[发明专利]一种微型扑翼机的机翼

说明书

技术领域

本发明涉及一种机翼，尤其是一种扑翼机的机翼。

背景技术

微型扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器，它具有体积小、重量轻、隐蔽性好，使用灵活、效率高等优势，如果搭载传感器和相关的数据传输和飞行控制系统，形成微型扑翼无人机平台，就会具有广阔的应用前景。围绕这一课题，各国已研制出可控飞行的扑翼飞行器，其中较成功的有美国Aero Vironment公司与加利福尼亚大学合作的“Microbat”以及荷兰Delft大学的“Delfly”等，但其性能距离实用化还有较大的差距，这主要体现为飞行时间有限，有效载荷小，操纵控制难度大等方面。究其原因，扑翼飞行器机翼的气动效率低、功率消耗大、可靠性差是相当重要的因素。

目前已经实现飞行的扑翼机多采用平板翼型机翼，研究表明，这类机翼的升力系数较小，为了产生足够的升力需要较大的迎角，这就增大了阻力，升阻比较小，导致气动效率低，影响扑翼机的整体性能。

中国专利公开号CN100467347C，公开日2009年3月11日，发明创造的名称为一种两段式微型扑翼飞机机翼，该申请案公开了一种微型扑翼飞机的机翼，分为内外两段，外翼段为平面翼型，内翼段为弧度翼型，外翼段有前主梁和斜梁，内翼段有互相平行的前主梁和尾梁。其不足之处是，内翼段与外翼段外形和结构刚度变化较为突然，易造成结构破坏，可靠性差，机翼整体气动效率也会降低。

近年来，为了提高扑翼机机翼的气动效率，出现了一些采用机构对翼的形状进行被动或主动改变的扑翼飞机机翼，这类机翼的结构比较复杂，具有较大的重量和转动惯量，增加了扑翼驱动系统的功耗，降低了扑翼飞机的寿命和可靠性；实现形状改变与扑动的配合需要精准的控制，增加了扑翼飞机控制的难度。

中国专利公开号CN201217500Y，公开日2009年4月8日，发明创造的名称为仿生飞行器机翼，该申请案公开了一种板状结构机翼，贯穿机翼上下表面有减阻孔，减阻孔内通过叶片轴铰接叶片。叶片可在机翼上下扑动时，被动地或由机构操控主动的进行开合运动，达到减阻增升的目的。其不足之处是，叶片及其机构会增加机翼的重量和转动惯量，增加扑动所需动力，减少扑动机构和机翼本身的寿命；叶片开合需要与扑动位置配合，增加控制难度。

中国专利公开号CN2918218Y，公开日2007年7月4日，发明创造名称为可折两段式扑翼机机翼。该申请案公开了一种可折为两段式的扑翼机机翼，分为可对折的内翼段和外翼段，由传动曲轴和拉杆配合，在机翼上下扑动的同时产生内外翼段的相对折叠运动，模拟海鸥等鸟类飞行时的扑翅状态。其不足之处是，曲轴、拉杆结构的强度和重量矛盾尖锐，难以同时具备足够强度并且轻量化，这就导致机翼寿命下降，可靠性差。

中国专利公开号CN101492094A，公开日2009年7月29日，发明创造名称为一种能够单向弯曲的微型扑翼机的扑翼。该申请案公开了一种能够单向弯曲的扑翼，其展向梁断开为两段，在断开处上下表面分别固定可伸缩的弹性材料和可单向变形的连接片，实现下扑时扑翼完全展开，上扑时扑翼部分折叠的效果。其不足之处是，折叠效果完全由弹性材料在气动力的作用下被动产生，当扑翼扑动频率较高时，折叠效果会受到相当程度的削弱；弹性材料的老化和寿命直接影响扑翼整体的性能和寿命。

发明内容

为了克服现有技术机翼气动效率低，结构刚度分布不合理，可靠性差的不足，本发明提供一种微型扑翼机的机翼，能够提高扑翼机机翼的气动效率，简化机翼结构，提高机翼可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括主梁、辅助梁、翼肋和蒙皮。所述主梁平直，五根翼肋的前缘点固定在主梁上，由主梁根部开始，占据主梁展向长度的三分之二至五分之四。

1号翼肋、2号翼肋和3号翼肋垂直于主梁，4号翼肋和5号翼肋与主梁梢部方向成锐角；1号翼肋、2号翼肋和3号翼肋弦长相等，4号翼肋和5号翼肋的弦长依次减小，均短于1号翼肋，形成的机翼平面形状为翼尖后缘切角，展弦比6～8，前缘为主梁中心线、根部为1号翼肋弦线，后缘根部一侧为1号翼肋和3号翼肋的后缘点构成的直线，从3号翼肋开始到主梁梢部的部分为二次样条曲线，其在3号翼肋后缘点同1号翼肋和3号翼肋后缘点构成的直线相切，依次连接4号翼肋后缘点、5号翼肋后缘点和主梁梢部端点。

1号翼肋、2号翼肋和3号翼肋的翼型均采用薄翼型，5号翼肋平直，4号翼肋为前两者的过渡翼型。

辅助梁呈弧形，外缘点固定于主梁梢部端点和5号翼肋后缘点之间的主梁上，根部通过号翼肋后半部分，其弧度保证辅助梁与五根翼肋对应位置接触并固定。