[发明专利]仿生扑翼飞行器

说明书

技术领域

    本发明涉及仿生飞行器领域，具体是一种仿生扑翼飞行器。

背景技术

    扑翼飞行器是一种仿效鸟一样通过机翼主动运动产生升力和前行力的飞行器，又称振翼机。其特征是：

1、机翼主动运动。

2、靠机翼拍打空气的反力作为升力及前行力。

3、通过机翼及尾翼的位置改变进行机动飞行。

人类的飞行梦就是从扑翼飞行器开始的，从固定翼初步实现的。仔细研究大型鸟类扑翼飞行动作可发现，尽管它们的扑翼动作千姿百态，但在正常平飞时，翅膀扑动的一个周期都大致可以分成下扑和上扑阶段：

1、下扑阶段是扑动的主要阶段，持续时间较长。鸟的內翼和外翼渐渐展开，尽量增大翼展和翼面积，获得较大升力。

2、上扑阶段是为了回复到使翅膀回到最高点，开始下一周期的扑动，是一个回复过程，通常时间较短。在此阶段，关节弯曲、收拢，外翼翼尖伴随着小角度的扭转，获得向前的推力。

目前，国内外已有试飞成功的微型扑翼飞行器，但其扑翼运动模态大多数是单自由度扑动（包括被动柔性变形），如图1所示的扑翼机构即是一种现有的单自由度扑翼形式。这类单自由度扑翼机主要由单个齿轮的旋转带动导杆沿导槽上下滑动，导杆的滑动又将转化为翅膀杆的往复拍动，仅仅简单模仿鸟的上下扑动，扑动形式单一，能耗较大，气动效率低，承载能力小。

发明内容

本发明为了解决现有单自由度仿鸟扑翼飞行器低效、高耗、承载能力小的缺点，设计出了一种新型仿生扑翼飞行器，不仅弥补了单自由度扑翼飞行器的不足，而且从外形和飞行机理上更加接近大型鸟类的飞行。

本发明包括机身、连接在机身后方的尾翼、以及机身两侧的扑翼，所述的扑翼包括内段扑翼和外段扑翼，内、外段扑翼均由内部的扑翼骨架及外部蒙皮构成，其中内段扑翼骨架和外段扑翼骨架通过接头铰接；机身内部装有电机，电机通过减速齿轮组连接使机身两侧内、外段扑翼协调运动的传动机构。

进一步改进，所述的内、外段扑翼下设有与机身固定连接的内段撑杆及外段撑杆。

进一步改进，所述的内段撑杆与外段撑杆之间连接有支杆。

进一步改进，所述的传动机构包括曲柄和四连杆，四连杆由外段扑翼骨架，内段扑翼骨架和接头组成；曲柄一端连接在减速齿轮组上，另一端通过连杆与四连杆的内段扑翼骨架相连，内段扑翼骨架以机身框架支点作为支撑点带动外段扑翼骨架运动。

进一步改进，所述的二级减速齿轮包括电机齿轮、双联齿轮、左侧扑翼传动齿轮和右侧扑翼传动齿轮，其中，电机齿轮与电机和双联齿轮的大齿啮合，左侧扑翼传动齿轮与双联齿轮的小齿啮合，右侧扑翼传动齿轮与左侧扑翼传动齿轮啮合，两个曲柄分别与右侧扑翼传动齿轮和左侧扑翼传动齿轮固连。

    本发明有益效果在于：采用两段式扑翼，比单自由度扑翼机在外形和飞行机理上更加接近大型鸟类的飞行，结构简单，效率高，重量轻，承载能力更强。

附图说明

图1为现有单自由度扑翼机结构图。

图2为本发明结构示意图。

图3为本发明骨架示意图。

图4为本发明的齿轮组的传动图。

图5为本发明的传动机构示意图。

图中各附图标记为：1. 外段扑翼骨架，2. 内段扑翼骨架，3.机身，4.內段扑翼翼肋，5.外段扑翼翼肋，6.外段扑翼，7.內段扑翼，8.尾翼，9.内段撑杆，10.支杆，11.外段撑杆，12.电机齿轮，13.双联齿轮，14.右侧扑翼传动齿轮，15.左侧扑翼传动齿轮，16.曲柄，17.连杆，18.四连杆，19.机身框架支点，20.接头。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图2所示，本发明包括机身3、连接在机身3后方的尾翼8、以及机身3两侧的扑翼，所述的扑翼包括内段扑翼7和外段扑翼6，内段扑翼6、外段扑翼7均由内部的扑翼骨架及外部蒙皮构成，其中内段扑翼骨架2和外段扑翼骨架1通过转动副连接。为了提高结构的强度和扑翼的稳定性，内段扑翼7上装有内段扑翼翼肋4，外段扑翼6上装有外段扑翼翼肋5。内段扑翼7和外段扑翼6下设有与机身固定连接的内段撑杆9及外段撑杆11。内段撑杆9与外段撑杆11通过支杆10连接。