CN108298075A - 能悬停的扑翼飞行器及其控制方式 - Google Patents

能悬停的扑翼飞行器及其控制方式 Download PDF

Info

Publication number
CN108298075A
CN108298075A CN201810103985.9A CN201810103985A CN108298075A CN 108298075 A CN108298075 A CN 108298075A CN 201810103985 A CN201810103985 A CN 201810103985A CN 108298075 A CN108298075 A CN 108298075A
Authority
CN
China
Prior art keywords
empennage
flapping wing
control
steering engine
cabin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810103985.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108298075B (zh
Inventor
张进
郭小和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang Hangkong University filed Critical Nanchang Hangkong University
Priority to CN201810103985.9A priority Critical patent/CN108298075B/zh
Publication of CN108298075A publication Critical patent/CN108298075A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108298075B publication Critical patent/CN108298075B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C33/00—Ornithopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C33/00—Ornithopters
    • B64C33/02—Wings; Actuating mechanisms therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

本发明公开了一种能悬停的扑翼飞行器及其控制方式，机舱的两侧均通过转轴连有倒三角板，倒三角板上端的一条直边与扑翼内端的下面铰接，倒三角板的下方通过控制机构的第一拉杆连接第一摇臂；机舱与后机身连接处设置有隔板，在支板中线位置安装有动力机构的电机，主尾翼的一端安装有第二舵机，滑块与副尾翼固定连接，第二舵机依次通过第二摇臂和第三拉杆与滑块连接。其飞行控制方式，包括动力控制、方向控制和俯仰力矩控制。本发明能够实现扑翼飞行器垂直起降，起飞不需要投掷，实现空中悬停，能够使扑翼飞行器更易于操作和控制，可定点监控，控制方式方便可靠，可用于模型、搜救、航拍监控、机场驱鸟等领域，适合大批量生产。

