CN109421930A - 扑翼扇面、扑翼机机翼及扑翼机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种扑翼扇面、扑翼机机翼及扑翼机。该扑翼扇面，包括端部桁架、支撑杆和蒙皮，支撑杆的数量为多根，多根支撑杆固定于端部桁架上，且多根支撑杆用于支撑固定蒙皮；多根支撑杆沿端部桁架的长度方向平行间隔分布，且在端部桁架的高度方向上，相邻两根支撑杆上下错位布置。该扑翼机机翼，包括所述的扑翼扇面。该扑翼机，包括所述的扑翼机机翼。本发明增加了扑翼机的推力，有利于增加扑翼机的飞行性能。

Description

扑翼扇面、扑翼机机翼及扑翼机

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种扑翼扇面、扑翼机机翼及扑翼机。

背景技术

扑翼机又称振翼机，是指机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器，扑动的机翼不仅产生升力，还产生向前的推动力。现代扑翼飞行器从原理上分为仿鸟扑翼和仿昆虫扑翼，以微小型无人扑翼为主。仿鸟扑翼的扑动频率低，翼面积大，类似鸟类飞行，制造相对容易；仿昆虫扑翼扑动频率高，翼面积小，制造难度高，但可以方便的实现悬停。仿生扑翼机在军事和民用中具有很大优势，成为研制的热点。

但是，现有的扑翼机所采用的机翼为固定翼，其产生的推力较小，限制了扑翼机的飞行性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扑翼扇面、扑翼机机翼及扑翼机，以解决现有技术中存在的所采用的机翼为固定翼的扑翼机，其产生的推力较小，限制了扑翼机的飞行性能的技术问题。

本发明提供了一种扑翼扇面，包括端部桁架、支撑杆和蒙皮，所述支撑杆的数量为多根，多根所述支撑杆固定于所述端部桁架上，且多根所述支撑杆用于支撑固定所述蒙皮；

多根所述支撑杆沿所述端部桁架的长度方向平行间隔分布，且在所述端部桁架的高度方向上，相邻两根所述支撑杆上下错位布置。

进一步地，所述支撑杆的数量为3～6根。

进一步地，连续相邻的三根所述支撑杆的轴线在参考平面上的投影形成三个点，所述三个点沿所述端部桁架的长度方向顺次连线形成的折弯角不小于136°，且所述折弯角小于180°，所述参考平面垂直于所述支撑杆的轴线。

进一步地，所述支撑杆插装于所述端部桁架上。

进一步地，所述端部桁架包括轮廓框架及设置于所述轮廓框架的内部的多根肋条。

进一步地，所述蒙皮为尼龙布。

进一步地，所述支撑杆为锥形管。

进一步地，所述锥形管为碳纤维锥形管。

本发明还提供了一种扑翼机机翼，包括所述的扑翼扇面。

本发明还提供了一种扑翼机，包括所述的扑翼机机翼。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的扑翼扇面，包括端部桁架、支撑杆和蒙皮，支撑杆的数量为多根，多根支撑杆固定于端部桁架上，且多根支撑杆用于支撑固定蒙皮；多根支撑杆沿端部桁架的长度方向平行间隔分布，且在端部桁架的高度方向上，相邻两根支撑杆上下错位布置。通过扑翼机机翼的机翼本体上增加扑翼扇面后，能够适度增加扑翼机机翼的柔性；另外，通过将相邻的两根支撑杆上下错位布置后，便能够使蒙皮在垂直于支撑杆的轴线的截面的形状为呈拆线形，这样能够起到导流作用，并且在扑翼机机翼运动时，能够使气体的展向流动受到整流，将气流引向扑翼机机翼的后方，扑翼机机翼推往后方的气量变大，因此增加了扑翼机的推力，有利于增加扑翼机的飞行性能。

本发明还提供的扑翼机机翼，包括所述的扑翼扇面。基于上述分析可知，该扑翼机机翼增加了扑翼机的推力，有利于增加扑翼机的飞行性能。

本发明还提供的扑翼机，包括所述的扑翼机机翼。基于上述分析可知，该扑翼机增加了扑翼机的推力，有利于增加扑翼机的飞行性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的扑翼扇面的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的扑翼扇面的主视图；

