一种锥形旋转扑翼推力生成装置制造方法
【专利摘要】一种锥形旋转扑翼推力生成装置，属飞行器【技术领域】。它由主轴、转臂、翼片、翼轴、翼轴定位器、导向杆和导向器组成；转臂与主轴垂直固连，翼轴与转臂成锐角连接，翼轴穿过翼轴定位器定位，翼轴与翼片相连，导向杆通过其U形叉的开口端的销轴与翼片活连，导向杆的圆杆穿过导向器。在发动机的驱动下，翼片作锥形旋转，扑动空气产生推力，效率较高，且方便调整推力方向，用作飞行器的推力装置。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 一种锥形旋转扑翼推力生成装置，属飞行器【技术领域】，尤其涉及一种用于飞行器 的推力装置。 一种锥形旋转扑翼推力生成装置
【背景技术】
[0002] 传统的扑翼飞行器是靠曲轴连杆机构驱动扑翼，扑翼上下扑动而产生推力，其效 率较低，不方便调整推力方向，且对扑翼材料的疲劳强度要求较高。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服传统扑翼飞行器推力装置的上述缺陷，发明一种用于飞行器 的效率较高的锥形旋转扑翼推力生成装置。
[0004] 一种锥形旋转扑翼推力生成装置，由主轴、转臂、翼片、翼轴、翼轴定位器、导向杆 和导向器组成。主轴的一端通过滚动轴承与飞行器机身相连，转臂的一端与主轴的另一端 垂直固连，转臂的另一端与翼轴的一端固连，翼轴与转臂的夹角为锐角，翼轴、转臂和主轴 处于同一平面内；翼轴的另一端通过滚动轴承与翼片相连于翼片的前缘处，翼轴与翼片前 缘平行，翼片能绕翼轴灵活转动；翼片的靠近转臂的端面即翼片的根部端面与翼片的前缘 垂直。翼轴定位器在翼片和转臂之间，翼轴穿过翼轴定位器并被翼轴定位器套住，翼轴能绕 翼轴定位器中心转摆，但不能作轴向移动。导向杆由圆杆、U形叉和销轴组成，圆杆的一端 与U形叉的封闭端固连，圆杆与U形叉连成一条直线，导向杆通过其U形叉的开口端安装的 与圆杆垂直的销轴与翼片活连于翼片的根部并靠近翼轴处，销轴垂直过翼片前缘和后缘的 平面，U形叉厚度方向的净空距离足够确保夹着的翼片能在U形叉内灵活地作翼片平面方 向的摆动。导向器由直线轴承固定镶入关节轴承中而构成；导向器通过其关节轴承的外壳 与飞行器的机身相连。圆杆的另一端穿过导向器的直线轴承，圆杆能在直线轴承中灵活地 作往复直线运动，圆杆能绕导向器的中心灵活转摆。组成导向杆的U形叉有足够的长度，以 确保翼片整个转动过程不会被卡住；圆杆有足够的长度以确保在翼片整个转动过程中圆杆 不脱出导向器；导向器尽可能靠近翼轴定位器安装，但应确保在翼片整个转动过程中翼片 和U形叉不会碰触到导向器；主轴和翼轴定位器分别在转臂旋转平面的两侧，翼轴定位器 在主轴的延长线上，导向器与翼轴定位器在转臂旋转平面的同一侧；导向器到转臂旋转平 面的距离大于翼轴定位器到转臂旋转平面的距离。
[0005] 为减小空气的阻力，提高升阻比，提高扑动效率，翼片的翼型采用上凸下平型或上 凸下凹型。
[0006] 该一种锥形旋转扑翼推力生成装置的工作原理是：发动机的动力经减速后传递给 主轴，主轴转动带动转臂旋转，转臂带动翼轴转动，在翼轴的牵引下翼片转动，由于导向杆 和导向器的限制，导向器始终处于过翼片前缘和后缘的平面内或附近，翼片旋转时其攻角 在一个工作周期即旋转一圈内会发生有规律的变化，符合高升力机制，有利于产生推力。由 于导向器接近翼轴定位器安装，在一个周期内，翼片下扑产生的效果远大于上扑，产生升力 的效率较高。改变转速会改变推力的大小，推力的方向是通过改变导向器与主轴的相对高 度来实现的。由于翼轴与转臂的夹角为锐角，且受翼轴定位器的限制，在翼轴定位器的左右 两侧，翼轴的旋转轨迹为锥形，仅需较短的转臂，翼片的扑动范围较大，效率高，该结构简单 紧凑，结构重量轻；由于翼片作锥形圆周转动，转速较高，能产生较大的推力，且对材料的疲 劳强度要求不高。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是本发明一种锥形旋转扑翼推力生成装置的示意图。
