[发明专利]扑翼机飞行器弹簧蓄能装置及其蓄能方法

说明书

本发明提供了一种扑翼机飞行器弹簧蓄能装置及其蓄能方法，该装置同侧的机翼活动铰接点与机身固定铰接点之间分别通过二型弹簧连接，两侧的机翼活动铰接点以及机身固定铰接点与中央固定铰接点之间分别通过一型弹簧连接。机翼结构位于最高点时，一型弹簧和二型弹簧均达到最大拉伸状态，机翼结构下扑时弹簧释放能量，上扑时弹簧积蓄能量，机翼结构位于最低点时，一型弹簧和二型弹簧处于自然状态。本发明可以提高扑翼飞行器的能量相率，并且平衡每个扑动周期电机功率输出与齿轮齿面载荷，延长使用寿命。

技术领域

本发明涉及飞行器领域，具体是一种扑翼机飞行器弹簧蓄能装置及其蓄能方法。

背景技术

目前大部分扑翼飞行器是利用齿轮传动，将机械能传递到机翼，使机翼扑动产生推力和升力，保证飞机飞行。传动齿轮联动机翼，带动机翼进行上扑与下扑循环运动，产生持续的动力。齿轮在带动机翼下扑时是主要的动力输出过程，产生充足的推力和升力，上扑过程是恢复行程，为下一个下扑做功行程做准备动作。所以扑翼飞行器每一个扑动周期功率输出是波动的。扑翼飞行器是模仿了鸟类的飞行动作，而鸟类的每个部分的肌肉所负责的功能是不同的，鸟类的胸肌是最健壮的肌肉，主要负责翅膀的向下扑动，而翅膀上的小肌肉群是负责翅膀上扑做恢复动作的。而当下的扑翼飞机主要靠单一的动力带动齿轮联动机翼上下扑动，所以能量效率远远低于鸟类飞行，同时机械零件寿命也因为负载的波动大大缩减。由于扑翼飞行器机翼下扑行程负载远大于上扑行程，所以在机翼下扑时，电机会在上扑转下扑的瞬间明显的减速，齿轮受载急剧增加很容易造成齿轮跳齿的情况，很容易造成单个齿面的损坏和机翼姿态的不对称，最后导致坠机事故。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种扑翼机飞行器弹簧蓄能装置，可以提高扑翼飞行器的能量相率，并且平衡每个扑动周期电机功率输出与齿轮齿面载荷，延长使用寿命。

本发明提供了一种扑翼机飞行器弹簧蓄能装置，包括位于机身中部的机架框，机架框中穿入有若干机身纵梁，机架框两侧上方通过活动摇臂连接机翼结构，机架框内部设置有控制机翼结构运动的动力齿轮，动力齿轮两侧的传动杆分别与该侧的机架框以及活动摇臂铰接，该铰接点记为机翼活动铰接点。同侧的机翼活动铰接点与机身侧下方的纵梁之间设置有二型弹簧，二型弹簧两端分别与机翼活动铰接点以及机身侧下方的纵梁铰接；机翼活动铰接点与机身中央的纵梁之间设置有第一一型弹簧，第一一型弹簧两端分别与机翼活动铰接点以及机身中央的纵梁铰接；机身侧下方的纵梁以及机身中央的纵梁之间设置有第二一型弹簧，第二一型弹簧分别与两端的纵梁铰接。

进一步改进，所述的机翼结构位于最高点时，第一一型弹簧和二型弹簧均达到最大拉伸状态，机翼结构下扑时第一一型弹簧和二型弹簧释放能量，上扑时第一一型弹簧和二型弹簧积蓄能量，机翼结构位于最低点时，第一一型弹簧和二型弹簧处于自然状态。

本发明还提供了一种翼机飞行器弹簧蓄能装置的蓄能方法，包括以下步骤：

1）机翼结构位于最高点时，第一一型弹簧和二型弹簧达到最大拉伸状态；

2）机翼结构向下扑动时，第一一型弹簧和二型弹簧积蓄的弹性势能释放，辅助电机做功；第一一型弹簧此时的拉力方向与传动齿轮上的传动杆所受载荷方向相反，第一一型弹簧的拉力方向克服一部分机翼传递给齿轮的力，保证齿轮的传动平稳，减少下扑齿轮齿面载荷；

3）机翼结构位于最低点时，第一一型弹簧和二型弹簧处于自然状态；

4）机翼结构向上扑动时，第一一型弹簧和二型弹簧积蓄弹性势能。。

本发明有益效果在于：

1、可以提高扑翼飞行器的能量相率，增加机翼下扑的动能。

2、平衡每个扑动周期电机功率输出与齿轮齿面载荷，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。