装于翅基1上，成放射状分布，第四翅脉12、第三翅脉11、第一翅脉2从外侧向内依次分布，第三翅脉11中间通过第二弹性铰链10铰接；翅膜8覆盖固定在第一翅脉2、第二翅脉5、第三翅脉11和第四翅脉12上。

所述的第一翅脉2还具有柔性导管3，柔性导管3是由直线圆柱软管13和圆柱滑块9组成，圆柱滑块9的外径与直线圆柱软管13的内径相同，直线圆柱软管13的一端与出液管C相连通；圆柱滑块9的外端面上安装有圆环套扣7，V型弹片6安装在和柔性导管3同一水平线的第二翅脉5上；翅基1内部的液腔与直线圆柱软管13、圆柱滑块9共同形成一个密闭容器；V型弹片6具有锥形柱61，圆环套扣7中间的套孔71能套在V型弹片6的锥形柱61上。

所述的锥形柱6高度h为3～5mm，斜度β为5°～10°。

所述圆环套扣7外缘水平线与切线之间的夹角α为10°～15°。

本发明展开和折叠过程：

本发明的初始状态为完全折叠状态，如图2所示。翅基1内部的液腔与柔性导管3、圆柱滑块9共同形成一个密闭容器，在填充液体后，形成一个液压系统。

当从注液口B将液体注入液腔时，多条液压管在液体压力的作用下驱动扑翼展开，实现了翅膀的展开，如图1所示；同时，柔性导管3内的圆柱滑块9也在液压的作用下，开始朝着V型弹片6的方向运动，最终当圆柱滑块9运动到柔性导管3末端时，圆柱滑块9上的圆环套扣7正好和V型弹片6锁紧，此时，第一翅脉2、第二翅脉5和柔性导管3构成了一个三角形结构，具有很好的稳定性，使得可折叠扑翼式微飞行器在飞行中能够抵抗强气流的压力，提高其机翼抗风效果。

当机翼需要折叠时，柔性导管3的内部形成很大的压力差，圆柱滑块9在压力的作用下被往回压，同时安装在圆柱滑块9上的圆环套7扣和V型弹片6分离，组成的三角形结构解除，翅脉在第一弹性铰链4和第二弹性铰链10的拉动下折叠。

Claims (3)

1.一种扑翼微飞行器的可折叠抗风扑翼，其特征在于：包括翅基(1)、第一翅脉(2)、第一弹性铰链(4)、第二翅脉(5)、翅膜(8)、第二弹性铰链(10)、第三翅脉(11)、第四翅脉(12)；翅基(1)内部设有液腔，液腔与注液口(B)和出液管(C)连通，第一翅脉(2)、第三翅脉(11)和第四翅脉(12)固定在翅基(1)上，第一翅脉(2)、第三翅脉(11)和第四翅脉(12)与出液管(C)连通，第一翅脉(2)、第三翅脉(11)和第四翅脉(12)为软导管；

第一弹性铰链(4)安装于第一翅脉(2)上，第二翅脉(5)通过第一弹性铰链(4)与第一翅脉(2)连接，两条第四翅脉(12)安装于翅基(1)上，成放射状分布，第四翅脉(12)、第三翅脉(11)、第一翅脉(2)从外侧向内依次分布，第三翅脉(11)中间通过第二弹性铰链(10)铰接；翅膜(8)覆盖固定在第一翅脉(2)、第二翅脉(5)、第三翅脉(11)和第四翅脉(12)上；

所述的第一翅脉(2)还具有柔性导管(3)，柔性导管(3)是由直线圆柱软管(13)和圆柱滑块(9)组成，圆柱滑块(9)的外径与直线圆柱软管(13)的内径相同，直线圆柱软管(13)的一端与出液管(C)相连通；圆柱滑块(9)的外端面上安装有圆环套扣(7)，V型弹片(6)安装在和柔性导管(3)同一水平线的第二翅脉(5)上；翅基(1)内部的液腔与直线圆柱软管(13)、圆柱滑块(9)共同形成一个密闭容器；V型弹片(6)具有锥形柱(61)，圆环套扣(7)中间的套孔(71)能套在V型弹片(6)的锥形柱(61)上。

2.根据权利要求1所述的一种扑翼微飞行器的可折叠抗风扑翼，其特征在于：所述的锥形柱(61)高度h为3～5mm，斜度β为5°～10°。

3.根据权利要求1所述的一种扑翼微飞行器的可折叠抗风扑翼，其特征在于：所述圆环套扣(7)外缘水平线与切线之间的夹角α为10°～15°。