CN111252245B - 一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，涉及飞行装置技术领域，包括龙骨支架、设于龙骨支架上的驱动机构、对称设于龙骨支架两侧并与所述驱动机构相连的扑翼机构、以及设于扑翼机构上方且与其相连的兜风排风机构。本发明通过相邻羽翼骨之间的距离变化实现兜风排风功能，且在主翼骨上扑、下扑时，辅翼骨向下、向上转动，改变受力面积，有效提升了扑翼飞行效率。该装置采用对称结构及一体化龙骨设计，有效提高了装置结构强度，利于重心平衡，且具有良好的飞行稳定性。

Description

一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置

技术领域

本发明涉及一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，属于飞行装置技术领域。

背景技术

仿鸟扑翼飞行装置是区别于固定翼飞行装置、旋转翼飞行装置的另一类飞行装置，其飞行原理主要来自自然界鸟类飞行方式。仿鸟扑翼飞行装置与固定翼飞行装置、旋转翼飞行装置相比，能量利用效率更高，用同样多的能量能飞行更远的距离，飞行方式也更加灵活，既可以推进飞行，又可以滑翔飞行。

目前，一些仿鸟扑翼飞行装置在以下方面有待进一步提高：

（1）扑翼装置的鸟翼不可扑动，并没有真正的仿鸟类制作。

（2）没有充分考虑兜风排风功能，飞行过程中阻力较大，飞行效率不高。

（3）左右扑翼结构不对称，从而使机身横向作用力不平衡，影响飞行的稳定性和安全性。

鉴于此，本申请提出了一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，本案由此产生。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供了一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，飞行效率高、飞行稳定性强。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，包括龙骨支架、设于龙骨支架上的驱动机构、对称设于龙骨支架两侧并与所述驱动机构相连的扑翼机构、以及设于扑翼机构上方且与其相连的兜风排风机构；所述扑翼机构包括对称设于龙骨支架两侧的主翼骨、与主翼骨外端活动连接的辅翼骨、转轴、限位弹簧和抵触块；所述兜风排风机构包括若干个平行四边形活动框架、第一平行四边形活动框、第二平行四边形活动框、连轴、固定块、滑动块、复位弹簧、拉索、设于平行四边形活动框架上的羽翼骨，以及设于辅翼骨和羽翼骨上的若干弹片；所述辅翼骨、羽翼骨、弹片、以及平行四边形活动框架上覆有蒙皮；所述每个平行四边形活动框架靠近龙骨支架中心的一端通过固定块固定在主翼骨上，另一端通过滑动块与主翼骨滑动连接；所述主翼骨上开设有槽，所述拉索位于两根主翼骨内且通过主翼骨上的槽与滑动块相连，所述拉索一端与其中一个主翼骨上的若干个滑动块固定连接，拉索另一端与另一个主翼骨上的若干个滑动块固定连接，所述每个平行四边形活动框架之间的主翼骨上套有一个所述复位弹簧。

进一步地，所述驱动机构包括设于龙骨支架中心的第一直线电机、第一调节杆、第二直线电机、第二调节杆、凸轴和Y型连杆，所述第一直线电机带动第一调节杆移动，第二直线电机带动第二调节杆移动，所述Y型连杆设于龙骨支架的中心，Y型连杆上部的两端分别与两根主翼骨靠近龙骨支架中心的一端转动连接，所述Y型连杆下部的一端与第一调节杆固定连接，所述第二调节杆的顶部设有一凸轴，所述凸轴位于拉索和Y型连杆形成的闭合回路内。

进一步地，为了提高龙骨支架的强度和平衡性，以提高飞行的稳定性，所述龙骨支架包括中心杆、第一竖杆、第二竖杆、第一横杆、第二横杆、第一斜杆、第二斜杆、第一支杆和第二支杆，所述第二横杆、第一竖杆、第二竖杆与中心杆组成一个位于中心杆下方的矩形框架，所述第一横杆的中心与第一竖杆和中心杆的连接处固定连接，所述第一横杆的两端分别与第一支杆和第二支杆固定连接，所述第二横杆靠近第一竖杆的一端通过第一斜杆和第二斜杆分别与第一支杆和第二支杆相连。

进一步地，为了控制扑翼上下扑动的幅度，使得飞行更顺畅，所述主翼骨与辅翼骨通过转轴转动连接，在风力作用下利用限位弹簧和抵触块实现辅翼骨的扑动，所述限位弹簧一端固定在辅翼骨上，另一端固定在主翼骨上，所述抵触块上端为扇形结构，下端为杆状结构，扇形两半径夹角为100°至110°，抵触块限制辅翼骨与主翼骨的相对活动范围。

