CN107640316B - 一种长航程振动翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种长航程振动翼飞行器，包括飞行器机身（1）、主振动翼（2）、支架（5）、电动机（9）、曲柄连杆机构和滑道（3）、尾翼（4）、控制系统。主振动翼（2）在飞行器机身（1）中部靠前位置，左右两侧主振动翼（2）通过横向穿过飞行器机身（1）的翼轴（7）相连。连杆（8）两端分别与曲柄（10）和翼轴7固定连接。连杆（8）带动主振动翼（2）沿滑道（3）做垂向往复运动和转动运动。滑道（3）在飞行器机身（1）内部的支架上。主振动翼（2）的运动产生升力平衡飞行器自身重量，产生水平推力推动飞行器前进。发明结合了固定翼飞行器与振动翼的优点；通过控制主振动翼（2）的运动姿态实现滑翔和加速等运动，配合尾翼（4）实现起飞、降落等动作；整个运动机构高效率、低噪声，能实现飞行器长距离、大范围的飞行。

Description

一种长航程振动翼飞行器

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体涉及一种长航程振动翼飞行器。

背景技术

振动翼或拍动翼飞行是对自然界鸟类飞行的模仿。鸟类具备高超的飞行技能。一直以来人们探索飞行的奥秘，模仿鸟类飞行，发明了飞机及各类飞行器，用于军事和民用。然而固定翼飞行器需要安装额外的推力器才能飞行，且噪音非常大。仿生动力学原理的飞行器可以满足低噪声与高效率的要求。当前仿鸟拍动翼飞行器结构复杂，结构的可靠性较低，效率不高，较难满足飞行器长航程的需求。

专利公开号为CN105204370A的固定翼飞行器实时仿真系统及仿真方法实时地模拟飞行场景并提高飞行器仿真系统的通用性，避免了复杂的编程及调试工作，降低了仿真成本,但是，固定翼飞机时靠螺旋桨或者涡轮发动机产生的推力作为飞机向前飞行的动力，主要的升力来自机翼与空气的相对运动，必须要有一定的无空气的相对速度才会有升力来飞行。故固定翼飞机具有以下几个缺点：价格昂贵。无论是固定翼机本身还是固定翼机所消耗的油料相对其他交通运输方式都高昂的多；受天气情况影响较大。比较严重的风、雨、雪、雾等气象条件仍然会影响飞机的起降安全；起降场地有限制。

本发明设计一种长航程振动翼飞行器基于仿生流体动力学的分析，结合了固定翼和拍动翼飞行的优点。在外形上与固定翼飞机相似，但主机翼为振动翼，由电机带动曲柄连杆机构来实现振动翼的垂向往复运动和转动运动，并通过操纵系统控制曲柄连杆机构的运动控制振动翼的推力和升力，实现飞行性能的最优化。配合尾翼的操纵，可以实现起飞、降落、滑翔、加速、转弯等一系列动作。

本发明设计的振动翼飞行器和现有的仿生飞行器相比结构简单、稳定可靠，通过曲柄连杆机构控制整个振动翼的运动过程，使振动翼的空气动力学性能达到最优，同时精简了传动机构，减少了传动过程中的能量损失,提高了效率，节省能源让飞行器能飞得更远。

发明内容

针对目前现有技术中存在的不足，本发明旨在提供一种造型简单、噪声低、效率高、能够实现长距离大范围飞行的长航程振动翼飞行器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明为一种长航程振动翼飞行器，包括飞行器机身1、振动翼运动机构、支架5、控制系统和尾翼4，振动翼运动机构包括电动机9、曲柄连杆机构、滑道3和主振动翼2，曲柄连杆机构包括连杆8和曲柄10，主振动翼2的外端部安装机翼端面6，其特征是：所述的电动机9安装在飞行器机身1内部的支架上，电动机9两侧的输出轴连接曲柄10，曲柄10连接连杆8的一端，连杆8的另一端与翼轴7固定连接，翼轴7横向穿过滑道3与飞行器机身1并与主振动翼2相连，飞行器机身1对应位置有开口；电动机9运转时带动曲柄连杆机构，进而带动主振动翼2沿着滑道3做垂向往复运动和转动运动。

