CN110481776A - 一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构，包括机体架、俯仰操纵舵机、俯仰操纵舵机摇臂、一对俯仰操纵片、左活动片、一对铰链、水平安定片、左翼面固定杆、右滚转操纵杆、右翼面固定杆、右活动片、滚转操纵舵机摇臂、滚转操纵舵机、主扑翼面、左滚转操纵杆。通过本发明的技术方案，实现了扑翼飞行器在去掉其刚性尾翼面的情况下进行操纵与飞行，提高了无尾式扑翼飞行器的操纵性能，改善了飞行性能，具有可靠性强，提高扑翼操纵效率等优点。

Description

一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构

技术领域

本发明涉及仿生扑翼飞行器技术领域，特别是尤其涉及一种仿蝙蝠无尾扑翼飞行器的扑翼机构。

背景技术

仿生扑翼飞行器是一种模仿动物飞行的新型飞行器，与传统飞行器相比，扑翼飞行器的主要特点是主扑翼面在扑动过程中能同时产生升力和推力，而且可以用很小的能量进行长距离飞行，具有很强的机动性和灵活性等特点。大自然中，几乎所有的能飞的生物都是以扑翼方式飞行。

在自然界中，能够进行动力飞行的生物主要分为鸟类、昆虫、蝙蝠以及已经灭亡的翼龙四大类。在气动外形上，鸟类属于有尾扑翼布局，昆虫、蝙蝠以及翼龙属于无尾扑翼布局。

目前的扑翼飞行器主要是以鸟类为模仿对象。外型和操纵方式虽各不相同，但其尾翼面和主扑翼面始终是分离的，且尾翼基本上是刚性的，主扑翼面上下扑动提供升力和前进的推力，尾翼面提供纵向与横航向稳定性并实现操纵。

发明内容

本发明的目的是为了解决无尾式扑翼飞行器的飞行控制操纵，实现了扑翼飞行器在去掉其刚性尾翼面的情况下，也能进行操纵与飞行，提高无尾式扑翼飞行器的操纵性能，改善飞行性能。提出一种操纵效率高、结构简单、可靠性强的无尾扑翼飞行器的飞行控制操纵机构，与常规扑翼飞行器相比取消其固定的尾翼面，使整个扑翼飞行器只有一个主扑翼面，将主扑翼面尾部适当向后延展，通过飞行控制操纵机构对主扑翼面尾部进行控制从而实现对扑翼飞行器的控制，主扑翼面在上下扑动过程中通过改变其尾部翼膜的形状来实现纵向与横航向的改变，同时操纵机构对扑翼的上下扑动不会产生影响。本发明的具体技术方案如下：

一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于，包括机体架、俯仰操纵舵机摇臂、俯仰操纵舵机、俯仰操纵连杆、一对俯仰操纵片、左活动片、一对铰链、水平安定片、左翼面固定杆、右滚转操纵杆、右翼面固定杆、右活动片、滚转操纵舵机摇臂、滚转操纵舵机、主扑翼面、左滚转操纵杆，其中，

在所述机体架上安装所述俯仰操纵舵机，所述俯仰操纵舵机摇臂安装在所述俯仰操纵舵机上，所述俯仰操纵连杆的一端与所述俯仰操纵舵机摇臂连接在一起，另一端与所述一对俯仰操纵片连接；

所述机体架上设置有所述俯仰操纵片固定孔，所述一对俯仰操纵片通过固定销对称贴合固定在所述机体架两侧，能够围绕所述固定销上下运动；所述一对俯仰操纵片和所述水平安定片通过相匹配的固定槽位对插垂直固定安装，并胶接固定；

所述滚转操纵舵机固定安装在所述水平安定片下方，所述滚转操纵舵机摇臂安装在所述滚转操纵舵机上；所述左活动片与所述右活动片分别通过所述铰链对称胶接安装在所述水平安定片两侧，所述左活动片与所述右活动片在所述水平安定片两侧能灵活转动；

所述左翼面固定杆和所述右翼面固定杆分别沿机身顺气流方向固定安装在所述左活动片与所述右活动片的下表面，所述左滚转操纵杆和所述右滚转操纵杆分别固定安装在所述左活动片和所述右活动片的下表面，所述左滚转操纵杆与所述左翼面固定杆处于同一平面垂直安装，所述右滚转操纵杆与所述右翼面固定杆处于同一平面垂直安装；

