RU2488525C1

RU2488525C1 - Ornithopter

Info

Publication number: RU2488525C1
Application number: RU2012108045/11A
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Мельник; Дмитрий Геннадьевич Шувалов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Новый полет"
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-07-27

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, particularly, to ornithopters. Ornithopter comprises airframe supporting driven tandem wings. Every outer wing is secured at airframe to turn about lengthwise and crosswise axes, coupled with drive and furnished with mechanism changing the angle of attack and that to vary amplitude of turn relative to crosswise axis. Aforesaid drive comprises power plant coupled with synchronising reduction gearboxes engaged via crank mechanism with appropriate outer wings. Said hydraulic drive comprises hydraulic cylinders coupled with outer wings and control system. Ornithopter airframe is composed of spatial rod system. Aforesaid mechanism changing the angle of attack includes bracket rigidly secured at transverse axle and engaged with said drive. Aforesaid mechanism to vary amplitude of turn relative to crosswise axis comprises drive lever with stops articulated with aforesaid bracket to interact with outer wing stop. Sops of said levers are composed of dampers.

EFFECT: efficient generation of lift and ornithopter control.

8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к авиации, в частности к орнитоптерам (махолетам).The invention relates to aviation, in particular to ornithopter (majoletes).

Наиболее близким аналогом является «УСТРОЙСТВО ТАНДЕМНЫХ МАШУЩИХ КРЫЛЬЕВ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ ЦИКЛИЧЕСКОЙ КРУТКОЙ И УПРАВЛЕНИЕМ ПО КРЕНУ» (патент РФ №2350509 B64C 33/00, B64C 33/02, A63H 27/18 2007 г.), содержащее корпус, несущий связанные с приводом тандемно расположенные крылья.The closest analogue is “DEVICE FOR TANDEMIC FLAWING WINGS WITH AUTOMATIC CYCLIC ROTATION AND ROLLING CONTROL” (RF patent No. 2350509 B64C 33/00, B64C 33/02, A63H 27/18 2007), containing a housing carrying a tandem drive spaced wings.

Однако известное устройство не может быть практически использовано из-за плохой аэродинамики и неэффективной конструкции.However, the known device cannot be practically used due to poor aerodynamics and inefficient design.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в реализации машущего полета как в малых, так и в больших масштабах с эффективным созданием тяги и подъемной силы, необходимых для полета, а также с эффективным управлением за счет разности сил и моментов, возникающих на крыльях. Исключение вибраций и колебаний, недопустимых для человека.The technical result to which the invention is directed is to implement flapping flight both on a small and a large scale with the effective creation of thrust and lift required for flight, as well as with effective control due to the difference in forces and moments that arise on the wings . Exclusion of vibrations and vibrations unacceptable to humans.

Указанный технический результат достигается тем, что в махолете, содержащем корпус, несущий связанные с приводом тандемно расположенные крылья, каждая консоль крыльев закреплена на корпусе с возможностью поворота вокруг продольной и поперечной осей, соединена с приводом и снабжена механизмом изменения угла атаки и механизмом регулирования амплитуды поворота относительно поперечной оси.The specified technical result is achieved by the fact that in a mahogany containing a body bearing tandem-mounted wings associated with the drive, each wing console is mounted on the body with the possibility of rotation around the longitudinal and transverse axes, connected to the drive and equipped with a mechanism for changing the angle of attack and a mechanism for controlling the amplitude of rotation relative to the transverse axis.

Привод включает в себя силовую установку, посредством продольного вала соединенную с синхронизирующими редукторами, которые через кривошипно-шатунные механизмы соединены с соответствующими консолями крыльев.The drive includes a power plant, through a longitudinal shaft connected to synchronizing gears, which are connected to the corresponding wing consoles via crank mechanisms.

В другом варианте привод может быть выполнен гидравлическим и включает в себя гидроцилиндры, соединенные с соответствующими консолями крыльев и с системой управления.In another embodiment, the actuator can be made hydraulic and includes hydraulic cylinders connected to the respective wing consoles and to the control system.

Корпус для облегчения конструкции может быть выполнен в виде пространственной стержневой фермы, состоящей из верхней продольной трубы, нижней плоской рамы и соединяющей их стержневой системы.The housing to facilitate the design can be made in the form of a spatial rod truss, consisting of an upper longitudinal pipe, a lower flat frame and a connecting rod system connecting them.

Механизм изменения угла атаки консоли крыла может включать в себя жестко закрепленный на поперечной оси кронштейн, соединенный с приводом, закрепленным на кронштейне, соединенном с продольной осью с возможностью поворота.The mechanism for changing the angle of attack of the wing console may include a bracket rigidly mounted on the transverse axis, coupled to a drive mounted on a bracket that is rotatably connected to the longitudinal axis.

Механизм регулирования амплитуды поворота консоли крыла относительно поперечной оси может включать в себя приводные рычаги с упорами, шарнирно-соединенные с жестко закрепленным на поперечной оси кронштейном с возможностью взаимодействия с упором консоли крыла, при этом упоры рычагов могут быть выполнены в виде демпферов.The mechanism for controlling the amplitude of rotation of the wing console relative to the transverse axis may include drive levers with stops, articulated with an arm rigidly mounted on the transverse axis with the possibility of interaction with the stop of the wing console, while the lever stops can be made in the form of dampers.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 схематично показан общий вид махолета; на фиг.2 - конструкция корпуса и его взаимосвязь с механизмами махолета; на фиг.3 - узел крепления консоли крыла.Figure 1 schematically shows a General view of the mahogany; figure 2 - body design and its relationship with the mechanisms of the mahogany; figure 3 - node mounting the wing console.

Махолет имеет жесткий корпус 1, выполненный в виде пространственной стержневой фермы, четыре консоли 2 крыльев, установленных тандемно, при этом каждое крыло имеет систему регулировки 3 по двум основным углам. Ферму можно разделить на три элемента.Makholet has a rigid body 1, made in the form of a spatial rod truss, four console 2 wings installed in tandem, with each wing has an adjustment system 3 at two main angles. The farm can be divided into three elements.

1. Верхняя труба 4, являющаяся опорой для кронштейнов крыла 5.1. The upper pipe 4, which is the support for the wing brackets 5.

2. Нижняя плоская рама, являющаяся опорой для силовой установки 6 и возвратно-поступательного привода.2. The lower flat frame, which is the support for the power plant 6 and the reciprocating drive.

3. И соединяющая их пространственная стержневая система.3. And the spatial core system connecting them.

Каждое жесткое крыло имеет две оси поворота (фиг.3) (относительно оси z и относительно оси x), что позволяет крылу совершать колебательные движения по амплитуде, а так же менять угол атаки крыла в процессе маха.Each rigid wing has two rotation axes (Fig. 3) (relative to the z axis and relative to the x axis), which allows the wing to oscillate in amplitude, as well as to change the angle of attack of the wing during the swing process.

Для инерционной и аэродинамической сбалансированности конструкция имеет четыре консоли, двигающихся попарно в противофазе.For inertial and aerodynamic balance, the design has four consoles, moving in pairs in antiphase.

Каждое крыло управляется отдельно по двум основным углам: углу амплитуды и углу атаки (или углу разности амплитуды). Изменение угла осуществляется за счет смещения оси возвратно-поступательного привода относительно оси z крыла.Each wing is controlled separately by two main angles: the amplitude angle and the angle of attack (or the angle of the amplitude difference). The angle is changed by shifting the axis of the reciprocating drive relative to the z axis of the wing.

В качестве возвратно-поступательного привода можно использовать как кривошипно-шатунный привод, так и гидравлический.As a reciprocating drive, you can use both a crank drive and a hydraulic.

В случае использования механического привода валы 7 соединены с продольным валом 8. Крылья соединены с шатунами 9. Редукторы 10, соединенные с продольным валом 8, используются для синхронизации кривошипов 11.In the case of using a mechanical drive, the shafts 7 are connected to the longitudinal shaft 8. The wings are connected to the connecting rods 9. Gearboxes 10 connected to the longitudinal shaft 8 are used to synchronize the cranks 11.