图3为本发明实施例一提供的扑翼扇面的俯视图；

图4为图3中A处的局部放大示意图；

图5为本发明实施例一中支撑杆的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的扑翼机机翼的结构示意图。

图中：

301-端部桁架；302-支撑杆；303-蒙皮；

304-肋条；305-第一桁条；306-第二桁条；

307-第三桁条；308-第四桁条；309-第五桁条；

401-机翼本体。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图1至图5所示，本发明实施例一提供了一种扑翼扇面，包括端部桁架301、支撑杆302和蒙皮303，支撑杆302的数量为多根，多根支撑杆302固定于端部桁架301上，且多根支撑杆302用于支撑固定蒙皮303；多根支撑杆302沿端部桁架301的长度方向平行间隔分布，且在端部桁架301的高度方向上，相邻两根支撑杆302上下错位布置。

具体而言，沿端部桁架301的长度方向上，多根支撑杆302等间距设置，也就是说，相邻两个支撑杆302之间的距离相等；多根支撑杆302的轴线方向相平行。端部桁架301的长度方向与扑翼机翼的机翼本体401的展向平行。端部桁架301的宽度方向与扑翼机翼的机翼本体401的弦向平行。

该发明实施例提供的扑翼扇面，在使用时，通过扑翼机机翼的机翼本体401上增加扑翼扇面后，能够适度增加扑翼机机翼的柔性；另外，通过将相邻的两根支撑杆302上下错位布置后，便能够使蒙皮303在垂直于支撑杆302的轴线的截面的形状为呈拆线形，这样能够起到导流作用，并且在扑翼机机翼运动时，能够使气体的展向流动受到整流，将气流引向扑翼机机翼的后方，扑翼机机翼推往后方的气量变大，因此增加了扑翼机的推力，有利于增加扑翼机的飞行性能。

该实施例可选的方案中，支撑杆302的数量为3～6根。

具体而言，该实施例中，支撑杆302的数量为5根。需要说明的是，该实施例中支撑杆302的数量不仅局限于以上所述的数量，也可以根据实际工况确定具体数量，例如7根。

该实施例可选的方案中，连续相邻的三根支撑杆302的轴线在参考平面上的投影形成三个点，三个点沿端部桁架301的长度方向顺次连线形成的折弯角不小于136°，且折弯角小于180°，参考平面垂直于支撑杆302的轴线。蒙皮303依次绕过多根支撑杆302，用于使蒙皮303能够展开，且形成折弯角。

具体而言，蒙皮303在参考平面上的截面的投影呈拆线形，折线形中两邻根线之间的所形成的角C即为折弯角。三个点连接形成的封闭图形为等腰三角形。需要说明的是，由于图3中，蒙皮是向下倾斜的，因此图3中，支撑杆的上方具有两条线。

在扑翼机机翼扑动过程中，扑翼机机翼存在柔性变形，扑翼机机翼柔性变形产生推力的同时也产生阻力，随着折弯角的减小，扑翼机机翼的面积增大，导致翼型的型阻增大。当扑翼折弯角等于156°时，扑翼折弯角的增加的导流作用造成的推力增量大于翼型的型阻的增量，且此时，扑翼推力最大。

该实施例可选的方案中，支撑杆302插装于端部桁架301上。

具体而言，支撑杆302通过插装的方式安装于端部桁架301上，并有采用胶粘的方式，实现支撑杆302与端部桁架301固定连接，这样有利于减轻扑翼扇面的重量。

该实施例可选的方案中，端部桁架301包括轮廓框架及设置于轮廓框架的内部的多根肋条304。

具体而言，轮廓框架为凸五边形框架结构，多根肋条304与凸五边形框架结构固定连接，通过多根肋条304实现凸五边形框架结构的稳定性。凸五边形框架结构包括依次连接的第一桁条305、第二桁条306、第三桁条307、第四桁条308和第五桁条309。第二桁条306和第五桁条309分别固定于第一桁条305的两端，且第二桁条306的长度方向和第五桁条309的长度方向均垂直于第一桁条305的长度方向；第三桁条307的一端与第二桁条306的固定连接，第三桁条307的另一端与第四桁条308的一端固定连接，第四桁条308的另一端与第五桁条309固定连接。第二桁条306和第五桁条309的长度相等；第三桁条307和第四桁条308的长度相等。第一桁条305的长度大于第三桁条307的长度，第三桁条307的长度大于第五桁条309的长度。