所述水平安定片、所述左活动片、所述右活动片、所述左翼面固定杆、所述右翼面固定杆、所述左滚转操纵杆、所述右滚转操纵杆处于同一平面；

所述俯仰操纵舵机转动时通过所述俯仰操纵连杆带动所述俯仰操纵片转动，使所述水平安定片的安装角度发生改变，带动所述主扑翼面的尾部翼膜安装角度改变，实现无尾扑翼飞行器纵向操纵的控制；所述滚转操纵舵机带动所述滚转操纵舵机摇臂转动来改变所述左活动片和所述右活动片的角度，通过所述左翼面固定杆和所述右翼面固定杆、所述左滚转操纵杆和所述右滚转操纵杆使所述主扑翼面的尾部翼膜安装角度改变，实现无尾扑翼飞行器横航向操纵的控制；

所述滚转操纵舵机摇臂为“W”型，当所述滚转操纵舵机未进行动作时，所述滚转操纵舵机摇臂的两端处于同一水平高度，且两端分别与所述左活动片和所述右活动片留有一定距离，当所述滚转操纵舵机顺时针转动时，所述滚转操纵舵机摇臂偏转顶住所述左活动片使其安装角度变化，带动所述左滚转操纵杆转动，使所述主扑翼面的左后部翼膜产生形变控制无尾扑翼飞行器右滚转；当所述滚转操纵舵机逆时针转动时，所述滚转操纵舵机摇臂偏转顶住右活动片使其安装角度变化，带动所述右滚转操纵杆转动，使所述主扑翼面的右后部翼膜产生形变控制无尾扑翼飞行器左滚转；

所述主扑翼面在所述扑翼机构的最大展开状态时，经过裁剪、胶接固定在所述无尾扑翼飞行器上，所述主扑翼面的尾部与所述左翼面固定杆、所述右翼面固定杆胶接。

进一步地，所述机体架、所述俯仰操纵片、所述水平安定片、所述滚转操纵舵机摇臂、所述左活动片和所述右活动片均采用碳纤板材切割而成。

进一步地，所述一对铰链均为可沿中间轴线对称活动的方形塑胶件。

进一步地，所述主扑翼面选用可延展的薄膜材料。

进一步地，所述主扑翼面的尾部翼膜采为分裂式。

本发明的有益效果在于：

1. 与传统扑翼相比，省去了单独的操纵尾翼，通过飞行控制操纵机构牵拉尾段翼面使翼面产生形变从而实现纵向与横航向操纵；

2.操纵机构结构简单，操纵方便，实现扑翼飞行器在无单独的操纵尾翼情况下的飞行；

3.与传统仿鸟式扑翼飞行器相比，此无尾式扑翼飞行器更类似于蝙蝠，具有更大的仿生意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，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，可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本发明的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构总体布局示意图；

图2是本发明的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构结构示意图；

图3是本发明的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构安装示意图；

图4是本发明的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构俯仰操纵示意图，（a）为扑翼机构抬头，（b）为扑翼机构低头；

图5是本发明的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构横航向操纵示意图，（a）为扑翼机构左滚转，（b）为扑翼机构右滚转；

附图标号说明：

1.机体架；2.俯仰操纵舵机摇臂；3.俯仰操纵舵机；4.俯仰操纵连杆；5.俯仰操纵片；6.左活动片；7.铰链；8.水平安定片；9.左翼面固定杆；10.右滚转操纵杆；11.右翼面固定杆；12.右活动片；13.滚转操纵舵机摇臂；14.滚转操纵舵机；15.主扑翼面；16.左滚转操纵杆。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图1是本发明的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构总体布局示意图，图2是本发明的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构结构示意图，图3是本发明的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构安装示意图。如图1-3所示，一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构，包括机体架1、俯仰操纵舵机摇臂2、俯仰操纵舵机3、俯仰操纵连杆4、一对俯仰操纵片5、左活动片6、一对铰链7、水平安定片8、左翼面固定杆9、右滚转操纵杆10、右翼面固定杆11、右活动片12、滚转操纵舵机摇臂13、滚转操纵舵机14、主扑翼面15、左滚转操纵杆16，其中，