[0008] 图中，卜主轴，2-转臂，3-翼轴定位器，4-翼轴，5-翼片，6-导向杆，61_圆杆，62-U 形叉，63-销轴，7-导向器，71-直线轴承，72-关节轴承；主轴1处带箭头的圆弧表示主轴1 的旋转方向。
【具体实施方式】
[0009] 现结合附图1举例对本发明加以说明：一种锥形旋转扑翼推力生成装置，由主轴 1、转臂2、翼片5、翼轴4、翼轴定位器3、导向杆6和导向器7组成。主轴1的一端通过滚动 轴承与扑翼飞行器机身相连，转臂2的一端与主轴1的另一端垂直固连，转臂2的另一端与 翼轴4的一端固连，翼轴4与转臂2的夹角α在30°飞0°之间，翼轴4、转臂2和主轴1 处于同一平面内；翼轴1的另一端通过滚动轴承与翼片5相连于翼片5的前缘处，翼轴4与 翼片5前缘平行，翼片5能绕翼轴4灵活转动；翼片5的靠近转臂2的端面即翼片5的根部 端面与翼片5的前缘垂直。翼轴定位器3是一个旋转轴承（swivelbearing),翼轴定位器3 在翼片5和转臂2之间，翼轴4穿过翼轴定位器3并被翼轴定位器3套住，翼轴4能绕翼轴 定位器3中心转摆，转摆的最大锥度大于120°，但不能作轴向移动。导向杆6由圆杆61、U 形叉62和销轴63组成；圆杆61的一端与U形叉62的封闭端固连，圆杆61与U形叉62连 成一条直线，导向杆6通过其U形叉62的开口端安装的与圆杆61垂直的销轴63与翼片5 活连于翼片5的根部并靠近翼轴4处，销轴63垂直过翼片5前缘和后缘的平面，U形叉62 厚度方向的净空距离足够确保夹着的翼片5能在U形叉62内灵活地作翼片5平面方向的 摆动。导向器7由直线轴承71固定镶入关节轴承72中而构成；导向器7通过其关节轴承 72的外壳与扑翼飞行器的机身相连。圆杆61的另一端穿过导向器7的直线轴承71，圆杆 61能在直线轴承71中灵活地作往复直线运动，圆杆61能绕导向器7的中心灵活转摆。组 成导向杆6的U形叉62有足够的长度，以确保翼片5整个转动过程不会被卡住；圆杆61有 足够的长度以确保在翼片5整个转动过程中圆杆61不脱出导向器7 ;导向器7尽可能靠近 翼轴定位器3安装，但应确保在翼片5整个转动过程中翼片5和U形叉62不会碰触到导向 器7 ;主轴1和翼轴定位器3分别在转臂2旋转平面的两侧，翼轴定位器3在主轴1的延长 线上，导向器7与翼轴定位器3在转臂2旋转平面的同一侧；导向器7到转臂2旋转平面的 距离在翼轴定位器3到转臂2旋转平面的距离的1. 3倍~2. 5倍之间。
[0010] 为减小空气的阻力，提高升阻比，提高扑动效率，翼片5的翼型采用上凸下平型或 上凸下凹型。
[0011] 该一种锥形旋转扑翼推力生成装置的工作原理是：发动机的动力经减速后传递给 主轴1，主轴1转动带动转臂2旋转，转臂2带动翼轴4转动，在翼轴4的牵引下翼片5转 动，由于导向杆6和导向器7的限制，导向器7始终处于过翼片5前缘和后缘的平面内或附 近，翼片5旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内会发生有规律的变化，符合高升力 机制，有利于产生推力。