进一步地，为了使平行四边形活动框架更灵活地在主翼骨上伸缩，所述平行四边形活动框架由第一平行四边形活动框与第二平行四边形活动框通过连轴、固定块、滑动块连接组成。

更进一步地，为了进一步增强兜风排风效果，所述弹片的一端向下弯曲，另一端固定在羽翼骨或辅翼骨上。

进一步地，所述主翼骨采用碳纤维管制作。

本发明的工作原理如下：

初始状态：如图1所示，第一直线电机和第二直线电机均不通电，第一调节杆位于最高点，主翼骨远离龙骨支架中心的两端位于最低点；与辅翼骨相连的限位弹簧处于自然状态；凸轴处于最低点，不对拉索施加作用力。

向上扑动状态：第一直线电机带动第一调节杆由最高点逐渐过渡到最低点，主翼骨被拉，主翼骨绕第一支杆和第一斜杆相连的轴转动，使得主翼骨远离龙骨支架中心的两端上翘，同时凸轴运动到最高点并保持，此时拉索被拉起，平行四边形活动框架被拉伸，复位弹簧被压缩，相邻羽翼骨之间的距离变大，后一羽翼骨上弹片的弯曲部分位于前一羽翼骨的后侧因而产生间隙，起到排风作用。在风阻力作用下，与辅翼骨相连的限位弹簧被向下拉伸，辅翼骨向下转动，直至辅翼骨卡在或接近抵触块下端的杆上。

向下扑动状态：第一直线电机带动第一调节杆由最低点过渡到最高点，主翼骨绕第一支杆和第一斜杆相连的轴转动，使得主翼骨远离龙骨支架中心的两端下翘，同时凸轴快速移动至最低点，并一直保持在该位置，不对拉索施加作用力，复位弹簧弹开，平行四边形活动框架被弹开，后一羽翼骨的弹片弯曲部分搭在前一羽翼骨的下方，间隙封闭，实现兜风。在风阻力作用下，辅翼骨向上转动，直至辅翼骨卡在或接近抵触块侧平面上，转动过程中限位弹簧起到缓冲作用。

本发明能实现如下技术效果：

（1）能够实现兜风排风功能，提升扑动效率。当扑翼上扑时，平行四边形活动框架收缩，相邻蒙皮之间产生空隙，从而实现排风效果；当扑翼下扑时，平行四边形活动框架复位，蒙皮张开，相邻蒙皮相互贴合，从而实现兜风效果，通过兜风排风提升了扑翼飞行效率。

（2）通过辅翼骨的扑动，改变受力面积，从而改变气动力，提升扑动效率。当扑翼上扑时，辅翼骨向下转动，受力面积减小，阻力减小；当扑翼下扑时，辅翼骨向上转动，受力面积增大，升力增大。

（3）采用对称结构，利于实现重心平衡，飞行更加稳定。整个装置采用对称结构，利于仿鸟扑翼飞行装置的重心平衡，上下两个直线电机安装于龙骨支架中心，飞行更加平稳。

（4）采用一体化龙骨设计，结构更加稳定。龙骨骨架具有较好的结构强度，使得整体结构更加稳定。

附图说明

图1为本实施例一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置初始状态的整体结构示意图；

图2为本实施例图1中A处的局部放大图；

图3为本实施例图1中B处的局部放大图；

图4为本实施例一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置上扑时的整体结构示意图；

图5为图4中C处的局部放大图；

图6为图4中D处的局部放大图；

图7为图4中E处的局部放大图；

图8为本实施例一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置龙骨支架与主翼骨的结构示意图；

图9为图8中F处的局部放大图；

图10为本实施例覆盖蒙皮的截面图。

标注说明：龙骨支架100，中心杆101，第一竖杆111，第二竖杆112，第一横杆121，第二横杆122，第一斜杆131，第二斜杆132，第一支杆141，第二支杆142，驱动机构200，第一直线电机201，第二直线电机202，第一调节杆211，第二调节杆212，凸轴221，Y型连杆222，扑翼机构300，主翼骨301，辅翼骨302，转轴303，限位弹簧304，抵触块305，兜风排风机构400，平行四边形活动框架410，第一平行四边形活动框411，第二平行四边形活动框412，连轴413，固定块421，滑动块422，复位弹簧423，拉索424，羽翼骨425，弹片426，蒙皮427。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段及所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的揭露，兹提供一个实施例，并结合附图作如下详细说明：

