[发明专利]翼梢开缝的仿生扑动翼

摘要

本发明提供一种翼梢开缝的仿生扑动翼，包括主梁(7)、斜梁(8)、翼肋、薄膜蒙皮(9)和羽毛蒙皮(6)；主梁(7)、斜梁(8)和翼肋构成扑动翼的结构主框架；靠近翼根的框架单元上方覆盖薄膜蒙皮(9)；靠近翼梢的框架单元为由主梁梢部段、斜梁梢部段和第n翼肋根部段围成的三角形框架；第n翼肋的朝向翼梢的外侧覆盖若干根鸟类羽毛作为羽毛蒙皮(6)，羽毛蒙皮(6)的前缘呈后掠状，后缘呈开缝状；羽毛蒙皮(6)的外缘与薄膜蒙皮(9)形成弧形过渡。具有以下优点本发明提供的翼梢开缝的仿生扑动翼，能够控制翼尖涡的强度和方向，提高扑动翼的气动效率，从而提高飞行能力，且重量轻、可靠性高。

主权项

一种翼梢开缝的仿生扑动翼，其特征在于，包括主梁(7)、斜梁(8)、翼肋、薄膜蒙皮(9)和羽毛蒙皮(6)；其中，所述翼肋包括n根，n为大于等于2的自然数；各根翼肋按从翼根向翼梢方向排列，且其前缘点均固定在所述主梁(7)；将从翼根向翼梢方向排列的各根翼肋依次记为第1翼肋、第2翼肋…第n翼肋，第n翼肋与所述主梁(7)的固定点与所述主梁(7)的梢部端点不重合；所述斜梁(8)的外缘点固定于所述主梁(7)的梢部端点，所述斜梁(8)的根部通过所述第1翼肋的后半部分，所述斜梁(8)与各根所述翼肋在相交位置均连接固定；所述主梁(7)、所述斜梁(8)和n根翼肋构成扑动翼的结构主框架；对于所述结构主框架，以所述第n翼肋为分界，区分为靠近翼根的框架单元和靠近翼梢的框架单元；所述靠近翼根的框架单元上方覆盖所述薄膜蒙皮(9)；所述靠近翼梢的框架单元为由主梁梢部段、斜梁梢部段和第n翼肋根部段围成的三角形框架；所述第n翼肋的朝向翼梢的外侧覆盖若干根鸟类羽毛作为羽毛蒙皮(6)，羽毛蒙皮部分形成了仿生开缝的效果，扑动过程中允许一定的气流通过，可改变扑动过程产生的翼尖涡的强度及方向，有效减少飞行的阻力，即增加扑翼飞行的推力，同时提高扑动翼的仿生度；其中，各根鸟类羽毛布置形状呈扇形，各根鸟类羽毛的根部与所述三角形框架中的主梁梢部段固定，所述鸟类羽毛与三角形框架中的斜梁梢部段在相交位置也连接固定；所述羽毛蒙皮(6)的前缘呈后掠状，后缘呈开缝状；所述羽毛蒙皮(6)的外缘与所述薄膜蒙皮(9)形成弧形过渡；第1翼肋、第2翼肋…第n‑1翼肋均垂直于主梁；第n翼肋与主梁梢部方向成锐角；第1翼肋、第2翼肋…第n‑1翼肋长度相等,第n翼肋的长度小于第1翼肋的长度，从而形成机翼平面向梢部方向弧形扩展；主梁(7)平直，从根部开始，n根翼肋占据主梁展向长度的70％～90％；所述主梁(7)的刚度大于所述斜梁(8)的刚度；所述斜梁(8)的刚度大于各根翼肋的刚度，以在扑动过程中产生一定的结构变形；翼肋的刚度最小，以在扑动过程中产生一定的结构变形；第n翼肋的刚度大于等于其他n‑1根翼肋的刚度，进而有助于产生推力；其中，n为5；其中，第1翼肋、第2翼肋…第n‑1翼肋为具有弯度的翼肋时，所述斜梁(8)在对应位置也具有弧度，进而保证所述斜梁(8)与第1翼肋、第2翼肋…第n‑1翼肋均具有相交点；所述第n翼肋平直，与主梁(7)外侧夹角70°；具体的，翼梢开缝的仿生扑动翼，包括1号翼肋(1)、2号翼肋(2)、3号翼肋(3)、4号翼肋(4)、5号翼肋(5)、羽毛蒙皮(6)、主梁(7)、斜梁(8)、薄膜蒙皮(9)；对于右扑动翼，在实施过程中，1号翼肋(1)、2号翼肋(2)、3号翼肋(3)、4号翼肋(4)、5号翼肋(5)、主梁(7)、斜梁(8)为碳纤维增强树脂基复合材料杆件，展弦比取为6，1～4号翼肋长度为10cm，单扑动翼展长为28cm，主梁(7)长度为20cm；主梁(7)平直，为2mm直径，五根翼肋1～5的直径为1mm，前缘点固定在主梁(7)上，1～4号翼肋垂直于主梁(7)，5号翼肋与主梁(7)的外段呈70°；1～4号翼肋的长度为10cm，5号翼肋的长度为9.7cm，1～4号翼肋有8％的弯度，5号翼肋平直；1～4号翼肋的间隔为4cm，5号翼肋(5)与4号翼肋(4)在主梁上的距离为3cm；斜梁(8)直径为1.5mm，具有弯度，保证与各条翼肋连接维持形状；主梁与1～5号翼肋、斜梁与1～5号翼肋、主梁与斜梁的外端，均采用浸润胶水的芳纶纤维捆绑；完成了主框架后，使用聚酯薄膜蒙皮覆盖5号翼肋与斜梁(8)包覆的内部，用粘接剂连接；再用羽毛蒙皮覆盖5号翼肋的外侧部分，羽毛蒙皮使用了白色鸭的初级飞羽6根，呈扇形均匀分布，最外侧一根羽毛与主梁外侧的角度为30°，最内侧一根羽毛与5号翼肋(5)平行且略有重叠，每根羽毛的根部均与主梁与斜梁连接，以增强稳固性；主梁与斜梁的根部均超出1号翼肋一定长度，以连接扑翼机的驱动机构或机身；此时，右侧扑动翼制作完成；左侧扑动翼的制作流程同右侧翼。