翼片5旋转一周时其攻角具体变化过程为：假设导向器7与主轴 1处于同一水平面，此时导向器7与主轴1的相对高度为零，假设翼片5旋转的起始位置为 翼片5最靠近导向器7的位置，此时翼片5的攻角为负90°，随着翼轴4的转动牵引，翼片 5向上运动，攻角的绝对值迅速减小到0°，此时导向杆6在过主轴1的水平面的上方与翼 轴4的旋转圆锥相切，而后翼轴4继续旋转，翼片5的攻角由0°较慢地变为90°，此时导 向杆6水平，翼片5远离导向器7,随着翼轴4的继续牵引，翼片5向下运动，攻角由90°较 慢地变为0°，此时导向杆6在过主轴1的水平面的下方与翼轴4的旋转圆锥相切，随着翼 轴4的继续旋转，翼片5的攻角由0°迅速变成负90°，此时回到起始位置，完成一个旋转 周期。由于导向器7接近翼轴定位器3安装，在一个周期内，翼片5下扑产生的效果远大于 上扑，产生升力的效率较高。改变转速会改变推力的大小，推力的方向是通过改变导向器7 与主轴1的相对高度来实现的。由于翼轴4与转臂2的夹角为锐角，且受翼轴定位器3的 限制，在翼轴定位器3的左右两侧，翼轴4的旋转轨迹为锥形，仅需较短的转臂2,翼片5的 扑动范围较大，效率高，该结构简单紧凑，结构重量轻；由于翼片5作锥形圆周转动，转速较 高，能产生较大的推力，且对材料的疲劳强度要求不高。
[0012] 成对地使用该发明装置在飞行器上能产生较大的推力。
【权利要求】
1. 一种锥形旋转扑翼推力生成装置，其特征在于：由主轴（1)、转臂（2)、翼轴定位器 (3)、翼轴（4)、翼片（5)、导向杆（6)和导向器（7)组成；转臂（2)的一端与主轴（1)垂直固 连，转臂（2)的另一端与翼轴（4)固连，翼轴（4)与转臂（2)的夹角为锐角，翼轴（4)、转臂 (2) 和主轴（1)处于同一平面内；翼轴（1)通过滚动轴承与翼片（5)相连于翼片（5)前缘处， 翼轴（4)与翼片（5)前缘平行；翼轴定位器（3)在翼片（5)和转臂（2)之间，翼轴（4)穿过 翼轴定位器（3)并被翼轴定位器（3)套住；导向杆（6)由圆杆（61 )、U形叉（62)和销轴（63) 组成，圆杆（61)的一端与U形叉（62)的封闭端固连，导向杆（6)通过其U形叉（62)的开口 端安装的与圆杆（61)垂直的销轴（63)与翼片（5)活连于翼片（5)的根部并靠近翼轴（4) 处，销轴（63)垂直过翼片（5)前缘和后缘的平面；导向器（7)由直线轴承（71)固定镶入关 节轴承（72)中而构成；圆杆（61)的另一端穿过导向器（7)的直线轴承（71);主轴（1)和翼 轴定位器（3)分别在转臂（2)旋转平面的两侧，导向器（7)与翼轴定位器（3)在转臂（2)旋 转平面的同一侧；导向器（7)到转臂（2)旋转平面的距离大于翼轴定位器（3)到转臂（2)旋 转平面的距离。
2. 根据权利要求1所述的一种锥形旋转扑翼推力生成装置，其特征在于：翼轴（4)与转 臂（2)的夹角（α)在30°?60°之间。
3. 根据权利要求1所述的一种锥形旋转扑翼推力生成装置，其特征在于：翼片（5)的翼 型采用上凸下平型或上凸下凹型。
4. 根据权利要求1所述的一种锥形旋转扑翼推力生成装置，其特征在于：翼轴定位器 (3) 是一个旋转轴承。
5. 根据权利要求1所述的一种锥形旋转扑翼推力生成装置，其特征在于：导向器（7)到 转臂（2)旋转平面的距离在翼轴定位器（3)到转臂（2)旋转平面的距离的1.3倍~2. 5倍之 间。
【文档编号】B64C33/02GK203864999SQ201420282418
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】王志成 申请人:佛山市神风航空科技有限公司