Description

能悬停的扑翼飞行器及其控制方式
技术领域
本发明涉及飞行器，特别涉及一种能在空中悬停的扑翼飞行器及其控制方式。
背景技术
综观生物的飞行，无一例外都是采用扑翼飞行方式。同人类发明的常规布局飞行器相比，扑翼飞行器仅用一套扑翼系统就代替了螺旋桨或喷气发动机提供推力，而且扑翼飞行器可以像昆虫和鸟类那样低速飞行，随意改变方向，悬停和转弯，它具有一般航空飞行器无法比拟的机动和气动性能。在上世纪90年代，美国加州理工学院与加利福尼亚洛杉矶大学共同研制的蝙蝠首飞成功，2002年斯坦福研究中心和多伦多大学共同研制的引导者试飞成功，国内许多高校也开展了扑翼研究，但能进行垂直起降、悬停、随意转弯的扑翼飞行器报道很少。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种能悬停的扑翼飞行器及其控制方式，以实现飞行器能进行垂直起降、悬停、随意转弯，以实现飞行器结构简单、控制方便、机动灵活的性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。能悬停的扑翼飞行器，包括机身、扑翼、尾翼、动力机构和控制机构，所述机身包括前机身、机舱和后机身，且前机身、机舱和后机身依次连接；机舱的两侧均通过转轴连有倒三角板，倒三角板上端的一条直边与扑翼内端的下面铰接，倒三角板的下方通过控制机构的第一拉杆连接第一摇臂；
机舱与后机身连接处设置有隔板，隔板的一侧水平设置有支板，在支板中线位置安装有动力机构的电机，两侧对称安装有第一舵机；第一舵机与机舱两侧的第一摇臂连接；电机的轴端装有直齿轮，直齿轮与盘形齿轮啮合，盘形齿轮的外侧装有导销，导销连接“T”形杆的下端带槽口的横杆，“T”形杆的上端设有横臂，横臂外端与扑翼根部通过万向接头连接；盘形齿轮的内侧设有动力轴，动力轴装于前机身的加强板上，动力轴的端头连接有第二扇形齿轮，第二扇形齿轮与第一扇形齿轮啮合，第一扇形齿轮的内侧通过齿轴与后机身侧壁上的加强板连接，第一扇形齿轮的外侧安装有第二拉杆；
所述尾翼包括主尾翼和副尾翼，主尾翼和副尾翼均呈扇形，主尾翼的一端安装有第二舵机，且端口与后机身的后端铰接，主尾翼的另一端设置有槽口，槽口内装有滑块，滑块与副尾翼固定连接，第二舵机依次通过第二摇臂和第三拉杆与滑块连接。
一种能悬停的扑翼飞行器的控制方式，包括动力控制、方向控制和俯仰力矩控制，其特征在于：
所述动力控制：通过脉宽调制技术使动力机构中的电机在扑翼和尾翼下扑时速度快，上扑时速度慢，另外接收机的油门通道与电机相连，通过遥控器发送信号给接收机并控制电机停转；
所述方向控制：支板两侧安装的第一舵机与接收机的襟副翼通道连接，通过遥控器发送信号给接收机并控制第一舵机带动倒三角板转动，使扑翼水平角度改变，实现空中悬停、前飞或转弯；
所述俯仰力矩控制：主尾翼上安装的第二舵机与接收机的升降舵通道相连，通过遥控器控制第二舵机拉动滑块，带动副尾翼伸缩，实现俯仰力矩控制。
本发明能够实现扑翼飞行器垂直起降，起飞不需要投掷，实现空中悬停，能够使扑翼飞行器更易于操作和控制，可定点监控，控制方式方便可靠，可用于模型、搜救、航拍监控、机场驱鸟等领域，适合大批量生产。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明中机身1的立体结构示意图；
图3是本发明中尾翼3的俯视图；
图4是图3的A-A向剖面结构示意图；
图5是本发明中动力机构5的结构示意图；
图6是本发明中控制机构6的结构示意图。
图中：1-机身，101-前机身，102-机舱，103-后机身，104-加强板，105-隔板，106-支板；2-扑翼；3-尾翼，301-主尾翼，302-副尾翼；4-倒三角板；5-动力机构，501-“T”形杆，502-横臂，503-导销，504-盘形齿轮，505-动力轴，506-直齿轮，507-电机，508-第一舵机，509-接收机；6-控制机构，601-第一摇臂，602-第一拉杆，603-第二拉杆，604-第三拉杆，605-第二摇臂，606-滑块，607-第二舵机，608-第一扇形齿轮，609-齿轮轴，610-第二扇形齿轮。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。参见图1至图6，能悬停的扑翼飞行器，包括机身1、扑翼2、尾翼3、动力机构5和控制机构6，所述机身1包括前机身101、机舱102和后机身103，且前机身101、机舱102和后机身103依次连接；机舱102的两侧均通过转轴连有倒三角板4，倒三角板4上端的一条直边与扑翼2内端的下面铰接，倒三角板4的下方通过控制机构6的第一拉杆602连接第一摇臂601；
