[发明专利]可调节兼自变螺距的扑翼

说明书

本发明提供了一种可调节兼自变螺距的扑翼，其通过在翼片上方设置扇动梁对其上下扇动进行控制，并通过杠杆、万向节或拉线的控制方式对翼片前方的变距轴进行控制，改变翼片扇动时的攻角，从而改变翼片的螺距，使翼片能有效地模拟鸟类和昆虫翅膀的飞行动作，在扇动时同时获得升力和推力，既可实现飞行也可实现悬停。本发明的扑翼可设置成四翼同步或错位的组合方式，也可设置成双翼加尾翼的组合方式，可应用于空中飞行器、水翼船、飞行玩具等，其能耗低，飞行效率高，机动灵活性好，在交通、军事、救灾、旅游、娱乐等领域均有广泛用途。

技术领域

本发明涉及一种飞行部件，具体是一种可调节兼自变螺距的扑翼，属于飞行器材技术领域。

背景技术

扇动双翼在辽阔的天空自由自在地翱翔，是人类古老而美好的梦想，无数人为之执着奋斗。由于鸟类和昆虫是天然的飞行动物，经过长期的进化，其飞行效率和灵活性是最高的，而目前常见的飞行器如固定翼飞机、旋翼机、直升机和滑翔机等，均不能达到像鸟类和昆虫翅膀那样的扑翼飞行方式，因此飞行效率和机动灵活性均不够理想。

据观察发现，鸟类和昆虫都有发达的翅膀，呈扇形，有长有短，昆虫多为两对，鸟类为一对且有尾翅控制平衡和方向。扇动翅膀需要力量，鸟类和昆虫的胸部都有发达的肌肉，背部却较少，这说明它们在飞行时向下扇动时用力，向上挥起时呈轻松回位状态，这种往复运动是动物飞行克服地球引力的常见方式。进一步研究表明，鸟类飞行扇动翅膀与扇动平面的角度随时变化：向下扇动时，翅膀前端向下倾斜，从而获得向上的升力和向前的推力；向上挥起时，翅膀前端向上翘起，减少阻力，迅速回位。

根据鸟类和昆虫飞行的启示，我们设计一种模拟其飞行状态的扑翼，扑翼既可绕与扇动面垂直的直向扇动轴旋转摆动，又可绕与扭动面垂直的横向变距轴旋转摆动，从而既可扇动，又可改变翼面与扇动面之间的角度。将此扑翼设置在相应的飞行器上，即可得到模拟鸟类和昆虫翅膀飞行的扑翼式飞行器。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调节兼自变螺距的扑翼，以解决现有飞行器的飞翼无法有效模拟鸟类和昆虫翅膀飞行导致飞行效率和机动灵活性较低的问题。

本发明所采取的具体技术方案如下：

一种可调节兼自变螺距的扑翼，其在机架上活动套接有直向的扇动轴，在扇动轴上活动连接有可绕扇动轴转动的横向扇动梁，在扇动梁下方设有翼片，翼片为前后窄、左右宽的长条形，扇动梁对应在翼片横向中心线的正上方，翼片的截面呈上拱的弓形，翼片顶面中部装有拉力弹簧，拉力弹簧的上端与扇动梁相连接；在扇动梁前方设有两根变距梁，两变距梁在翼片上方呈直向布置且随翼片的形状弯曲，两变距梁前端固接横向的变距轴，翼片的前缘转动连接在变距轴上，变距梁后端固接横向的扭矩轴，扭矩轴转动连接在扭矩轴支座上，扭矩轴支座固定连接在扇动梁上，由此形成一个由扭矩轴、变距梁和变距轴组成并可绕扭矩轴支座旋转的框架，采用一个操纵机构来控制此框架在扭矩轴支座上的转角，进而带动翼片攻角改变，即实现螺距改变；在扇动梁的下方铰接有一个往复驱动机构，由往复驱动机构驱动扇动梁绕扇动轴在一个夹角内上下往复转动，进而带动翼片上下往复扇动。

所述操纵机构采用杠杆式控制机构，具体方案为：将靠近扇动轴一侧的扭矩轴伸出端固接在Z形曲轴的下横杆上，上连杆的一端活动套接在Z形曲轴的上横杆上，在扇动轴上活动套接有一个滑套，滑套位于Z形曲轴的一侧，滑套由内套和外套组成，内套滑动套接在扇动轴上，外套比内套短，外套嵌装在内套外圈上并与内套外圈形成转动连接，上连杆的另一端铰接在外套上；扇动轴的下方还设有换向器，换向器由支座管、水平轴和垂直轴组成，支座管活动套接在机架上，支座管外固定连接向外支出的水平轴和垂直轴，水平轴朝前，垂直轴朝上，垂直轴顶端设有横柄，下连杆的一端活动套接在垂直轴的横柄上，另一端铰接在滑套的内套上，水平轴的端部铰接有竖直向下的操纵杆，操纵杆由相应的操纵电机控制其升降。