所述的曲柄连杆机构通过设计尺寸来控制主振动翼2的转动角度幅值。

所述的主振动翼2为矩形翼。

所述的滑道3与前进方向的角度在95-110度之间。

所述的飞行器机身1、主振动翼2和尾翼4采用轻型材料。

所述的电动机9通过控制系统控制转速。

所述的一种长航程振动翼飞行器安装GPS定位系统、各类信号收发设备及传感器。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

一种长航程振动翼飞行器结合了固定翼和拍动翼飞行的优点。在外形上与固定翼飞机相似，但主机翼为主振动翼2，由电动机9带动曲柄连杆机构，来实现主振动翼2的垂向往复运动和转动运动，通过操纵系统控制曲柄连杆机构的运动，进而控制主振动翼2的推力和升力，实现飞行性能的最优化。配合尾翼4的操纵，可以实现起飞、降落、滑翔、加速、转弯等一系列动作。

一种长航程振动翼飞行器和现有的仿生飞行器相比结构简单、稳定可靠，通过曲柄连杆机构控制整个主振动翼2的运动过程，使主振动翼2的空气动力学性能达到最优，同时精简了传动机构，减少了传动过程中的能量损失，提高了效率，节省能源让飞行器能飞得更远。

一种长航程振动翼飞行器的飞行器机身1、主振动翼2和尾翼4采用轻型材料，减小了飞行器的重量。

一种长航程振动翼飞行器安装GPS定位系统、各类信号收发设备及传感器等，可以方便使用人员随时了解和掌控飞行器的情况，控制飞行器的运动状态和接受检测到的各种信息。

附图说明

图1是一种长航程振动翼飞行器的总体示意图；

图2是一种长航程振动翼飞行器的机身主要部件图；

图3是一种长航程振动翼飞行器的运动机构的工作循环图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更详细地描述：

如图2所示，电动机9安装在飞行器机身1内部的支架上，电动机9两侧的输出轴连接曲柄10，曲柄10连接连杆8的一端，连杆8的另一端与翼轴7固定连接，翼轴7横向穿过滑道3与飞行器机身1并与主振动翼2相连，飞行器机身1对应位置有开口；电动机9运转时带动曲柄连杆机构，进而带动主振动翼2沿着滑道3做垂向往复运动和转动运动。

当主振动翼2运动至最高点或者最低点时，主振动翼2弦向与飞行方向成5-10度攻角。该角度为主振动翼2的平均攻角。主振动翼2的运动一方面产生升力平衡飞行器自身重量，另一方面产生水平推力，推动飞行器前进。

主振动翼2和尾翼4振动时，提供推力与升力可实现加速；通过控制系统调整主振动翼2和尾翼4的位置实现巡航状态。该推进方式具有高效率低噪声的优点。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。凡是根据上述描述做出各种可能的等同替换或改变，均被认为属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种长航程振动翼飞行器,包括飞行器机身(1)、振动翼运动机构、支架(5)、控制系统和尾翼(4)，振动翼运动机构包括电动机(9)、曲柄连杆机构、滑道(3)和主振动翼(2)，曲柄连杆机构包括连杆(8)和曲柄(10)，主振动翼(2)的外端部安装机翼端面(6)，其特征是：所述的电动机(9)安装在飞行器机身(1)内部的支架上,电动机(9)两侧的输出轴连接曲柄(10)，曲柄(10)连接连杆(8)的一端，连杆(8)的另一端与翼轴(7)固定连接，翼轴(7)横向穿过滑道(3)与飞行器机身(1)并与主振动翼(2)相连，飞行器机身(1)对应位置有开口；电动机(9)运转时带动曲柄连杆机构，进而带动主振动翼(2)沿着滑道(3)做垂向往复运动和转动运动，所述的曲柄连杆机构通过设计尺寸来控制主振动翼(2)的转动角度，所述的主振动翼(2)为矩形翼，所述的滑道(3)与前进方向的角度在95-110度之间，所述的飞行器机身(1)主振动翼(2)和尾翼(4)采用轻型材料，所述的电动机(9)通过控制系统控制转速。

2.根据权利要求1所述的一种长航程振动翼飞行器，其特征是：所述的一种长航程振动翼飞行器安装GPS定位系统、各类信号收发设备及传感器。