基于变形翼实现扑旋翼和扑翼飞行模式转换的仿生飞行器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108995804A(43)申请公布日2018.12.14(21)申请号201810866826.4(22)申请日2018.08.01(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人贺媛媛郭士钧(74)专利代理机构北京理工正阳知识产权代理事务所(普通合伙)11639代理人毛燕(51)Int.Cl.B64C33/02(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图3页(54)发明名称基于变形翼实现扑旋翼和扑翼飞行模式转换的仿生飞行器(57)摘要本发明公开了一种基于变形翼实现扑旋翼和扑翼飞行模式转换的仿生飞行器，属于仿生飞行器设计技术领域。当其进行垂直起降与悬停时，为扑旋翼飞行模式，结构特征为两侧扑翼以旋翼轴对称方式安装，即两侧翼型呈反对称；当进行前飞或滑翔时，为扑翼或固定翼飞行模式，结构特征为两侧扑翼以固定翼对称方式安装，即两侧翼型呈对称状。同时，采用一种弹性弓梁、弦、多杆机构组成的变形翼翼肋结构设计，在进行变形翼型状变化时，通过转动安装在翼根部的拉杆和连接各翼肋的拉索，拉动多杆机构迫使相连接的弓梁产生所需弹性变形，即保持翼型整体结构不变，但变形翼前缘与后缘互换。本发明简化了飞行器的驱动机构和整体构型，显著提高了气动效率和升力系数。CN108995804ACN108995804A权利要求书1/3页1.基于变形翼实现扑旋翼和扑翼飞行模式转换的仿生飞行器，包括机翼、尾翼(3)、发动机(4)、驱动杆(7)、机身(9)、尾翼控制系统(12)、飞行控制系统(13)，其特征在于，还包括离合器(6)、轴承(8)、变形翼翼根连杆(10)、拍动放大机构杆(11)；所述机翼包括前行变形翼(1)和后行变形翼(2)，后行变形翼(2)的结构与前行变形翼(1)相同；所述前行变形翼(1)包括弓形梁(101)、弓弦(102)、底杆(103)、支撑杆(104)、连接铰(105)、滑轮(106)、梁翼(107)、拉索(108)、拉杆(109)、机翼变形作动器(110)、蒙皮(111)和梁翼连杆(112)；所述翼梁(107)包括前翼梁(10701)和后梁翼(10702)，所述拉索(108)包括前拉索(10801)和后拉索(10802)；其中，弓形梁(101)、弓弦(102)、底杆(103)、支撑杆(104)、连接铰(105)、滑轮(106)构成一个翼肋截面；所述后行变形翼(2)的结构与前行变形翼(1)相同；弓弦(102)的两端与弓形梁(101)两端固定连接；底杆(103)的两端分别安装有一个连接铰(105)，弓弦(102)穿过底杆(103)两端的连接铰(105)；在连接铰(105)上连接有多个支撑杆(104)，支撑杆(104)的另一端与弓形梁(101)相连，其中，弓形梁(101)中间部位与支撑杆(104)采取固定连接方式，其他连接点采取铰接方式；前翼梁(10701)、后梁翼(10702)的一端与弓弦(102)固定连接，在连接处分别固定有一个滑轮(106)；前拉索(10801)、后拉索(10802)的一端与拉杆(109)固定连接，另一端绕过滑轮(106)，分别与前翼梁(10701)、后梁翼(10702)固定连接；前翼梁(10701)、后梁翼(10702)的另一端与梁翼连杆(112)固定连接；拉杆(109)与变形翼翼根连杆(10)相连，机翼变形作动器(110)固定安装在二者连接处的变形翼翼根连杆(10)上；机翼变形作动器(110)采用伺服电机，能够根据飞行控制系统(13)的控制指令，驱动拉杆(109)转动；机翼变形作动器(110)、离合器(6)与飞行控制系统(13)之间能够进行信号传输；机翼变形作动器(110)能够根据飞行控制系统(13)的指令，驱动前行变形翼(1)和后行变形翼(2)产生机翼变形；离合器(6)能够根据飞行控制系统(13)的指令，锁住扑翼旋转运动或解锁；拉杆(109)能够在机翼变形作动器(110)的控制下发生转动；所述机身(9)与上轴承(801)的距离长度不小于半个翼展；所述蒙皮(111)尺寸与弓形梁(101)相匹配，其弹性模量和强度需根据机翼气动载荷的大小进行选择；在变形翼变形过程中，蒙皮(111)随翼型弯度变化而弯曲变形，但其长度和表面积保持不变；所述轴承(8)包括上轴承(801)和下轴承(802)；上述组成部件之间的连接关系为：发动机(4)、飞行控制系统(13)均固定安装在机身(9)的重心位置处；变形翼翼根连杆(10)的一端与上轴承(801)铰接，另一端与前行变形翼(1)的梁翼连杆(112)中间部位固定连接；上轴承(801)套接在驱动杆(7)的上端部，能够围绕驱动杆(7)上下滑动，同时能够围绕驱动杆(7)旋转；下轴承(802)套接在驱动杆(