在机体架1上安装俯仰操纵舵机3，俯仰操纵舵机摇臂2安装在俯仰操纵舵机3上，俯仰操纵连杆4的一端与俯仰操纵舵机摇臂2连接在一起，另一端与一对俯仰操纵片5连接；

机体架1上设置有俯仰操纵片5固定孔，一对俯仰操纵片5通过固定销对称贴合固定在机体架1两侧，能够围绕固定销上下运动；一对俯仰操纵片5和水平安定片8通过相匹配的固定槽位对插垂直固定安装，并胶接固定；

滚转操纵舵机14固定安装在水平安定片8下方，滚转操纵舵机摇臂13安装在滚转操纵舵机14上；左活动片6与右活动片12分别通过铰链7对称胶接安装在水平安定片8两侧，左活动片6与右活动片12在水平安定片8两侧能灵活转动；

左翼面固定杆9和右翼面固定杆11分别沿机身顺气流方向固定安装在左活动片6与右活动片的12下表面，左滚转操纵杆16和右滚转操纵杆10分别固定安装在左活动片6和右活动片12的下表面，左滚转操纵杆16与左翼面固定杆9处于同一平面垂直安装，右滚转操纵杆10与右翼面固定杆11处于同一平面垂直安装；

水平安定片8、左活动片6、右活动片12、左翼面固定杆9、右翼面固定杆11、左滚转操纵杆16、右滚转操纵杆10处于同一平面；

如图4所示，俯仰操纵舵机3转动时通过俯仰操纵连杆4带动俯仰操纵片5转动，使水平安定片8的安装角度发生改变，带动主扑翼面15的尾部翼膜安装角度改变，实现扑翼飞行器纵向操纵的控制；滚转操纵舵机14带动滚转操纵舵机摇臂13转动来改变左活动片6和右活动片12的角度，通过左翼面固定杆9和右翼面固定杆11、左滚转操纵杆16和右滚转操纵杆10使主扑翼面15的尾部翼膜安装角度改变，实现扑翼飞行器横航向操纵的控制；当滚转操纵舵机14未进行动作时，左活动片6和右活动12片不会对主扑翼面15的上下扑动产生影响。

如图5所示，滚转操纵舵机摇臂13为“W”型，当滚转操纵舵机14未进行动作时，滚转操纵舵机摇臂13的两端处于同一水平高度，且两端分别与左活动片6和右活动片12留有一定距离，当滚转操纵舵机14顺时针转动时，滚转操纵舵机摇臂13偏转顶住左活动片6使其安装角度变化，带动左滚转操纵杆16转动，使主扑翼面15的左后部翼膜产生形变控制无尾扑翼飞行器右滚转；当滚转操纵舵机14逆时针转动时，滚转操纵舵机摇臂13偏转顶住右活动片12使其安装角度变化，带动右滚转操纵杆10转动，使主扑翼面15的右后部翼膜产生形变控制无尾扑翼飞行器左滚转；

主扑翼面15在扑翼机构的最大展开状态时，经裁剪、胶接固定在所述无尾扑翼飞行器上，主扑翼面15的尾部与左翼面固定杆9、右翼面固定杆11胶接。

机体架1、俯仰操纵片5、水平安定片8、滚转操纵舵机摇臂13、左活动片6和右活动片12均采用碳纤板材切割而成。

一对铰链7均为可沿中间轴线对称活动的方形塑胶件。

主扑翼面15选用可延展的薄膜材料。

主扑翼面15的尾部翼膜采为分裂式。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于，包括机体架(1)、俯仰操纵舵机摇臂(2)、俯仰操纵舵机(3)、俯仰操纵连杆(4)、一对俯仰操纵片(5)、左活动片(6)、一对铰链(7)、水平安定片(8)、左翼面固定杆(9)、右滚转操纵杆(10)、右翼面固定杆(11)、右活动片(12)、滚转操纵舵机摇臂(13)、滚转操纵舵机(14)、主扑翼面(15)、左滚转操纵杆(16)；

在所述机体架（1）上安装所述俯仰操纵舵机（3），所述俯仰操纵舵机摇臂（2）安装在所述俯仰操纵舵机（3）上，所述俯仰操纵连杆（4）的一端与所述俯仰操纵舵机摇臂（2）连接在一起，另一端与所述一对俯仰操纵片（5）连接；

