CN203865001U - 一种带弹簧的旋转扑翼飞行器 - Google Patents

Abstract

一种带弹簧的旋转扑翼飞行器，属飞行器技术领域。它由机身、起落架、能源系统、控制系统、左旋转扑翼和右旋转扑翼组成。能源系统包括两个相同电机、方便充电的锂电池、两套相同的减速齿轮组及调速装置；控制系统包括无线电遥控发射器、接收器和舵机。左旋转扑翼和右旋转扑翼结构相同，它们分别对称布置于机身的左右两侧在两个电机分别驱动下提供推力，该飞行器可垂直升降和悬停。旋转扑翼由左主轴、左转臂、左翼片、左翼轴、左弹簧和左挂钩组成；右旋转扑翼由右主轴、右转臂、右翼片、右翼轴、右弹簧和右挂钩组成；结构简单，效率较高，灵活机动。带上拍摄设备可用于航拍、地理测量、交通执勤、军事侦查和抢险救灾等多种任务。

Description

一种带弹簧的旋转扑翼飞行器

技术领域

一种带弹簧的旋转扑翼飞行器，涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种扑翼飞行器。

背景技术

传统扑翼飞行器采用的升力装置是传统的扑翼机构，由曲轴连杆驱动，扑翼作上下扑动产生升力，效率较低，对扑翼的疲劳强度要求较高，较难产生很大的升力，且很难垂直升降和空中悬停；传统的扑翼飞行器采用单个发动机，虽结构简单重量轻，但机动性较差。

发明内容

为了克服上述传统扑翼飞行器的不足，本发明提供了一种带弹簧的旋转扑翼飞行器，翼片作旋转运动，能垂直升降和悬停，且具良好的机动性。 

本发明采用如下技术方案：一种带弹簧的旋转扑翼飞行器包括机身、起落架、能源系统、控制系统、左旋转扑翼和右旋转扑翼。能源系统包括两个相同的电机、方便充电的锂电池、两套相同的减速齿轮组及调速装置；控制系统包括无线电遥控发射器、接收器和舵机；左旋转扑翼和右旋转扑翼结构相同，它们分别对称布置于机身的左右两侧由两个相同的电机分别驱动提供推力，该飞行器可垂直升降和悬停，且具良好的机动性。

左旋转扑翼由左主轴、左转臂、左翼片、左翼轴、左弹簧和左挂钩组成；右旋转扑翼由右主轴、右转臂、右翼片、右翼轴、右弹簧和右挂钩组成；两个相同电机的动力分别通过两组相同的减速齿轮组分别传递给左主轴和右主轴，分别驱动左旋转扑翼和右旋转扑翼，灵活机动。

左旋转扑翼的具体结构是：左主轴的一端通过轴承与机身相连，左转臂的一端与左主轴的另一端垂直固连，左转臂的另一端与左翼轴的一端垂直固连，左翼轴、左转臂和左主轴处于同一平面内；左翼轴的另一端通过轴承与左翼片相连于靠近左翼片的前缘处，左翼轴与左翼片的前缘平行，左翼片能绕左翼轴灵活转动；左翼片的靠近左转臂的端面即左翼片的根部端面与左翼片的前缘垂直，左弹簧的一端与左翼片固连于该端面弦线的最后端，左弹簧的另一端通过左挂钩与机身相连；在控制系统的控制下，左挂钩能在过左翼片的根部端面的与左转臂旋转平面平行的平面内绕控制系统的舵机转摆移动；左挂钩到左主轴的距离大于转臂长度、左翼片的最大弦长和左弹簧的原始长度三者之和。

机身、左翼片和右翼片的骨架都采用碳纤维复合材料，强度高重量轻。左翼片和右翼片是刚性的，且均呈直角三角形。

起落架由三根支架组成前三点式起落架，每根支架由细钢丝和小海棉球组成，小海棉球着陆时起缓冲作用，起落架还起反扭力平衡作用

左旋转扑翼的工作原理是：一个电机的动力经减速后传递给左主轴，左主轴转动带动左转臂旋转，左转臂带动左翼轴旋转，在左翼轴的牵引下左翼片旋转，由于左弹簧的控制，左翼片旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内会按照不同的转速发生有规律的变化，符合高升力机制，有利于产生推力。由于左挂钩靠近左翼轴的旋转圆周，在一个周期内，左翼片下扑产生的效果远大于上扑，产生升力的效率较高。改变转速会改变推力的大小；推力的方向是通过改变左挂钩与左主轴的相对高度来实现的。

右旋转扑翼的具体结构与左旋转扑翼的具体结构相同；右旋转扑翼的工作原理与左旋转扑翼的工作原理也相同。该结构简单，效率较高。由于左翼片和右翼片都作圆周转动，对材料的疲劳强度要求不高。

附图说明

图1是本发明一种带弹簧的旋转扑翼飞行器的主视示意图；图2是图1的左视图。

图中：1-机身；2-起落架；3-能源系统；4-控制系统；5-左旋转扑翼；6-右旋转扑翼；51-左主轴；52-左转臂；53-左翼片；54-左翼轴；55-左弹簧；56-左挂钩。图2中大的带箭头的虚线圆表示左翼轴54的旋转轨迹和转动方向。

具体实施方式

现结合附图1和附图2举例对本发明加以说明：一种带弹簧的旋转扑翼飞行器包括机身1、起落架2、能源系统3、控制系统4、左旋转扑翼5和右旋转扑翼6。能源系统3包括两个相同的电机、方便充电的锂电池、两套相同的减速齿轮组及调速装置；控制系统4包括无线电遥控发射器、接收器和舵机；左旋转扑翼5和右旋转扑翼6结构相同，它们分别对称布置于机身1的左右两侧由两个相同的电机分别驱动提供推力，该飞行器可垂直升降和悬停，且具良好的机动性。

左旋转扑翼5由左主轴51、左转臂52、左翼片53、左翼轴54、左弹簧55和左挂钩56组成；右旋转扑翼由右主轴、右转臂、右翼片、右翼轴、右弹簧和右挂钩组成；两个相同电机的动力分别通过两组相同的减速齿轮组分别传递给左主轴51和右主轴，分别驱动左旋转扑翼5和右旋转扑翼6，灵活机动。

左旋转扑翼5的具体结构是：左主轴51的一端通过轴承与机身1相连，左转臂52的一端与左主轴51的另一端垂直固连，左转臂52的另一端与左翼轴54的一端垂直固连，左翼轴54、左转臂52和左主轴51处于同一平面内；左翼轴54的另一端通过轴承与左翼片53相连于靠近左翼片53的前缘处，左翼轴54与左翼片53的前缘平行，左翼片53能绕左翼轴54灵活转动；左翼片53的靠近左转臂52的端面即左翼片53的根部端面与左翼片53的前缘垂直，左弹簧55的一端与左翼片53固连于该端面弦线的最后端，左弹簧53的另一端通过左挂钩56与机身1相连；在控制系统4的控制下，左挂钩56能在过左翼片53的根部端面的与左转臂52旋转平面平行的平面内绕控制系统4的舵机转摆移动；左挂钩56到左主轴51的距离大于左转臂52长度、左翼片53的最大弦长和左弹簧55的原始长度三者之和。

机身1、左翼片53和右翼片的骨架都采用碳纤维复合材料，强度高重量轻。左翼片53和右翼片是刚性的，且均呈直角三角形。

起落架2由三根支架组成前三点式起落架，每根支架由细钢丝和小海棉球组成，小海棉球着陆时起缓冲作用，起落架还起反扭力平衡作用。

左旋转扑翼5的工作原理是：一个电机的动力经减速后传递给左主轴51，左主轴51转动带动左转臂52旋转，左转臂52带动左翼轴54旋转，在左翼轴54的牵引下左翼片53旋转，由于左弹簧55的控制，左翼片53旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内会按照不同的转速发生有规律的变化，符合高升力机制，有利于产生推力。由于左挂钩56靠近左翼轴54的旋转圆周，在一个周期内，左翼片53下扑产生的效果远大于上扑，产生升力的效率较高。改变转速会改变推力的大小；推力的方向是通过改变左挂钩56与左主轴51的相对高度来实现的。

右旋转扑翼6的具体结构与左旋转扑翼5的具体结构相同；右旋转扑翼6的工作原理与左旋转扑翼5的工作原理也相同。该结构简单，效率较高。由于左翼片53和右翼片都作圆周转动，对材料的疲劳强度要求不高。

下面就该发明一种带弹簧的旋转扑翼飞行器的飞行状态对该发明作进一步说明。

起飞：同时起动两个电机，分别驱动左旋转扑翼5和右旋转扑翼6扑动，利用控制系统4同时调整左挂钩56和右挂钩的高度，使左旋转扑翼5和右旋转扑翼6产生的合力向上，当两个电机转速达到一定值时，升力大于机体重量，该带弹簧的旋转扑翼飞行器垂直升空。

前飞：起飞后，将左挂钩56和右挂钩同时向前上方移动，推力方向将向前上方，同时提高两个电机转速使推力的垂直向上方向的分力等于机体重量，该带弹簧的旋转扑翼飞行器向前平飞。

后飞：在空中飞行时，将左挂钩56和右挂钩同时向下方移动，使得推力方向向后上方，同时调整两个电机转速使推力的垂直向上方向的分力等于机体重量，实现向后平飞。

转弯飞行：在前飞时，单独将右挂钩往前上方移动，并适当提高驱动右旋转扑翼的电机的转速，该带弹簧的旋转扑翼飞行器将向左转弯；单独将左挂钩56往前上方移动，并适当提高驱动左旋转扑翼的电机的转速，该带弹簧的旋转扑翼飞行器将向右转弯。

悬停：在空中飞行时，将左挂钩56和右挂钩调整至适当的同样的高度位置，同时调整好两个电机的转速，使得左旋转扑翼5和右旋转扑翼6产生的合力垂直向上且等于机体重量，通过微调消除飞行惯性后该带弹簧的旋转扑翼飞行器将处于悬停位置。

悬停转向：在悬停时，单独将右挂钩往前上方移动小许，并适当提高驱动右旋转扑翼6的电机的转速，使得右旋转扑翼6产生的向上的分力等于左旋转扑翼5的升力即整机重量的一半，此时该带弹簧的旋转扑翼飞行器将在悬停时向左转向，即从上往下看该带弹簧的旋转扑翼飞行器在高度不变的情况下逆时针旋转；单独将左挂钩56往前上方移动小许，并适当提高驱动左旋转扑翼5的电机的转速，使得左旋转扑翼5产生的向上的分力等于右旋转扑翼6的升力即整机重量的一半，此时该带弹簧的旋转扑翼飞行器将在悬停时向右转向，即从上往下看该带弹簧的旋转扑翼飞行器在高度不变的情况下顺时针旋转。

降落：将该带弹簧的旋转扑翼飞行器调整至悬停位置后，慢慢同时降低两个电机的转速，同时微调左挂钩56和右挂钩的高度该带弹簧的旋转扑翼飞行器可缓缓垂直降落。

由于本发明技术方案采用两个相同电机分别单独驱动左旋转扑翼和右旋转扑翼，本发明一种带弹簧的旋转扑翼飞行器比较方便实现侧滚，机动性强。

以上说明是在没有气流干扰的工况下作出的，如果有气流干扰的存在，则应根据气流的方向和流速进行修偏。

本发明一种带弹簧的旋转扑翼飞行器带上拍摄设备可用于航拍、地理测量、交通执勤、军事侦查和抢险救灾等多种任务。

Claims (3)

1.一种带弹簧的旋转扑翼飞行器包括机身（1）、起落架（2）、能源系统（3）、控制系统（4）、左旋转扑翼（5）和右旋转扑翼（6），其特征在于：能源系统（3）包括两个相同电机、方便充电的锂电池、两套相同的减速齿轮组及调速装置；控制系统（4）包括无线电遥控发射器、接收器和舵机；左旋转扑翼（5）和右旋转扑翼（6）结构相同，它们分别对称布置于机身（1）的左右两侧；左旋转扑翼（5）由左主轴（51）、左转臂（52）、左翼片（53）、左翼轴（54）、左弹簧（55）和左挂钩（56）组成；右旋转扑翼由右主轴、右转臂、右翼片、右翼轴、右弹簧和右挂钩组成；两个相同电机的动力分别通过两组相同的减速齿轮组分别传递给左主轴（51）和右主轴，分别驱动左旋转扑翼（5）和右旋转扑翼（6）；左主轴（51）的一端通过轴承与机身（1）相连，左转臂（52）的一端与左主轴（51）的另一端垂直固连，左转臂（52）的另一端与左翼轴（54）的一端垂直固连，左翼轴（54）、左转臂（52）和左主轴（51）处于同一平面内；左翼轴（54）的另一端通过轴承与左翼片（53）相连于靠近左翼片（53）的前缘处，左翼轴（54）与左翼片（53）的前缘平行；左翼片（53）的靠近左转臂（52）的端面与前缘垂直，左弹簧（55）的一端与左翼片（53）固连于该端面弦线的最后端，左弹簧（55）的另一端通过左挂钩（56）与机身（1）相连；在控制系统（4）的控制下，左挂钩（55）能在过左翼片（53）的根部端面的与左转臂（52）旋转平面平行的平面内绕控制系统（4）的舵机转摆移动；左挂钩（56）到左主轴（5）的距离大于左转臂（52）长度、左翼片（53）的最大弦长和左弹簧（55）的原始长度三者之和；左翼片（53）和右翼片是刚性的，且均呈直角三角形。

2.根据权利要求1所述的一种带弹簧的旋转扑翼飞行器，其特征在于：机身（1）、左翼片（53）和右翼片的骨架采用碳纤维复合材料。

3. 根据权利要求1所述的一种带弹簧的旋转扑翼飞行器，其特征在于：起落架（2）起反扭力平衡作用。