该实施例可选的方案中，凸五边形框架结构采用木材制成。需要说明的是，该实施例中，凸五边形框架结构不仅局限于由木材制成，也可以采用其它类型的材质，用于减轻凸五边形框架结构的重量，对于其它的轻型材质该实施例不再一一阐述。

该实施例可选的方案中，蒙皮303为尼龙布。通过采用尼龙布，一方面用于防水，另一方面有利于减轻扑翼扇面的重量。

该实施例可选的方案中，支撑杆302为锥形管。通过采用锥形管进一步有利于减轻扑翼扇面的重量。需要说明的是，锥形管为现有技术不再具体阐述。

具体而言，锥形管为碳纤维锥形管；也就是说锥形管的材质为碳纤维，锥形管为空心管。碳纤维锥形管具有密度小、重量轻、强度高、寿命长的特性，从而有利于延长扑翼扇面的使用寿命。碳纤维(Carbon Fiber，简称CF)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。

需要说明的是，该实施例中，锥形管不仅局限于碳纤维锥形管，也可以采用其它类型的锥形管，对于其它类型的锥形管该实施例不再一一阐述。

该实施例可选的方案中，蒙皮303的前端挨着端部桁架301的第一桁条305。蒙皮303的后端由多个内凹的弧形拼接而成。

实施例二

本发明实施例二提供了一种扑翼机机翼，包括实施例一提供的扑翼扇面。

参见图6所示，该实施例中，扑翼机机翼还包括机翼本体401，扑翼扇面的数量为多个，多个扑翼扇面沿机翼本体401展向等间距分布，且多个扑翼扇面靠近机翼本体401的翼梢，而远离机翼本体401的翼根。扑翼扇面与机翼后缘的固定连接。整个机翼本体结构在摆动过程中，扑翼扇面可以随机翼本体一起摆动，提供推力与升力，扑翼机机翼在上扑时阻力小，有利于扑翼机的起飞与飞行。

实施例三

本发明实施例三提供了一种扑翼机，包括实施例二提供的扑翼机机翼。需要说明的是，该扑翼机可以为无人扑翼机，也可以为载人扑翼机。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (10)

1.一种扑翼扇面，其特征在于，包括端部桁架、支撑杆和蒙皮，所述支撑杆的数量为多根，多根所述支撑杆固定于所述端部桁架上，且多根所述支撑杆用于支撑固定所述蒙皮；

多根所述支撑杆沿所述端部桁架的长度方向平行间隔分布，且在所述端部桁架的高度方向上，相邻两根所述支撑杆上下错位布置。

2.根据权利要求1所述的扑翼扇面，其特征在于，所述支撑杆的数量为3～6根。

3.根据权利要求2所述的扑翼扇面，其特征在于，连续相邻的三根所述支撑杆的轴线在参考平面上的投影形成三个点，所述三个点沿所述端部桁架的长度方向顺次连线形成的折弯角不小于136°，且所述折弯角小于180°，所述参考平面垂直于所述支撑杆的轴线。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的扑翼扇面，其特征在于，所述支撑杆插装于所述端部桁架上。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的扑翼扇面，其特征在于，所述端部桁架包括轮廓框架及设置于所述轮廓框架的内部的多根肋条。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的扑翼扇面，其特征在于，所述蒙皮为尼龙布。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的扑翼扇面，其特征在于，所述支撑杆为锥形管。

8.根据权利要求7所述的扑翼扇面，其特征在于，所述锥形管为碳纤维锥形管。

9.一种扑翼机机翼，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的扑翼扇面。

10.一种扑翼机，其特征在于，包括权利要求9所述的扑翼机机翼。