如图1至图7所示，本实施例的一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，包括龙骨支架100、设于龙骨支架100上的驱动机构200、对称设于龙骨支架100两侧并与驱动机构200相连的扑翼机构300、以及设于扑翼机构300上方且与其相连的兜风排风机构400；扑翼机构300包括对称设于龙骨支架100两侧的主翼骨301、与主翼骨301外端活动连接的辅翼骨302、转轴303、限位弹簧304和抵触块305；兜风排风机构400包括若干个平行四边形活动框架410、第一平行四边形活动框411、第二平行四边形活动框412、连轴413、固定块421、滑动块422、复位弹簧423、拉索424、设于平行四边形活动框架410上的羽翼骨425，以及设于辅翼骨302和羽翼骨425上的若干弹片426；本实施例中中心杆101两侧各设四个平行四边形活动框架410，每个平行四边形活动框架410靠近龙骨支架100中心的一端通过固定块421固定在主翼骨301上，另一端通过滑动块422与主翼骨301滑动连接；主翼骨301上开设有槽，拉索424位于两根主翼骨301内且通过主翼骨301上的槽与滑动块422相连，拉索424一端与其中一个主翼骨301上的各个滑动块422固定连接，拉索424另一端与另一个主翼骨301上的各个滑动块422固定连接。本实施例中每根辅翼骨302上连接三根弹片426，每根羽翼骨425上连接两根弹片426，弹片426的一端向下弯曲，另一端固定在羽翼骨425或辅翼骨302上。两侧辅翼骨302和辅翼骨302上的弹片426上均覆有一蒙皮427；每根羽翼骨425上均覆有一蒙皮427，该蒙皮427延伸至与该根羽翼骨425连接的弹片426和平行四边形活动框架410，因此当各个平行四边形活动框架410伸缩时，相邻羽翼骨425之间产生或关闭间隙。

本实施例的驱动机构200包括设于龙骨支架100中心的第一直线电机201、第一调节杆211、第二直线电机202、第二调节杆212、凸轴221和Y型连杆222，第一直线电机201带动第一调节杆211移动，第二直线电机202带动第二调节杆212移动，Y型连杆222设于龙骨支架100的中心，Y型连杆222上部的两端分别与两根主翼骨301靠近龙骨支架100中心的一端转动连接，Y型连杆222下部的一端与第一调节杆211固定连接，第二调节杆212顶端连接有一凸轴221，凸轴221位于拉索424和Y型连杆222形成的闭合回路内。

本实施例的龙骨支架100包括中心杆101、第一竖杆111、第二竖杆112、第一横杆121、第二横杆122、第一斜杆131、第二斜杆132、第一支杆141和第二支杆142，其中第二横杆122、第一竖杆111、第二竖杆112与中心杆101组成一个位于中心杆101下方的矩形框架，第一横杆121的中心与第一竖杆111和中心杆101的连接处固定连接，第一横杆121的两端分别与第一支杆141和第二支杆142固定连接，第二横杆122靠近第一竖杆111的一端通过第一斜杆131和第二斜杆132分别与第一支杆141和第二支杆142相连。龙骨支架100采用上述对称结构，使整个飞行装置具有良好的平衡性。

本实施例的主翼骨301与辅翼骨302通过转轴303转动连接，在风力作用下利用限位弹簧304和抵触块305实现辅翼骨302的扑动，限位弹簧304一端固定在辅翼骨302上，另一端固定在主翼骨301上，抵触块305上端为扇形结构，下端为杆状结构，扇形两半径夹角为100°至110°，抵触块305和限位弹簧304限制辅翼骨302与主翼骨301的相对活动范围。

根据本实施例的上述结构，本仿鸟扑翼飞行装置在飞行过程中，主要有以下状态：

初始状态：如图1所示，第一直线电机201和第二直线电机201均不通电，第一调节杆211位于最高点，主翼骨301远离龙骨支架100中心的两端位于最低点；与辅翼骨302相连的限位弹簧304处于自然状态；凸轴221处于最低点，不对拉索424施加作用力。

向上扑动状态：第一直线电机201带动第一调节杆211由最高点逐渐过渡到最低点，主翼骨301被拉，主翼骨301绕第一支杆141和第一斜杆131相连的轴转动，使得主翼骨301远离龙骨支架100中心的两端上翘，同时凸轴221运动到最高点并保持，此时拉索424被拉起，平行四边形活动框架410被拉伸，复位弹簧423被压缩，相邻羽翼骨425之间的距离变大，后一羽翼骨425上弹片426的弯曲部分位于前一羽翼骨425的后侧因而产生间隙，起到排风作用。在风阻力作用下，与辅翼骨302相连的限位弹簧304被向下拉伸，辅翼骨302向下转动，直至辅翼骨302卡在或接近抵触块305下端的杆上。

