CN112706918A - 扑翼柔性机翼及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扑翼柔性机翼及其制作方法，其中，扑翼柔性机翼采用单段翼复合型翼面布局且包括外翼和内翼；外翼包括碳杆骨架和伞布，伞布固定在碳杆骨架上，形成二维平面翼面，外翼用于提升推力；内翼固定在外翼的上表面上，内翼为泡沫三维立体构型机型且具有翼型，内翼用于提升升力。本发明的扑翼柔性机翼的升力效果和推力效果好，飞行性能好、结构简单且尺寸较小。

Description

扑翼柔性机翼及其制作方法

技术领域

本发明涉及扑翼飞行器技术领域，尤其是涉及一种扑翼柔性机翼及其制作方法。

背景技术

通常扑翼机的柔性翼面有以下两种形式：

第一种：扑翼机柔性翼面为三维整体构型，直接采用泡沫等材料制成，机翼为三维翼型，但是机翼由于没有骨架支撑，导致机翼柔性过大，扑翼机的性能下降；

第二种：扑翼机柔性翼面为伞布+碳杆的二维构型，采用碳杆搭建机翼框架结构，再将伞布蒙皮粘贴至碳杆骨架上，这样机翼的刚度较好，但是因为机翼是二维平面翼面，没有翼型，升力效果较差。

通常柔性翼面的制作方式如下：

碳杆骨架和伞布通过胶带或胶水等粘接，由于是手工粘贴，并且没有使用任何参照模具，粘贴效果较差，左右机翼的对称性难以保证，导致扑翼机在飞行过程中容易向一侧倾斜，无法控制。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种扑翼柔性机翼，升力效果和推力效果好，飞行性能好、结构简单且尺寸较小。

根据本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼，所述扑翼柔性机翼采用单段翼复合型翼面布局且包括：

外翼，所述外翼包括碳杆骨架和伞布，所述伞布固定在所述碳杆骨架上，形成二维平面翼面，所述外翼用于提升推力；

内翼，所述内翼固定在所述外翼的上表面上，所述内翼为泡沫三维立体构型机型且具有翼型，所述内翼用于提升升力。

根据本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼，伞布固定在碳杆骨架上，形成二维平面翼面，通过伞布保证外翼的柔性，通过碳杆骨架保证外翼的刚度，从而使得外翼的柔性适宜；将内翼固定在外翼的上表面上，由于内翼为泡沫三维立体构型机型且具有翼型，因此，柔性外翼可以用来提高机翼的推力，三维立体内翼可以用来提高机翼的升力，通过将内翼固定在外翼的上表面上形成单段翼复合型翼面布局，保证机翼的推力效果和升力效果，机翼为单段翼，这样，机翼的尺寸较小且能够保证高速飞行。综上，根据本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼的升力效果和推力效果好，飞行性能好、结构简单且尺寸较小。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述碳杆骨架包括翼梁、斜梁和翼肋，所述斜梁和所述翼肋位于所述翼梁的同一侧，所述斜梁的一端和所述翼肋的一端分别固定在所述翼梁上，所述翼梁、所述斜梁和所述翼肋共同用于支撑所述伞布。

根据本发明第一方面进一步的实施例，所述翼梁具有第一端和第二端，其中所述第一端为翼尖端，所述斜梁与所述翼梁成锐角布置，其中，所述斜梁的一端靠近所述第一端，所述斜梁的另一端靠近所述第二端；所述翼肋有多个，多个所述翼肋与所述斜梁相交。

根据本发明第一方面再进一步的实施例，所述碳杆骨架还包括第一关节和第二关节；所述第一关节套固在所述翼梁上，所述斜梁的一端插固在所述第一关节中；所述第二关节套固在所述翼梁上，所述翼肋的一端插固在所述第二关节中。