机舱102与后机身103连接处设置有隔板105，隔板105的一侧水平设置有支板106，在支板106中线位置安装有动力机构5的电机507，两侧对称安装有第一舵机508；第一舵机508与机舱102两侧的第一摇臂601连接；电机507的轴端装有直齿轮506，直齿轮506与盘形齿轮504啮合，盘形齿轮504的外侧装有导销503，导销503连接“T”形杆501的下端带槽口的横杆，“T”形杆501的上端设有横臂502，横臂502外端与扑翼2根部通过万向接头连接；盘形齿轮504的内侧设有动力轴505，动力轴505装于前机身101的加强板104上，动力轴505的端头连接有第二扇形齿轮610，第二扇形齿轮610与第一扇形齿轮608啮合，第一扇形齿轮608的内侧通过齿轴609与后机身103侧壁上的加强板104连接，第一扇形齿轮608的外侧安装有第二拉杆603；
所述尾翼3包括主尾翼301和副尾翼302，主尾翼301和副尾翼302均呈扇形，主尾翼301的一端安装有第二舵机607，且端口与后机身103的后端铰接，主尾翼301的另一端设置有槽口，槽口内装有滑块606，滑块606与副尾翼302固定连接，第二舵机607依次通过第二摇臂605和第三拉杆604与滑块606连接。
一种能悬停的扑翼飞行器的控制方式，包括动力控制、方向控制和俯仰力矩控制：
所述动力控制：通过脉宽调制技术使动力机构5中的电机507在扑翼2和尾翼3下扑时速度快，上扑时速度慢，另外接收机509的油门通道与电机507相连，通过遥控器发送信号给接收机509并控制电机507停转；
所述方向控制：支板106两侧安装的第一舵机508与接收机509的襟副翼通道连接，通过遥控器发送信号给接收机509并控制第一舵机508带动倒三角板4转动，使扑翼2水平角度改变，实现空中悬停、前飞或转弯；
所述俯仰力矩控制：主尾翼301上安装的第二舵机607与接收机509的升降舵通道相连，通过遥控器发送信号给接收机509并控制第二舵机607拉动滑块606，带动副尾翼302伸缩，实现俯仰力矩控制。
本发明能悬停的扑翼飞行器在飞行时，其电机507带动盘形齿轮504转动，使“T”形杆501上下移动，通过横臂502，从而带动扑翼2上下扑动，盘形齿轮504的转动，动力轴505转动，使第二扇形齿轮610转动，带动第一扇形齿轮608转动，通过第二拉杆603使尾翼3上下扑动，采用脉宽调制技术控制电机507在扑翼2与尾翼3下扑时转速快，上扑时转速慢，从而产生升力；接收机509襟副翼通道联接第一舵机508，第一舵机508通过第一摇臂601和第一拉杆602与倒三角板4连接，控制第一舵机508可使倒三角板4绕机舱102两侧的转轴转动，带动扑翼2水平角度改变，实现空中悬停、前进和转弯；主尾翼301上安装的第二舵机607与接收机509的升降舵通道相连，控制第二舵机607，通过第二摇臂605和第三拉杆604拉动滑块606在主尾翼301的槽口内滑动，改变主尾翼301与副尾翼302重叠的面积，使尾翼3的迎风面积改变，从而改变俯仰力矩。
本发明可以实现扑翼飞行器垂直起降、空中悬停、前飞、转弯，采用脉宽调制技术控制动力机构5中的电机507使扑翼2和尾翼3下扑时速度快，上扑时速度慢从而产生升力，当要垂直起降或空中悬停时，扑翼2的翼根在第一舵机508的调控下处于水平位置，扑翼2上下扑动产生的力铅垂向上，第二舵机607推拉副尾翼302改变尾翼面积，控制扑翼飞行器俯仰姿态，通过接收机509的油门通道控制电机507改变扑翼2扑动频率从而改变升力大小实现垂直起降或空中悬停；当要前飞时，扑翼2的翼根在第一舵机508的调控下倾斜，扑动产生的力在水平方向有分量，扑翼飞行器前进；当要转弯时，在第一舵机508的差动调控下扑翼2左右两侧的翼根产生相对偏转，左右两侧的扑翼2扑动产生的力在前进方向上分量不同，产生偏航力矩，实现转弯。

