CN107933913A - 一种四扑翼飞行器 - Google Patents

Abstract

一种四扑翼飞行器，属航空技术领域，包括前箱式架、后箱式架、左前扑翼装置、左后扑翼装置、右前扑翼装置、右后扑翼装置和陀螺仪。前箱式架和后箱式架结构相同，它们前后布局且相互连接；前箱式架包括左板、右板、前板和后板。左前扑翼装置、左后扑翼装置、右前扑翼装置和右后扑翼装置功能结构相同；左前扑翼装置包括主轴、大齿轮、叶片、导向框、曲柄和发动机。在导向框的右边，叶片的扑动角度等于或大于90°，扑动过程中会产生向上的升力。叶片的扑动角度为90°时，叶片从贴近右板的上部的右侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置；本发明一种四扑翼飞行器可用于航拍、地理测量、交通执勤、农林作业、军事侦查和抢险救灾等多种任务。

Description

一种四扑翼飞行器

技术领域

一种四扑翼飞行器，属航空技术领域，尤其涉及一种扑翼飞行器。

背景技术

目前扑翼机还没能达到真正的实用阶段，主要是传统的扑翼方式效率低，扑翼做上下往复摆动，运动的连续性差，运动装置对材料的疲劳强度要求太高，扑翼上扑时会有能量损失，不利于升空；传统的扑翼机很难垂直升降。

发明内容

本发明的目的是克服现有扑翼机的上述不足，发明一种效率较高的能垂直升降的四扑翼飞行器。

一种四扑翼飞行器，包括前箱式架、后箱式架、左前扑翼装置、左后扑翼装置、右前扑翼装置、右后扑翼装置和陀螺仪。前箱式架和后箱式架结构相同，它们前后布局且相互连接；前箱式架包括左板、右板、前板和后板。左板和右板竖直纵向布置；前板和后板竖直横向布置；左板和右板同高，且左右对称布局；左板和右板固定在前板和后板的左右边缘的内侧，使得前板和后板的左右两侧有部分板块伸出。左板和右板为异形板，板的上部分和下部分横向错开一段距离，在该错开的位置的板上还设有缝隙，该缝隙便于扑翼装置滑动。左前扑翼装置、左后扑翼装置、右前扑翼装置和右后扑翼装置功能结构相同；左前扑翼装置和右前扑翼装置对称安装于前箱式架的纵向竖直对称面的左右两侧。左后扑翼装置和右后扑翼装置对称安装于后箱式架的纵向竖直对称面的左右两侧。在前箱式架或后箱式架内配有飞控设备、机载设备和电源设备，飞控设备对飞行器进行飞行姿态控制，机载设备包括各种飞行仪器仪表、拍摄设备及导航设备。

左前扑翼装置包括主轴、大齿轮、叶片、导向框、曲柄和发动机。发动机的输出轴上安装有小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合。发动机的动力通过齿轮传动方式传递给大齿轮。主轴是大齿轮的转轴，主轴通过轴承安装在后板上。曲柄安装在前板上。主轴与曲柄的转轴同轴地纵向水平布置。导向框在左板的缝隙中，导向框包括中段的框体和前后两端的框轴。前后两端的框轴分别通过轴承安装在前板和后板上。导向框也纵向水平布置。导向框能绕框轴的轴线转动。叶片从导向框的框体的长方形孔中穿过，为减小叶片在框体中滑动时与框体之间的摩擦，在框体的孔壁上镶有多个减摩滚珠或滚针。叶片的根部与大齿轮和曲柄相连包括但不限于以下结构形式：形式一，叶片的根部的前端向前伸出一小段，该小段通过轴承与曲柄相连，叶片的根部的后端向后伸出一小段，该小段通过轴承与大齿轮相连。形式二，大齿轮与曲柄之间通过牵引杆相连，叶片的根部有一个前后方向的穿透孔，牵引杆从叶片的穿透孔中穿过，牵引杆纵向水平布置；为减小牵引杆与叶片的穿透孔的摩擦，在叶片的穿透孔中安装有轴承。在导向框的右边，叶片的扑动角度等于或大于90°。叶片的扑动角度为90°时，叶片从贴近右板的上部的右侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置。