根据本发明第一方面再进一步的实施例，所述第一关节和所述第二关节各为一个，其中，所述第一关节位于所述第一端和所述第二关节之间。

根据本发明第一方面再进一步的实施例，所述第一关节上设有第一孔和第二孔，所述第一关节通过所述第一孔套装在所述翼梁上，所述第一孔中设有第一粘胶体，所述第一粘胶体将所述第一关节和所述翼梁固定，所述斜梁的一端插装在所述第二孔中，所述第二孔中设有第二粘胶体，所述第二粘胶体将所述斜梁的一端和所述第一关节固定；所述第二关节设有第三孔和第四孔，所述第二关节通过所述第三孔套装在所述翼梁上，所述第三孔中设有第三粘胶体，所述第三粘胶体将所述第二关节和所述翼梁固定，所述翼肋的一端插装在所述第四孔中，所述第四孔中设有第四粘胶体，所述第四粘胶体将所述翼肋的一端和所述第二关节固定。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述伞布与所述碳杆骨架粘接固定。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述内翼与所述外翼粘接固定。

本发明第二方面还提出了一种扑翼柔性机翼的制作方法。

根据本发明第二方面实施例的扑翼柔性机翼的制作方法，所述扑翼柔性机翼为根据第一方面实施例中任意一项所述的扑翼柔性机翼，所述制作方法包括：

制作装配模具，所述装配模具的上表面的形状与所述外翼的平面轮廓形状相适配，所述装配模具的上表面上具有与所述碳杆骨架的轮廓相适配的碳杆骨架凹槽；

在所述装配模具的上表面上蒙上一层伞布，使得所述伞布绷紧贴在所述装配模具的上表面上；

将所述碳杆骨架放进所述碳杆骨架凹槽中，并把所述碳杆骨架固定在所述伞布上；

内翼放置在所述碳杆骨架的框架内并固定；

沿所述装配模具的上表面的外沿剪去多余边角料，得到所述的扑翼柔性机翼。

根据本发明第二方面实施例的扑翼柔性机翼的制作方法，首先，可以采用碳板或其他合适的材料制作装配模具，装配模具的上表面的形状与外翼的平面轮廓形状相适配，装配模具的上表面上具有与碳杆骨架的轮廓相适配的碳杆骨架凹槽；接着，将装配模具放置在平整的桌面上，并保证装配模具固定不动，将伞布蒙在装配模具的上表面上且伞布绷紧在装配模具的上表面；然后，将碳杆骨架放置在伞布的上表面，并将碳杆骨架适配地卡入装配模具上表面的碳杆骨架凹槽中，将碳杆骨架与伞布粘结固定；之后，将内翼放置在碳杆骨架的斜梁、翼梁以及覆盖斜梁和翼梁间的伞布形成的三角形框架内，并将内翼与外翼粘结固定；最后，沿装配模具的上表面的外沿剪去多余边角料，取出装配模具，得到扑翼柔性机翼。

根据本发明第二方面实施例的扑翼柔性机翼的制作方法，通过设置适配的装配模具，提高了装配过程中的定位效果，使得多个机翼的结构一致，装配效率高且装配精度高。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼的爆炸图。

图2为本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼的第一关节的结构示意图。

图3为本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼的第二关节的结构示意图。

图4为本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼的制作方法的装配模具的机构示意图。

附图标记：

机翼1000

外翼1 碳杆骨架11 翼梁111 第一端1111 第二端1112 斜梁112

翼肋113 第一关节114 第一孔1141 第二孔 第二关节115

第三孔1151 第四孔1152 伞布12

内翼2

装配模具3 碳杆骨架凹槽31

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1至图3来描述本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼1000。

如图1至图3所示，根据本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼1000，扑翼柔性机翼1000采用单段翼复合型翼面布局且包括外翼1和内翼2；外翼1包括碳杆骨架11和伞布12，伞布12固定在碳杆骨架11上，形成二维平面翼面，外翼1用于提升推力；内翼2固定在外翼1的上表面上，内翼2为泡沫三维立体构型机型且具有翼型，内翼2用于提升升力。

具体地，如图1所示，外翼1包括碳杆骨架11和伞布12，伞布12固定在碳杆骨架11上，形成二维平面翼面，外翼1用于提升推力。可以理解的是，由于伞布12柔软且碳钢骨架具有一定的刚度，通过将伞布12固定在碳杆骨架11上，例如可以通过胶布粘贴固定，可以保证外翼1的柔性适宜，以使得外翼1可以提供推力。

内翼2固定在外翼1的上表面上，内翼2为泡沫三维立体构型机型且具有翼型，内翼2用于提升升力。可以理解的是，内翼2采用泡沫材料制成，这样，内翼2的质量轻，将内翼2固定在外衣的上表面上，例如通过胶布粘贴固定，由于内翼2为泡沫三维立体构型机型且具有翼型，使得机翼1000为三维翼型，保证机翼1000的升力效果。

根据本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼1000，伞布12固定在碳杆骨架11上，形成二维平面翼面，通过伞布12保证外翼1的柔性，通过碳杆骨架11保证外翼1的刚度，从而使得外翼1的柔性适宜；将内翼2固定在外翼1的上表面上，由于内翼2为泡沫三维立体构型机型且具有翼型，因此，柔性外翼1可以用来提高机翼1000的推力，三维立体内翼2可以用来提高机翼1000的升力，通过将内翼2固定在外翼1的上表面上形成单段翼复合型翼面布局，保证机翼1000的推力效果和升力效果，机翼1000为单段翼，这样，机翼1000的尺寸较小且能够保证高速飞行。综上，根据本发明第一方面实施例的扑翼柔性机翼1000的升力效果和推力效果好，飞行性能好、结构简单且尺寸较小。

如图1所示，根据本发明第一方面的一个实施例，碳杆骨架11包括翼梁111、斜梁112和翼肋113，斜梁112和翼肋113位于翼梁111的同一侧，斜梁112的一端和翼肋113的一端分别固定在翼梁111上，翼梁111、斜梁112和翼肋113共同用于支撑伞布12。可以理解的是，翼梁111作为碳杆骨架11的主要承力件，用于与机身上的扑动机构相连，以将机翼1000与机身固定，机翼1000承载的气动力通过翼梁111传递至机身；斜梁112的一端固定在翼梁111上，斜梁112的另一端与机身连接，作为机翼1000与机身的辅助固定，承载气动力，斜梁112和翼梁111支撑起伞布12，维持机翼1000的平面形状，斜梁112、翼梁111以及覆盖斜梁112和翼梁111间的三角形伞布12主要用于产生升力，同时方便设置内翼2；翼肋113为柔性结构，用于维持机翼1000外形，承载气动力且可以随着气动力变形，以用于产生机翼1000的推力。

如图1所示，根据本发明第一方面进一步的实施例，翼梁111具有第一端1111和第二端1112，其中第一端1111为翼尖端，斜梁112与翼梁111成锐角布置，其中，斜梁112的一端靠近第一端1111，斜梁112的另一端靠近第二端1112；翼肋113有多个，多个翼肋113与斜梁112相交。可以理解的是，斜梁112的一端靠近翼梁111的翼尖端，斜梁112的另一端靠近翼梁111的第二端1112，斜梁112与翼梁111成锐角布置，这样，斜梁112、翼梁111以及覆盖斜梁112和翼梁111间的三角形伞布12可以用于产生升力，结构合理；通过将多个翼肋113的一端固定在翼梁111上且多个翼肋113与斜梁112相交，可以更好地支撑伞布12，维持机翼1000外形并提高机翼1000的结构强度。

如图1所示，根据本发明第一方面再进一步的实施例，碳杆骨架11还包括第一关节114和第二关节115；第一关节114套固在翼梁111上，斜梁112的一端插固在第一关节114中；第二关节115套固在翼梁111上，翼肋113的一端插固在第二关节115中。可以理解的是，通过在翼梁111上设置第一关节114，可以快速地将斜梁112的一端插固在第一关节114中，从而方便地将斜梁112固定在翼梁111上，通过在翼梁111上设置第二关节115，可以快速地将翼肋113的一端插固在第二关节115中，从而方便地将翼肋113固定在翼梁111上，保证多个机翼1000的结构一致，同时可以保证左机翼1000和右机翼1000的对称性，提高飞行过程中的稳定性。此外，第一关节114、第二关节115、翼梁111、斜梁112和翼肋113组装固定形成碳杆骨架11，保证了碳杆骨架11的刚度。

如图1所示，根据本发明第一方面再进一步的实施例，第一关节114和第二关节115各为一个，其中，第一关节114位于第一端1111和第二关节115之间。这样，第一关节114、第二关节115、翼梁111、斜梁112和翼肋113组装固定完成后的碳杆骨架11结构合理，使得斜梁112的一端靠近翼梁111的第一端1111，斜梁112的另一端靠近翼梁111的第二端1112，斜梁112与翼梁111成锐角布置，翼肋113与斜梁112相交。

如图2和图3所示，根据本发明第一方面再进一步的实施例，第一关节114上设有第一孔1141和第二孔，第一关节114通过第一孔1141套装在翼梁111上，第一孔1141中设有第一粘胶体，第一粘胶体将第一关节114和翼梁111固定，斜梁112的一端插装在第二孔中，第二孔中设有第二粘胶体，第二粘胶体将斜梁112的一端和第一关节114固定；第二关节115设有第三孔1151和第四孔1152，第二关节115通过第三孔1151套装在翼梁111上，第三孔1151中设有第三粘胶体，第三粘胶体将第二关节115和翼梁111固定，翼肋113的一端插装在第四孔1152中，第四孔1152中设有第四粘胶体，第四粘胶体将翼肋113的一端和第二关节115固定。可以理解的是，通过第一关节114可以快速地将将斜梁112固定在翼梁111上，通过第二关节115可以快速地将翼肋113固定在翼梁111上，第一关节114和第二关节115的结构简单，通过在第一孔1141中设置第一粘胶体，在第三孔1151中设置第三粘胶体，可以避免第一关节114或第二关节115在翼梁111上滑动，在第二孔中设置第二粘胶体，可以防止斜梁112从第一关节114的第二孔中脱落，在第四孔1152中设置第四粘胶体，可以防止翼肋113从第二关节115的第四孔1152中脱落，提高了碳杆骨架11的结构稳定性，保证了碳杆骨架11的刚度。

根据本发明第一方面的一个实施例，伞布12与碳杆骨架11粘接固定，可以根据实际情况确定伞布12与碳杆骨架11的粘结固定方式，例如，可以通过胶布将碳杆骨架11粘结固定在伞布12上。

根据本发明第一方面的一个实施例，内翼2与外翼1粘接固定，可以根据实际情况确定内翼2与外翼1的粘结固定方式，例如，可以通过胶布将内翼2粘结固定在外翼1上。

本发明第二方面还提出了一种扑翼柔性机翼的制作方法。

根据本发明第二方面实施例的扑翼柔性机翼的制作方法，扑翼柔性机翼1000为根据第一方面实施例中任意一项的扑翼柔性机翼1000，制作方法包括：

制作装配模具3，如图4所示，装配模具3的上表面的形状与外翼1的平面轮廓形状相适配，装配模具3的上表面上具有与碳杆骨架11的轮廓相适配的碳杆骨架凹槽31；

在装配模具3的上表面上蒙上一层伞布12，使得伞布12绷紧贴在装配模具3的上表面上；

将碳杆骨架11放进碳杆骨架凹槽31中，并把碳杆骨架11固定在伞布12上；

内翼2放置在碳杆骨架11的框架内并固定；

沿装配模具3的上表面的外沿剪去多余边角料，得到扑翼柔性机翼1000。

根据本发明第二方面实施例的扑翼柔性机翼的制作方法，首先，如图4所示，可以采用碳板或其他合适的材料制作装配模具3，装配模具3的上表面的形状与外翼1的平面轮廓形状相适配，装配模具3的上表面上具有与碳杆骨架11的轮廓相适配的碳杆骨架凹槽31；接着，将装配模具3放置在平整的桌面上，并保证装配模具3固定不动，将伞布12蒙在装配模具3的上表面上且伞布12绷紧在装配模具3的上表面；然后，将碳杆骨架11放置在伞布12的上表面，并将碳杆骨架11适配地卡入装配模具3上表面的碳杆骨架凹槽31中，将碳杆骨架11与伞布12粘结固定；之后，将内翼2放置在碳杆骨架11的斜梁112、翼梁111以及覆盖斜梁112和翼梁111间的伞布12形成的三角形框架内，并将内翼2与外翼1粘结固定；最后，沿装配模具3的上表面的外沿剪去多余边角料，取出装配模具3，得到扑翼柔性机翼1000。

根据本发明第二方面实施例的扑翼柔性机翼的制作方法，通过设置适配的装配模具3，提高了装配过程中的定位效果，使得多个机翼1000的结构一致，装配效率高且装配精度高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种扑翼柔性机翼，其特征在于，所述扑翼柔性机翼采用单段翼复合型翼面布局且包括：

外翼，所述外翼包括碳杆骨架和伞布，所述伞布固定在所述碳杆骨架上，形成二维平面翼面，所述外翼用于提升推力；

内翼，所述内翼固定在所述外翼的上表面上，所述内翼为泡沫三维立体构型机型且具有翼型，所述内翼用于提升升力。

2.根据权利要求1所述的扑翼柔性机翼，其特征在于，所述碳杆骨架包括翼梁、斜梁和翼肋，所述斜梁和所述翼肋位于所述翼梁的同一侧，所述斜梁的一端和所述翼肋的一端分别固定在所述翼梁上，所述翼梁、所述斜梁和所述翼肋共同用于支撑所述伞布。

3.根据权利要求2所述的扑翼柔性机翼，其特征在于，所述翼梁具有第一端和第二端，其中所述第一端为翼尖端，所述斜梁与所述翼梁成锐角布置，其中，所述斜梁的一端靠近所述第一端，所述斜梁的另一端靠近所述第二端；所述翼肋有多个，多个所述翼肋与所述斜梁相交。

4.根据权利要求3所述的扑翼柔性机翼，其特征在于，所述碳杆骨架还包括第一关节和第二关节；所述第一关节套固在所述翼梁上，所述斜梁的一端插固在所述第一关节中；所述第二关节套固在所述翼梁上，所述翼肋的一端插固在所述第二关节中。

5.根据权利要求4所述的扑翼柔性机翼，其特征在于，所述第一关节和所述第二关节各为一个，其中，所述第一关节位于所述第一端和所述第二关节之间。

6.根据权利要求4所述的扑翼柔性机翼，其特征在于，所述第一关节上设有第一孔和第二孔，所述第一关节通过所述第一孔套装在所述翼梁上，所述第一孔中设有第一粘胶体，所述第一粘胶体将所述第一关节和所述翼梁固定，所述斜梁的一端插装在所述第二孔中，所述第二孔中设有第二粘胶体，所述第二粘胶体将所述斜梁的一端和所述第一关节固定；所述第二关节设有第三孔和第四孔，所述第二关节通过所述第三孔套装在所述翼梁上，所述第三孔中设有第三粘胶体，所述第三粘胶体将所述第二关节和所述翼梁固定，所述翼肋的一端插装在所述第四孔中，所述第四孔中设有第四粘胶体，所述第四粘胶体将所述翼肋的一端和所述第二关节固定。

7.根据权利要求1所述的扑翼柔性机翼，其特征在于，所述伞布与所述碳杆骨架粘接固定。

8.根据权利要求1所述的扑翼柔性机翼，其特征在于，所述内翼与所述外翼粘接固定。

9.一种扑翼柔性机翼的制作方法，其特征在于，所述扑翼柔性机翼为根据权利要求1-8中任意一项所述的扑翼柔性机翼，所述制作方法包括：

制作装配模具，所述装配模具的上表面的形状与所述外翼的平面轮廓形状相适配，所述装配模具的上表面上具有与所述碳杆骨架的轮廓相适配的碳杆骨架凹槽；

在所述装配模具的上表面上蒙上一层伞布，使得所述伞布绷紧贴在所述装配模具的上表面上；

将所述碳杆骨架放进所述碳杆骨架凹槽中，并把所述碳杆骨架固定在所述伞布上；

内翼放置在所述碳杆骨架的框架内并固定；

沿所述装配模具的上表面的外沿剪去多余边角料，得到所述的扑翼柔性机翼。

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