所述机体架（1）上设置有所述俯仰操纵片（5）固定孔，所述一对俯仰操纵片（5）通过固定销对称贴合固定在所述机体架（1）两侧，能够围绕所述固定销上下转动；所述一对俯仰操纵片（5）和所述水平安定片（8）通过相匹配的固定槽位对插相互垂直固定安装，并胶接固定；

所述滚转操纵舵机（14）固定安装在所述水平安定片（8）下方，所述滚转操纵舵机摇臂（13）安装在所述滚转操纵舵机（14）上；所述左活动片（6）与所述右活动片（12）通过所述一对铰链（7）对称胶接在所述水平安定片（8）两侧，并能在所述水平安定片（8）两侧灵活转动；

所述左翼面固定杆（9）和所述右翼面固定杆（11）分别沿飞行器机身顺气流方向固定安装在所述左活动片（6）与所述右活动片（12）的下表面，所述左滚转操纵杆（16）和所述右滚转操纵杆（10）分别固定安装在所述左活动片（6）和所述右活动片（12）的下表面，所述左滚转操纵杆（16）与所述左翼面固定杆（9）处于同一平面且垂直安装，所述右滚转操纵杆（10）与所述右翼面固定杆（11）处于同一平面且垂直安装；

所述水平安定片（8）、所述左活动片（6）、所述右活动片（12）、所述左翼面固定杆（9）、所述右翼面固定杆（11）、所述左滚转操纵杆（16）、所述右滚转操纵杆（10）处于同一平面；

所述俯仰操纵舵机（3）转动时通过所述俯仰操纵连杆（4）带动所述俯仰操纵片（5）转动，使所述水平安定片（8）的安装角度发生改变，带动所述主扑翼面（15）的尾部翼膜安装角度改变，实现无尾扑翼飞行器纵向操纵的控制；所述滚转操纵舵机（14）带动所述滚转操纵舵机摇臂（13）转动来改变所述左活动片（6）和所述右活动片（12）的角度，通过所述左翼面固定杆（9）和所述右翼面固定杆（11）、所述左滚转操纵杆（16）和所述右滚转操纵杆（10）使所述主扑翼面（15）的尾部翼膜安装角度改变，实现无尾扑翼飞行器横航向操纵的控制；

所述滚转操纵舵机摇臂（13）为“W”型，当所述滚转操纵舵机（14）未进行动作时，所述滚转操纵舵机摇臂（13）的两端处于同一水平高度，且两端分别与所述左活动片（6）和所述右活动片（12）留有一定距离，当所述滚转操纵舵机（14）顺时针转动时，所述滚转操纵舵机摇臂（13）偏转顶住所述左活动片（6）使其安装角度变化，带动所述左滚转操纵杆（16）转动，使所述主扑翼面（15）的左后部翼膜产生形变控制无尾扑翼飞行器右滚转；当所述滚转操纵舵机（14）逆时针转动时，所述滚转操纵舵机摇臂（13）偏转顶住右活动片（12）使其安装角度变化，带动所述右滚转操纵杆（10）转动，使所述主扑翼面（15）的右后部翼膜产生形变控制无尾扑翼飞行器左滚转；

所述主扑翼面（15）在所述扑翼机构的最大展开状态时，经过裁剪、胶接固定在所述无尾扑翼飞行器上，所述主扑翼面（15）的尾部与所述左翼面固定杆（9）、所述右翼面固定杆（11）胶接。

2.根据权利要求1所述的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于，所述机体架（1）、所述俯仰操纵片（5）、所述水平安定片（8）、所述滚转操纵舵机摇臂（13）、所述左活动片（6）和所述右活动片（12）均采用碳纤板材切割而成。

3.根据权利要求1或2所述的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于，所述一对铰链（7）均为可沿中间轴线对称活动的方形塑胶件。

4.根据权利要求1或2所述的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于，所述主扑翼面（15）选用可延展的薄膜材料。

5.根据权利要求1所述的一种无尾扑翼飞行器的扑翼机构，其特征在于，所述主扑翼面（15）的尾部翼膜采为分裂式。