左前扑翼装置的工作原理是：从所述四扑翼飞行器的尾端往前端观察，起动发动机，驱动大齿轮逆时针转动。在大齿轮的带动下，由于导向框的限制，叶片在导向框中往复滑动，叶片的根部在右板的左边作逆时针转动，在右板的左边叶片主要做下扑运动，在右板的右边叶片也主要做下扑运动，这样叶片将产生向上的升力。在右板的右边，由于叶片贴近右板的上部突然快速打开，使叶片与右板的上部所夹空间变成压力极低的低压区，在叶片和右板的上方空间会产生类似昆虫翅膀的“急张”效果，会产生很大的向上的升力。在右板的左边，由于叶片快速靠近右板的下部，使叶片与右板的下部所夹空气快速挤出，在叶片和右板的下方会产生类似昆虫翅膀的“相扑”效果，也会产生向上的升力。还有，在右板的右边导向框的下方区域会形成高压区，在右板的左边导向框的上方区域会形成低压区，这样也有利于产生向上的升力。同时由于有前板和后板的存在，阻碍了空气进入到叶片与右板所形成的低压区和高压区，使得右叶片上下方的压差增大，从而增大了升力。

左前扑翼装置、左后扑翼装置、右前扑翼装置和右后扑翼装置的工作原理相同，左前扑翼装置与右前扑翼装置的叶片的扑动方向是对称的，左后扑翼装置与右后扑翼装置的叶片的扑动方向是对称的。

陀螺仪位于前箱式架或后箱式架内，用于检测所述四扑翼飞行器的飞行姿态并反馈到飞控设备中。飞控设备根据反馈的信息调整相应的发动机的转速，增大对应叶片的下扑速度，使得所述四扑翼飞行器飞行更加稳定。

机上和地面配置匹配的遥控设备。发动机采用内燃机或电动机。

所述四扑翼飞行器可实现垂直起飞、空中悬停和垂直降落飞行姿态。起飞后，飞控设备根据反馈的信息调整相应的发动机的转速，调整应叶片的下扑速度，可使所述四扑翼飞行器实现前飞、后飞、空中原地转向和转弯飞行等飞行姿态。

本发明一种四扑翼飞行器可用于航拍、地理测量、交通执勤、农林作业、军事侦查和抢险救灾等多种任务。

附图说明

图1是本发明一种四扑翼飞行器的内部结构示意图；图2是左前扑翼装置的结构示意图；图3是右板结构示意图；图4是本发明一种四扑翼飞行器的立体示简图。

图中，1-前箱式架，11-左板，12-右板，13-前板，14-后板，15-缝隙；2-后箱式架；3-左前扑翼装置，31-主轴，32-大齿轮，33-叶片，34-导向框，341-框体，342-,左框轴，35-曲柄，36-发动机，37-叶片的根部；4-左后扑翼装置；5-右前扑翼装置；6-右后扑翼装置；7-陀螺仪。

具体实施方式

现结合附图对本发明加以具体说明：一种四扑翼飞行器，包括前箱式架1、后箱式架2、左前扑翼装置3、左后扑翼装置4、右前扑翼装置5、右后扑翼装置6和陀螺仪7。前箱式架1和后箱式架2结构相同，它们前后布局且相互连接；前箱式架1包括左板11、右板12、前板13和后板14。左板11和右板12竖直纵向布置；前板13和后板14竖直横向布置；左板11和右板12同高，且左右对称布局；左板11和右板12固定在前板13和后板14的左右边缘的内侧，使得前板13和后板14的左右两侧有部分板块伸出。左板11和右板12为异形板，板的上部分和下部分横向错开一段距离，在该错开的位置的板上还设有缝隙15，该缝隙15便于扑翼装置滑动。左前扑翼装置3、左后扑翼装置4、右前扑翼装置5和右后扑翼装置6功能结构相同；左前扑翼装置3和右前扑翼装置5对称安装于前箱式架1的纵向竖直对称面的左右两侧。左后扑翼装置4和右后扑翼装置6对称安装于后箱式架2的纵向竖直对称面的左右两侧。在前箱式架1内配有飞控设备、机载设备和电源设备；飞控设备对飞行器进行飞行姿态控制，机载设备包括各种飞行仪器仪表、拍摄设备及导航设备；电源设备采用电池为所述四扑翼飞行器的用电设备提供电源。

左前扑翼装置3包括主轴31、大齿轮32、叶片33、导向框34、曲柄35和发动机36。发动机36的输出轴上安装有小齿轮，小齿轮与大齿轮32啮合。发动机36的动力通过齿轮传动方式传递给大齿轮32。主轴31是大齿轮32的转轴，主轴31通过轴承安装在后板14上。曲柄35安装在前板13上。主轴31与曲柄35的转轴同轴地纵向水平布置。导向框34在左板11的缝隙15中，导向框34包括中段的框体341和前后两端的框轴342。前后两端的框轴342分别通过轴承安装在前板13和后板14上。导向框34也纵向水平布置。导向框34能绕框轴342的轴线转动。叶片33从导向框34的框体341的长方形孔中穿过，为减小叶片33在框体341中滑动时与框体341之间的摩擦，在框体341的孔壁上镶有多个减摩滚珠或滚针。叶片的根部37与大齿轮32和曲柄35相连结构形式：叶片的根部37的前端向前伸出一小段，该小段通过轴承与曲柄35相连，叶片的根部37的后端向后伸出一小段，该小段通过轴承与大齿轮32相连。在导向框34的右边，叶片33的扑动角度等于或大于90°。叶片33的扑动角度为90°时，叶片33从贴近右板12的上部的右侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置。

左前扑翼装置3的工作原理是：从所述四扑翼飞行器的尾端往前端观察，起动发动机36，驱动大齿轮32逆时针转动。在大齿轮32的带动下，由于导向框34的限制，叶片33在导向框34中往复滑动，叶片的根部37在右板12的左边作逆时针转动，在右板12的左边叶片33主要做下扑运动，在右板12的右边叶片33也主要做下扑运动，这样叶片33将产生向上的升力。在右板12的右边，由于叶片33贴近右板12的上部突然快速打开，使叶片33与右板12的上部所夹空间变成压力极低的低压区，在叶片33和右板12的上方空间会产生类似昆虫翅膀的“急张”效果，会产生很大的向上的升力。在右板12的左边，由于叶片33快速靠近右板12的下部，使叶片33与右板12的下部所夹空气快速挤出，在叶片33和右板12的下方会产生类似昆虫翅膀的“相扑”效果，也会产生向上的升力。还有，在右板12的右边导向框34的下方区域会形成高压区，在右板12的左边导向框34的上方区域会形成低压区，这样也有利于产生向上的升力。同时由于有前板13和后板14的存在，阻碍了空气进入到右叶片33与右板12所形成的低压区和高压区，使得叶片33上下方的压差增大，从而增大了升力。

左前扑翼装置3、左后扑翼装置4、右前扑翼装置5和右后扑翼装置6的工作原理相同，左前扑翼装置3与右前扑翼装置5的叶片33的扑动方向是对称的，左后扑翼装置4与右后扑翼装置6的叶片33的扑动方向是对称的。

陀螺仪7位于前箱式架1，用于检测所述四扑翼飞行器的飞行姿态并反馈到飞控设备中。飞控设备根据反馈的信息调整相应的发动机36的转速，增大对应叶片33的下扑速度，使得所述四扑翼飞行器飞行更加稳定。

机上和地面配置匹配的遥控设备。发动机采用电动机。

所述四扑翼飞行器可实现垂直起飞、空中悬停和垂直降落飞行姿态。起飞后，飞控设备根据反馈的信息调整相应的发动机36的转速，调整应叶片33的下扑速度，可使所述四扑翼飞行器实现前飞、后飞、空中原地转向和转弯飞行等飞行姿态。

Claims (6)