Claims (2)

1.能悬停的扑翼飞行器，包括机身、扑翼、尾翼、动力机构和控制机构，其特征在于，所述机身包括前机身、机舱和后机身，且前机身、机舱和后机身依次连接；机舱的两侧均通过转轴连有倒三角板，倒三角板上端的一条直边与扑翼内端的下面铰接，倒三角板的下方通过控制机构的第一拉杆连接第一摇臂；
机舱与后机身连接处设置有隔板，隔板的一侧水平设置有支板，在支板中线位置安装有动力机构的电机，两侧对称安装有第一舵机；第一舵机与机舱两侧的第一摇臂连接；电机的轴端装有直齿轮，直齿轮与盘形齿轮啮合，盘形齿轮的外侧装有导销，导销连接“T”形杆的下端带槽口的横杆，“T”形杆的上端设有横臂，横臂外端与扑翼根部通过万向接头连接；盘形齿轮的内侧设有动力轴，动力轴装于前机身的加强板上，动力轴的端头连接有第二扇形齿轮，第二扇形齿轮与第一扇形齿轮啮合，第一扇形齿轮的内侧通过齿轴与后机身侧壁上的加强板连接，第一扇形齿轮的外侧安装有第二拉杆；
所述尾翼包括主尾翼和副尾翼，主尾翼和副尾翼均呈扇形，主尾翼的一端安装有第二舵机，且端口与后机身的后端铰接，主尾翼的另一端设置有槽口，槽口内装有滑块，滑块与副尾翼固定连接，第二舵机依次通过第二摇臂和第三拉杆与滑块连接。
2.一种如权利要求1所述的能悬停的扑翼飞行器的控制方式，包括动力控制、方向控制和俯仰力矩控制，其特征在于：
所述动力控制：通过脉宽调制技术使动力机构中的电机在扑翼和尾翼下扑时速度快，上扑时速度慢；接收机的油门通道与电机相连，通过遥控器发送信号给接收机并控制电机停转；
所述方向控制：支板两侧安装的第一舵机与接收机的襟副翼通道连接，通过遥控器发送信号给接收机并控制第一舵机带动倒三角板转动，使扑翼水平角度改变，实现空中悬停、前飞或转弯；
所述俯仰力矩控制：主尾翼上安装的第二舵机与接收机的升降舵通道相连，通过遥控器发送信号给接收机并控制第二舵机拉动滑块，带动副尾翼伸缩，实现俯仰力矩控制。
CN201810103985.9A 2018-02-02 2018-02-02 能悬停的扑翼飞行器及其控制方式 Expired - Fee Related CN108298075B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810103985.9A CN108298075B (zh) 2018-02-02 2018-02-02 能悬停的扑翼飞行器及其控制方式

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810103985.9A CN108298075B (zh) 2018-02-02 2018-02-02 能悬停的扑翼飞行器及其控制方式

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108298075A true CN108298075A (zh) 2018-07-20
CN108298075B CN108298075B (zh) 2021-01-05

Family

ID=62850719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810103985.9A Expired - Fee Related CN108298075B (zh) 2018-02-02 2018-02-02 能悬停的扑翼飞行器及其控制方式

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108298075B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109178294A (zh) * 2018-08-06 2019-01-11 浙江工业大学 可变体的仿生尾翼及其设计方法
CN110588971A (zh) * 2019-09-30 2019-12-20 沈阳理工大学 一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人
CN112046743A (zh) * 2020-09-15 2020-12-08 李得正 一种仿生鸟飞行器的飞行控制装置及控制方法
CN112150599A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 南昌航空大学 一种修正stl文件外法线的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104002968A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 佛山市神风航空科技有限公司 一种小型锥形旋转扑翼飞行器
CN104229138A (zh) * 2014-09-26 2014-12-24 北京航空航天大学 一种微型扑翼飞行器的分裂式差动尾翼操纵机构
CN104260885A (zh) * 2014-09-26 2015-01-07 北京航空航天大学 一种适用于微型扑翼飞行器的鱼尾式扑动机构
CN104260883A (zh) * 2014-09-26 2015-01-07 北京航空航天大学 一种微型扑翼飞行器的分离式倒v型尾翼操纵机构
CN205602125U (zh) * 2016-05-11 2016-09-28 巢湖学院 一种仿生扑翼飞行器
CN206031778U (zh) * 2016-07-15 2017-03-22 吉林大学 一种翅膀可扭转且能够实现多飞行运动的微型扑翼飞行器
WO2017057795A1 (ko) * 2015-10-02 2017-04-06 건국대학교 산학협력단 곤충 모방형 날갯짓 비행체
CN206243479U (zh) * 2016-12-07 2017-06-13 南昌工程学院 扑翼飞行器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104002968A (zh) * 2014-05-30 2014-08-27 佛山市神风航空科技有限公司 一种小型锥形旋转扑翼飞行器
CN104229138A (zh) * 2014-09-26 2014-12-24 北京航空航天大学 一种微型扑翼飞行器的分裂式差动尾翼操纵机构
CN104260885A (zh) * 2014-09-26 2015-01-07 北京航空航天大学 一种适用于微型扑翼飞行器的鱼尾式扑动机构
CN104260883A (zh) * 2014-09-26 2015-01-07 北京航空航天大学 一种微型扑翼飞行器的分离式倒v型尾翼操纵机构
WO2017057795A1 (ko) * 2015-10-02 2017-04-06 건국대학교 산학협력단 곤충 모방형 날갯짓 비행체
CN205602125U (zh) * 2016-05-11 2016-09-28 巢湖学院 一种仿生扑翼飞行器
CN206031778U (zh) * 2016-07-15 2017-03-22 吉林大学 一种翅膀可扭转且能够实现多飞行运动的微型扑翼飞行器
CN206243479U (zh) * 2016-12-07 2017-06-13 南昌工程学院 扑翼飞行器

