一种复合扑动的扑翼飞行器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102249001A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102249001A(43)申请公布日2011.11.23(21)申请号201110123249.8(22)申请日2011.05.12(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人王进宋笔锋王利光李洋杨文青高广林付鹏(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人顾潮琪(51)Int.Cl.B64C33/00(2006.01)B64C33/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种复合扑动的扑翼飞行器(57)摘要本发明公开了一种复合扑动的扑翼飞行器，包含机身、扑翼和尾翼，扑翼驱动机构将旋转动力装置的转动转化为摇臂的上下往复扑动；扑翼具有位于前缘的主梁和位于主梁后方的辅助梁，主梁根部与所述扑翼驱动机构的摇臂上的盲孔插接，辅助梁根部与机身上的锁扣装置铰接，固接于机身上的限位杆与机身对称平面平行，穿过扑翼辅助梁根部的连接孔，扣入固接于机身上的锁扣；限位杆的长度使扑翼扑动过程中，所述扑翼辅助梁的连接孔能被动地随着扑翼的上下扑动在限位杆上前后运动而不与锁扣装置发生运动干涉。本发明具有较高的气动效率，较大的有效载荷和内部空间，在各种典型飞行状态下具有良好的动力学性能。CN10249ACN102249001A权利要求书1/1页1.一种复合扑动的扑翼飞行器，包含机身、扑翼和尾翼，其特征在于：所述机身为薄壳结构，左右对称，分为机头和机体；所述机体内部至少有一个用于安装扑翼驱动机构的支撑隔框，所述扑翼驱动机构包含左右对称的两个摇臂，能将旋转动力装置的转动转化为摇臂的上下往复扑动；机体前部有横截面为圆角矩形的等直段，从中部开始，机身水平方向逐渐向对称平面收缩，高度方向逐渐向上表面收缩，在尾部封闭，收缩段曲面为二次曲面；所述机头的前端点位于对称平面内较中间位置靠下的位置，所述机头从后部向前收缩汇聚于前端点，收缩段曲面为二次曲面，机头与机体连接位置上半部分有开口，将扑翼驱动机构的摇臂伸出且与摇臂无运动干涉；所述扑翼为左右对称的一对，具有位于前缘的主梁和位于主梁后方的辅助梁，主梁与辅助梁平行或呈平面锐角，若干翼肋分别与主梁和辅助梁胶接，共同构成骨架，材料均为树脂基碳纤维复合材料，骨架上粘贴聚醚薄膜；主梁根部与所述扑翼驱动机构的摇臂上的盲孔插接，辅助梁根部与机身上的锁扣装置铰接，固接于机身上的限位杆与机身对称平面平行，穿过扑翼辅助梁根部的连接孔，扣入固接于机身上的锁扣；限位杆的长度使扑翼扑动过程中，所述扑翼辅助梁的连接孔能被动地随着扑翼的上下扑动在限位杆上前后运动而不与锁扣装置发生运动干涉；尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，水平尾翼安装于机身上表面水平尾翼安装在机身上表面尾端，垂直尾翼垂直地安装于水平尾翼上方，位于机身对称平面内。2.根据权利要求1所述的复合扑动的扑翼飞行器，其特征在于：所述的限位杆与锁扣为整体结构，由弹性金属丝弯折而成。3.根据权利要求1所述的复合扑动的扑翼飞行器，其特征在于：所述的水平尾翼后缘有升降舵，垂直尾翼后缘有方向舵，它们由安装在机身上表面的舵机通过连杆操纵。4.根据权利要求1所述的复合扑动的扑翼飞行器，其特征在于：所述的水平尾翼的尾容量为0.4-0.5，垂直尾翼的尾容量为0.15-0.25。2CN102249001A说明书1/4页一种复合扑动的扑翼飞行器技术领域[0001]本发明涉及一种扑翼飞行器，特别是一种微型扑翼飞行器。背景技术[0002]微型扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器，它具有体积小、重量轻、使用灵活、效率高等优势，如果搭载传感器和相关的数据传输和飞行控制系统，形成微型扑翼无人机平台，就会具有广阔的应用前景。围绕这一课题，各国已研制出可控飞行的扑翼飞行器，其中较成功的有美国AeroVironment公司与加利福尼亚大学合作的“Microbat”以及荷兰Delft大学的“Delfly”等，但这些扑翼飞行器距离实用无人机系统的飞行器平台都有一定的距离。[0003]微型扑翼飞行器难以实用化的主要原因是现有微型扑翼飞行器气动效率不足、有效载荷小、内部空间小，无人机系统的数据传输分系统、飞控导航分系统和任务载荷受到有效载荷和内部空间的限制难以布置。这是由于扑翼驱动机制多为单纯的平面上下扑动，而自然界的鸟类和昆虫在飞行过程中，其翼的扑动除了上下运动之外，还附加了前后扫掠以及翼面绕展向的扭转。对于鸟类和昆虫飞行的相关研究表明，生物扑翼产生升力具有“拍飞(Clap-Fling)”、“延时失速(DelayedStall)”、“旋转环流(RotationalCirculation)”和“尾流捕获(WakeCapture)”四种产生大升力的机理，其中，“拍