Таким образом, при вращении валов в каждый момент времени пары консолей движутся асинхронно.Thus, when the shafts rotate at each moment of time, the pairs of consoles move asynchronously.

Если использовать гидравлический привод, то в качестве толкателя будет использоваться не шатун, а шток гидроцилиндра. Асинхронность работы крыльев при этом будет осуществляется с помощью системы управления гидроцилиндрами.If you use a hydraulic drive, then the rod will not be used as a pusher, but the rod of the hydraulic cylinder. The asynchronous operation of the wings will be carried out with the help of the hydraulic cylinder control system.

По углу амплитуды крыло регулируется с помощью регулируемых приводом 12 упоров 13, по углу атаки - с помощью поворотного кронштейна 14 с приводом 15. Каждое крыло соединено с приводом посредством кронштейна 16. Управление характерными углами, а следовательно, аэродинамическими характеристиками привода, осуществляется с помощью приводов 12 и 15. Конструкция махолета позволяет создавать подъемную силу и тягу в широком диапазоне значений и регулировок.The wing is regulated by the angle of amplitude using the stops 13 adjustable by the drive 12, and the angle of attack is controlled by the rotary bracket 14 with the drive 15. Each wing is connected to the drive by the bracket 16. The characteristic angles, and therefore the aerodynamic characteristics of the drive, are controlled by the drives 12 and 15. The design of the fringe allows you to create lifting force and traction in a wide range of values and adjustments.

В конечных точках траектории происходит переворот крыла за счет смещенной оси на величину H. С помощью ударника 17 крыло фиксируется на упоре 13, поворачиваясь на заданный упором угол. После переворота крыло начинает следующую фазу маха. Для уменьшения ударных нагрузок при перевороте на кронштейнах закреплены демпферы 18. Изменяя угол раскрыва упоров с помощью привода 12, изменяется амплитудный угол крыльев. Изменяя положение поворотного кронштейна рычагов 14 с помощью привода 15, изменяется угол атаки.At the end points of the trajectory, the wing flips due to the displaced axis by the value H. Using the hammer 17, the wing is fixed on the stop 13, turning at an angle specified by the stop. After the coup, the wing begins the next phase of the mach. To reduce shock loads during a coup, dampers are fixed on the brackets 18. By changing the aperture angle of the stops using the actuator 12, the amplitude angle of the wings changes. By changing the position of the swing arm of the levers 14 using the actuator 15, the angle of attack changes.

В качестве приводов для изменения положения рычагов можно использовать как электрические, так и гидравлические приводы.As actuators for changing the position of the levers, you can use both electric and hydraulic actuators.

Claims

1. Makholet, comprising a housing carrying tandem-mounted wings associated with the drive, characterized in that each wing console is mounted on the body with the possibility of rotation around the longitudinal and transverse axes, connected to the drive and equipped with a mechanism for changing the angle of attack and a mechanism for controlling the amplitude of rotation relative to the transverse axis.

2. Makholet according to claim 1, characterized in that the drive includes a power plant, by means of a longitudinal shaft connected to synchronizing gears, which are connected to the corresponding wing consoles via crank mechanisms.

3. Makholet according to claim 1, characterized in that the actuator is hydraulic and includes hydraulic cylinders connected to the respective wing consoles and to the control system.

4. The machete according to claim 1, characterized in that the casing is made in the form of a spatial rod truss.

5. The machete according to claim 4, characterized in that the spatial rod truss consists of an upper longitudinal pipe, a lower flat frame and a rod system connecting them.

6. Makholet according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the mechanism for changing the angle of attack of the wing console includes a bracket rigidly mounted on the transverse axis, coupled to a drive mounted on a bracket that is rotatably connected to the longitudinal axis.

7. Makholet according to claim 6, characterized in that the mechanism for controlling the amplitude of rotation of the wing console relative to the transverse axis includes actuating levers with stops pivotally connected to an arm rigidly fixed to the transverse axis to interact with the stop of the wing console.

8. The machete according to claim 7, characterized in that the lever stops are made in the form of dampers.