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109178294A (zh) * 2018-08-06 2019-01-11 浙江工业大学 可变体的仿生尾翼及其设计方法
CN109178294B (zh) * 2018-08-06 2024-03-26 浙江工业大学 可变体的仿生尾翼及其设计方法
CN110588971A (zh) * 2019-09-30 2019-12-20 沈阳理工大学 一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人
CN110588971B (zh) * 2019-09-30 2023-01-31 沈阳理工大学 一种可自主扭转机翼的仿鸟类飞行扑翼机器人
CN112046743A (zh) * 2020-09-15 2020-12-08 李得正 一种仿生鸟飞行器的飞行控制装置及控制方法
CN112150599A (zh) * 2020-09-27 2020-12-29 南昌航空大学 一种修正stl文件外法线的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108298075B (zh) 2021-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108298075A (zh) 能悬停的扑翼飞行器及其控制方式
CN103612755B (zh) 一种双节主翼仿生扑翼机
CN106043692A (zh) 一种多自由度仿鸟扑翼飞行器
EP2353684A2 (en) VTOL model aircraft
CN105711831B (zh) 垂直起降的固定翼无人机
CN105905294B (zh) 垂直起降固定翼无人机
CN105083550A (zh) 垂直起降固定翼飞行器
CN205022862U (zh) 带有倾转机构的动力装置和固定翼飞行器
CN109319112A (zh) 一种带有平衡机构的可垂直升降固定翼飞机
CN108058825A (zh) 一种可前后扫掠式的扑翼飞行器装置
CN207737497U (zh) 一种可前后扫掠式的扑翼飞行器装置
WO2012019336A1 (zh) 遥控共轴双桨反转模型直升机联动装置
CN108423173A (zh) 一种掠动式扑翼飞行器装置
CN107380428A (zh) 碟式旋翼飞行器
CN109911185A (zh) 一种高速单旋翼无尾桨直升机
CN203845012U (zh) 一种旋转扑翼驱动飞机
CN103991549A (zh) 一种高强度旋转扑翼飞行器
CN108891591A (zh) 一种飞行器
CN110816827B (zh) 一种仿生蝴蝶扑翼飞行器
CN208306987U (zh) 一种旋翼机构及无人飞行器
CN203864997U (zh) 一种高强度旋转扑翼飞行器
CN201516920U (zh) 伪仿生扑翼飞机
CN103991542B (zh) 一种旋转扑翼驱动飞机
CN109279007A (zh) 一种复合驱动的旋翼固定翼无人机
CN208470109U (zh) 一种掠动式扑翼飞行器装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210105

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee