一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器.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CN108750104A(43)申请公布日2018.11.06(21)申请号201810344419.7(22)申请日2018.04.17(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人王浩顾光健王鹏程王文波江远瀚晋晓飞陈媛王策(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人杨晓玲(51)Int.Cl.B64C33/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器(57)摘要本发明公开了一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器，包括：通过电机组件带动主动齿轮组件动作，主动齿轮组通过连接杆带动从动齿轮组件动作，进而通过四连杆机构和后置自适应调节机构分别带动机翼主扑杆和机翼辅扑杆动作。通过主动齿轮组件和从动齿轮组件安装上的相位差，实现机翼主扑杆和机翼辅扑杆运动上的相位差，实现机翼自适应主动扭转，并通过后置自适应调节结构消除机翼面积变化带来的干涉性影响，从而实现机翼的自适应主动扭转。采用本发明的主动扭转扑翼和包含其的飞行器，可以更好的模拟鸟类实际的扑翼动作，在结构简洁的基础上尽可能的提高扑翼飞行的气动效率和机动性，更好的利用了扑翼飞行的非定常空气动力学特性。CN108750104ACN108750104A权利要求书1/2页1.一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器，其特征在于，包括以下组成部分：用于驱动前置扑翼的主动驱动装置，包括提供原动力的电机组件(1)及主动齿轮组件；用于驱动后置扑翼的从动驱动装置，包括从动齿轮组件；用于进行拍打运动的主动扑翼装置，包括一对四连杆机构、一对机翼主扑杆(8)和三对旋转轴承(15)；用于进行拍打运动及产生主动扭转的从动扑翼装置，包括一对四连杆机构、一对机翼辅扑杆(11)；用于消除扑翼面积变化的后置自适应调节机构，包括一对旋转轴承(15)、两对滑动轴承(17)；用于进行整体支撑的飞行器机架，采用三段式机构，包括沿纵向依次布置的扑翼机首部(5)、扑翼机中部(10)和扑翼机尾部(12)，每两部分之间通过沿纵向布置的连接杆(6)固定连接，并形成沿纵向方向设置的两个安装位。2.根据权利要求1所述的一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器，其特征在于，所述主动齿轮组件设置于机架的前侧安装位中，其包括与电机组件(1)驱动连接的主动齿轮(2)以及顺序传动连接的一级从动齿轮(3)、两个二级从动齿轮(4)，且两个二级从动齿轮(4)对称布置于机架纵轴的两侧，分别驱动对应侧的主动扑翼装置；所述一级从动齿轮(3)包括同轴固联的一个大齿轮与一个小齿轮，且主动齿轮(2)与小齿轮啮合连接，大齿轮同时与两个二级从动齿轮(4)啮合连接。3.根据权利要求2所述的一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器，其特征在于，所述从动齿轮组件设置于机架的后侧安装位中，其包括两个联动齿轮(13)，且两个联动齿轮(13)对称布置于机架纵轴的两侧，分别驱动对应侧的从动扑翼装置；所述两个联动齿轮(13)分别与前侧安装位中两个二级从动齿轮(4)相对应，并通过联动杆(14)连接所述二级从动齿轮(4)的轮心与相对应联动齿轮(13)的轮心，实现联动。4.根据权利要求3所述的一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器，其特征在于，所述四连杆机构包括曲柄(16)、连杆(7)、翅杆(9)，其中，曲柄(16)与所对应的二级从动齿轮(4)/联动齿轮(13)为一体结构；连杆(7)始端可转动的连接在对应二级从动齿轮(4)/联动齿轮(13)的安装点上，连杆(7)末端与翅杆(9)始端可转动的连接；翅杆(9)中部与机架上连接杆(6)可转动的连接，且机翼主扑杆(8)/机翼辅扑杆(11)与对应的翅杆(9)末端相接，自机架向外伸展；对应一侧的机翼主扑杆(8)与机翼辅扑杆(11)形成一片扑翼面的基础框架。5.根据权利要求4所述的一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器，其特征在于，所述二级从动齿轮(4)上曲柄(16)的安装位置与对应联动齿轮(13)上曲柄(16)的安装位置之间存在可调的相位差，且二级从动齿轮(4)上曲柄(16)的安装位置顺时针领先25°-50°。6.根据权利要求5所述的一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器，其特征在于，所述主动扑翼装置的四连杆机构中连杆(7)始端、连杆(7)末端及翅杆(9)中部均通过旋转轴承(15)进行转动连接，且从动扑翼装置的四连杆机构中连杆(7)末端采用旋转轴承(15)进行转动连接，连杆(7)始端及翅杆(9)中部均通过后置自适应调节机构的滑动轴承(17)进行转动连接。7.根据权利要求6所述的一种机翼自适应主动扭转的扑翼飞行器，其特征在于，还包括覆盖整个扑翼面的蒙皮(18)，且蒙皮(18)采用聚酰亚胺材料制