向下扑动状态：第一直线电机201带动第一调节杆211由最低点过渡到最高点，主翼骨301绕第一支杆141和第一斜杆131相连的轴转动，使得主翼骨301远离龙骨支架100中心的两端下翘，同时凸轴221快速移动至最低点，并一直保持在该位置，不对拉索424施加作用力，复位弹簧423弹开，平行四边形活动框架410被弹开，后一羽翼骨425的弹片426弯曲部分搭在前一羽翼骨425的下方，间隙封闭，实现兜风。在风阻力作用下，辅翼骨302向上转动，直至辅翼骨302卡在或接近抵触块305侧平面上，转动过程中限位弹簧304起到缓冲作用。

以上内容是结合本发明的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于上述这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，其特征在于：包括龙骨支架、设于龙骨支架上的驱动机构、对称设于龙骨支架两侧并与所述驱动机构相连的扑翼机构、以及设于扑翼机构上方且与其相连的兜风排风机构；所述扑翼机构包括对称设于龙骨支架两侧的主翼骨、与主翼骨外端活动连接的辅翼骨、转轴、限位弹簧和抵触块；所述兜风排风机构包括若干个平行四边形活动框架、第一平行四边形活动框、第二平行四边形活动框、连轴、固定块、滑动块、复位弹簧、拉索、设于平行四边形活动框架上的羽翼骨，以及设于辅翼骨和羽翼骨上的若干弹片；所述辅翼骨、羽翼骨、弹片、以及平行四边形活动框架上覆有蒙皮；所述每个平行四边形活动框架靠近龙骨支架中心的一端通过固定块固定在主翼骨上，另一端通过滑动块与主翼骨滑动连接，所述主翼骨上开设有槽；所述拉索位于两根主翼骨内且通过主翼骨上的槽与滑动块相连，所述拉索一端与其中一个主翼骨上的若干个滑动块固定连接，拉索另一端与另一个主翼骨上的若干个滑动块固定连接，所述每个平行四边形活动框架之间的主翼骨上套有一个所述复位弹簧；

所述驱动机构包括设于龙骨支架中心的第一直线电机、第一调节杆、第二直线电机、第二调节杆、凸轴和Y型连杆，所述第一直线电机带动第一调节杆移动，第二直线电机带动第二调节杆移动，所述Y型连杆设于龙骨支架的中心，Y型连杆上部的两端分别与两根主翼骨靠近龙骨支架中心的一端转动连接，所述Y型连杆下部的一端与第一调节杆固定连接，所述第二调节杆顶端连接有一凸轴，所述凸轴位于拉索和Y型连杆形成的闭合回路内；

所述龙骨支架包括中心杆、第一竖杆、第二竖杆、第一横杆、第二横杆、第一斜杆、第二斜杆、第一支杆和第二支杆，所述第二横杆、第一竖杆、第二竖杆与中心杆组成一个位于中心杆下方的矩形框架，所述第一横杆的中心与第一竖杆和中心杆的连接处固定连接，所述第一横杆的两端分别与第一支杆和第二支杆固定连接，所述第二横杆靠近第一竖杆的一端通过第一斜杆和第二斜杆分别与第一支杆和第二支杆相连。

2.如权利要求1所述的一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，其特征在于：所述主翼骨与辅翼骨通过转轴转动连接，在风力作用下利用限位弹簧和抵触块实现辅翼骨的扑动，所述限位弹簧一端固定在辅翼骨上，另一端固定在主翼骨上，所述抵触块上端为扇形结构，下端为杆状结构，扇形两半径夹角为100°至110°，抵触块限制辅翼骨与主翼骨的相对活动范围。

3.如权利要求1所述的一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，其特征在于：所述平行四边形活动框架由第一平行四边形活动框与第二平行四边形活动框通过连轴、固定块、滑动块连接组成。

4.如权利要求1所述的一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，其特征在于：所述弹片的一端向下弯曲，另一端固定在羽翼骨或辅翼骨上。

5.如权利要求1所述的一种蒙皮开闭且辅翼可扑的仿鸟扑翼飞行装置，其特征在于：所述主翼骨采用碳纤维管制作。