[发明专利]带有固定翼的叶片可转卧式单轮式动翼飞行器

说明书

本发明公开了一种带有固定翼的叶片可转卧式单轮式动翼飞行器，包括轮式动翼、传动机构、凸轮、旋转轴、减速器、电动机、机身框架、固定翼、舵机和配重，设置在机身框架上的电动机通过减速器减速后带动旋转轴连续旋转，旋转轴轴线方向与飞行器纵向对称面垂直，轮式动翼固定连接在旋转轴上，传动机构连接轮式动翼和设置在机身框架上的凸轮，轮式动翼包括旋转框架，以及安装在旋转框架内的可转动的叶片，凸轮和传动机构用于控制叶片的转动和复位，机身框架上设置有固定翼用于产生升力，机身框架设置有舵机用于控制飞行方向，机身框架设置有配重用于保持机身左右平衡。本发明可广泛应用于低雷诺数飞行的各类小型飞行器中。

技术领域

本发明涉及可动翼飞行器和飞行机器人领域，特别是一种带有固定翼的叶片可转卧式单轮式动翼飞行器。

背景技术

飞行器飞行方式有固定翼、旋翼和扑翼三种飞行类型，旋翼和扑翼都属于可动翼。

扑翼飞行是自然界飞行生物采用的飞行方式，主要利用双翅的上下扑动同时产生升力和推力，其主要特点是将举升、悬停和推进功能基于一体，同时具有很强的机动性和灵活性，更适合于执行绕过障碍物等的飞行。对于小尺寸和低速飞行状态的飞行器，属于低雷诺数下飞行，扑翼产生的非定常升力比固定翼的定常升力大得多；从推力方面来看，扑翼推进效率比螺旋桨推进效率高。目前扑翼飞行器研究主要集中在模拟大自然中飞行生物的飞行姿态设计各种扑翼机构。但这些扑翼机构的共同问题是总体气动效率偏低，甚至低于同尺度的固定翼微型飞行器。扑翼飞行器总体效率低下的主要原因是目前研究中大多是简单的仿造鸟类或昆虫翅膀的外形和扑动运动，却很难实现飞行生物扑翼上下扑动过程中利用翼翅自身姿态和结构的改变减小空气阻力并产生非定常气动力，由此产生的气动效率较低问题严重制约了扑翼式飞行器的普及应用。

旋翼飞行是以旋翼(包括螺旋桨)的拉力提供飞行器的升力，飞行器的前进拉力来源于旋翼矢量的小角度偏转所产生的水平分量。目前发展迅速的多旋翼小型飞行器的姿态控制和水平运动是靠多旋翼的差动拉力来实现的。旋翼飞行器的特点是具有垂直起降和空中悬停功能，并具有在比较小的区域中飞行的能力。但由于旋翼飞行器的旋翼相对于其旋翼中心轴是不动的，因此前进阻力较大，所以能量消耗大，气动效率偏低，大功率长航时飞行较为困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种非常显著的减小扑翼型和旋翼型飞行器飞行阻力大、提升气动效率的带有固定翼的叶片可转卧式单轮式动翼飞行器，以解决现有技术中存在的上述问题。

实现本发明目的的技术解决方案是：提供一种带有固定翼的叶片可转卧式单轮式动翼飞行器，包括轮式动翼、传动机构、凸轮、旋转轴、减速器、电动机、机身框架、固定翼、舵机和配重，设置在所述机身框架上的所述电动机通过设置在所述机身框架上的所述减速器减速后带动所述旋转轴连续旋转，所述旋转轴轴线方向与飞行器纵向对称面垂直，所述轮式动翼固定连接在所述旋转轴上，所述传动机构连接所述轮式动翼和设置在所述机身框架上的所述凸轮；所述轮式动翼包括旋转框架，以及安装在所述旋转框架内的可转动的叶片，所述凸轮和所述传动机构用于控制所述叶片的转动和复位；所述机身框架上设置有所述固定翼用于产生升力；所述机身框架后端设置有舵机用于控制飞行器方向；所述机身框架设置有所述配重用于保持飞行器左右平衡。

进一步的是，所述旋转框架上设置有中心孔和直梁，所述直梁的方向与所述中心孔的轴线平行，所述直梁上开有叶片安装孔，所述叶片安装孔的轴线与所述中心孔的轴线正交；所述叶片包括相对设置的叶片迎风面、叶片背风面以及设置在所述叶片上的叶片转轴，所述叶片迎风面与所述叶片背风面平行且都与所述叶片转轴的轴线平行；所述叶片转轴插装在所述叶片安装孔内且可转动；所述旋转轴连接所述中心孔和所述减速器，所述电动机的输出轴安装在所述减速器输入孔内。