1.一种四扑翼飞行器，其特征在于：包括前箱式架（1）、后箱式架（2）、左前扑翼装置（3）、左后扑翼装置（4）、右前扑翼装置（5）、右后扑翼装置（6）和陀螺仪（7）；前箱式架（1）和后箱式架（2）结构相同，它们前后布局且相互连接；前箱式架（1）包括左板（11）、右板（12）、前板（13）和后板（14）；左板（11）和右板（12）竖直纵向布置；前板（13）和后板（14）竖直横向布置；左板（11）和右板（12）同高，且左右对称布局；左板（11）和右板（12）固定在前板（13）和后板（14）的左右边缘的内侧，使得前板（13）和后板（14）的左右两侧有部分板块伸出；左板（11）和右板（12）为异形板，板的上部分和下部分横向错开一段距离，在该错开的位置的板上还设有缝隙（15）；在前箱式架（1）或后箱式架（2）内配有飞控设备、机载设备和电源设备；左前扑翼装置（3）、左后扑翼装置（4）、右前扑翼装置（5）和右后扑翼装置（6）功能结构相同；左前扑翼装置（3）和右前扑翼装置（5）对称安装于前箱式架（1）的纵向竖直对称面的左右两侧；左后扑翼装置（4）和右后扑翼装置（6）对称安装于后箱式架（2）的纵向竖直对称面的左右两侧；左前扑翼装置（3）包括主轴（31）、大齿轮（32）、叶片（33）、导向框（34）、曲柄（35）和发动机（36）；发动机（36）的输出轴上安装有小齿轮，小齿轮与大齿轮（32）啮合；主轴（31）是大齿轮（32）的转轴，主轴（31）通过轴承安装在后板（14）上；曲柄（35）安装在前板（13）上；主轴（31）与曲柄（35）的转轴同轴地纵向水平布置；导向框（34）在左板（11）的缝隙（15）中，导向框（34）包括中段的框体（341）和前后两端的框轴（342）；前后两端的框轴（342）分别通过轴承安装在前板（13）和后板（14）上；导向框（34）也纵向水平布置；叶片（33）从导向框（34）的框体（341）的长方形孔中穿过；在导向框（34）的右边，叶片（33）的扑动角度等于或大于90°；叶片（33）的扑动角度为90°时，叶片（33）从贴近右板（12）的上部的右侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置；左前扑翼装置（3）、左后扑翼装置（4）、右前扑翼装置（5）和右后扑翼装置（6）的工作原理相同，左前扑翼装置（3）与右前扑翼装置（5）的叶片（33）的扑动方向是对称的，左后扑翼装置（4）与右后扑翼装置（6）的叶片（33）的扑动方向是对称的；陀螺仪（7）位于前箱式架（1）或后箱式架（2）内。

2.根据权利要求1所述的一种四扑翼飞行器，其特征在于：叶片的根部（37）与大齿轮（32）和曲柄（35）相连包括但不限于以下结构形式：形式一，叶片的根部（37）的前端向前伸出一小段，该小段通过轴承与曲柄（35）相连，叶片的根部（37）的后端向后伸出一小段，该小段通过轴承与大齿轮（32）相连；形式二，大齿轮（32）与曲柄（35）之间通过牵引杆相连，叶片的根部（37）有一个前后方向的穿透孔，牵引杆从叶片（33）的穿透孔中穿过，牵引杆纵向水平布置；为减小牵引杆与叶片（33）的穿透孔的摩擦，在叶片（33）的穿透孔中安装有轴承。

3.根据权利要求1或2所述的一种四扑翼飞行器，其特征在于：，为减小叶片（33）在框体（341）中滑动时与框体（341）之间的摩擦，在框体（341）的孔壁上镶有多个减摩滚珠或滚针。

4.根据权利要求1或2所述的一种四扑翼飞行器，其特征在于：机上和地面配置匹配的遥控设备。

5.根据权利要求1或2所述的一种四扑翼飞行器，其特征在于：电源设备采用电池为所述四扑翼飞行器的用电设备提供电源。

6.根据权利要求1或2所述的一种四扑翼行器，其特征在于：发动机（36）采用电动机。