一种可折叠扑动翼的扑翼飞行器

1.本发明涉及扑翼飞行器技术领域。


背景技术：

2.仿生扑翼飞行器效仿了飞行生物众多优点，具有隐蔽性好、飞行效率高、噪声小、机动性能好等特点，在军事领域可以协助陆地战场作战、城市集群作战、空中隐蔽巡逻等。在民用领域可以用于机场驱鸟、森林防火监测、环境管理、交通监控、突发现场救援以及城区安保监管等任务。
3.对于大多数单段式扑动翼来说，扑动翼占用面积大，不能像四旋翼那样可通过折叠机臂来缩小整体面积从而方便携带，这个现象在大翼展扑翼上表现得尤为明显，如本文中的扑翼飞行器翼展达到了1.8m，而机身部分宽度不超过0.2m，扑动翼为单段翼，携带时必须将扑动翼拆卸下来，极为不便。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种可折叠扑动翼的扑翼飞行器，它具有便于操作、结构合理、方便户外携带等特点。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种可折叠扑动翼的扑翼飞行器，包括机身，飞行控制系统，双翼扑动机构，一对扑动翼和尾舵，双翼扑动机构包括一对扑动臂，一对扑动臂分别对称设置在双翼扑动机构的左侧与右侧，扑动翼包括翼身，扑动臂连接梁和辅梁；扑动臂连接梁设置在翼身靠近机身一侧的前端，用于与扑动臂连接，一对扑动臂通过扑动臂连接梁将一对扑动翼对称设置在双翼扑动机构的左侧与右侧；辅梁设置在翼身靠近机身一侧的后端，用于与机身铰接，以对扑动翼产生辅助支撑，双翼扑动机构通过一对扑动臂驱动一对扑动翼产生扑翼运动；一对扑动臂与一对扑动臂连接梁通过扑动翼折叠机构连接；一对辅梁与机身通过可拆卸结构铰接；扑动翼折叠机构包括折转结构和轴向锁定结构；折转结构包括两个切面圆柱体和柱体连接结构；两个切面圆柱体通过柱体连接结构连接在一起，两个切面圆柱体的内端为柱体连接端，两个柱体连接端为相互配合的斜切面，以使两个斜切面整体对应密贴在一起时，两个切面圆柱体形成同轴心的连接柱；柱体连接结构包括芯体和设置在连接柱内的芯体装配腔；芯体包括转轴和转轴定位件，转轴定位件包括设置在转轴一端的螺纹连接体和设置在转轴另一端的滑动连接体，在螺纹连接体上设有螺孔或螺纹孔，滑动连接体为与转轴同轴心的圆台体或切面球体，切面球体的切面直径小于该球体的直径，圆台体的小底面或切面球体的切面与转轴的另一端固定连接；芯体装配腔包括依次连通的芯体插入孔，滑动连接体适配腔，转轴滑配腔和螺纹
连接体适配腔；芯体插入孔与其中一个切面圆柱体的柱面贯通，用于插入芯体，经过两个切面圆柱体的斜切面中心，且与两个切面圆柱体的斜切面相垂直的线为芯体装配腔轴心线，芯体装配腔沿芯体装配腔轴心线设置，螺纹连接体适配腔用于容纳螺纹连接体，沿切面圆柱体径向设有通向螺纹连接体适配腔的螺栓安装孔，转轴滑配腔用于与转轴滑动配合，以使两个切面圆柱体通过转轴转动连接在一起，滑动连接体适配腔靠近转轴滑配腔一侧的腔壁为滑动连接体止挡壁，滑动连接体止挡壁与滑动连接体接触面滑动配合；芯体的螺纹连接体一端由芯体插入孔插入，直至滑动连接体被滑动连接体止挡壁所止挡，从而确定芯体已安装到位，螺栓通过螺栓安装孔与螺纹连接体的螺孔或螺纹孔螺纹固定连接，以配合滑动连接体止挡壁将两个切面圆柱体轴向固定连接在一起；从而使两个切面圆柱体的斜切面密贴在一起，且可以转轴为轴心相对转动，在相对转动过程中形成同轴心的连接柱或不同折转角度的连接柱；轴向锁定结构包括连接柱固定套筒和设置在一个切面圆柱体外端的连接柱固定外螺纹，连接柱固定套筒同轴心设有与连接柱固定外螺纹相适配的连接柱固定内螺纹和与连接柱相适配的柱型腔体，当两个切面圆柱体形成同轴心的连接柱时，将连接柱固定套筒与连接柱固定外螺纹旋接在一起，柱型腔体将连接柱固定，以避免两个切面圆柱体相对于转轴转动，从而避免连接柱发生折转；连接柱固定外螺纹的端部用于与其它部件固定连接，为折转结构外部连接端；未设有连接柱固定外螺纹的切面圆柱体的外端部用于与其它部件固定连接，为另一个折转结构外部连接端；两个折转结构外部连接端分别与扑动臂和扑动臂连接梁固定连接。
6.本发明进一步改进在于：一对扑动翼通过扑动翼折叠机构可折叠为翼尖朝上的竖直状态。
7.螺纹连接体为方形体，螺纹连接体适配腔为与方形体相适配的滑配腔，以使芯体在芯体装配腔内周向定位，当芯体安装到位后，螺纹连接体上的螺孔或螺纹孔正好对准螺栓安装孔，便于螺栓的安装。
8.芯体插入孔位于设有连接柱固定外螺纹的切面圆柱体上，连接柱固定外螺纹的端部与扑动臂连接梁固定连接。
9.一对辅梁与机身通过可拆卸结构铰接的具体结构为：在机身上设有铰接轴，铰接轴与机身通过螺母固定连接。在辅梁的端部设有铰接孔，铰接孔与铰接轴铰接。
10.双翼扑动机构包括扑翼驱动电机和扑动运动驱动结构；扑动运动驱动结构包括一对扑动臂，扑动臂驱动轮和一对驱动臂，一对扑动臂的内端分别与机身铰接；扑动臂驱动轮包括驱动齿轮和一对曲柄，一对曲柄对称设置在驱动齿轮的左侧和右侧，一对驱动臂的上端分别与一对扑动臂球铰连接，一对驱动臂的下端分别与一对曲柄球铰连接，以使扑动运动驱动结构呈左右对称结构；扑翼驱动电机通过齿轮传动结构驱动驱动齿轮转动，以使一对曲柄做同步偏心运动，通过一对驱动臂使一对扑动臂做对称同步扑动运动，从而使一对扑动翼做同步扑翼运动，以产生均匀升力。
11.双翼扑动机构中的齿轮传动结构包括设置在扑翼驱动电机转轴上的电机轴齿轮，一级齿轮与二级齿轮，一级齿轮与二级齿轮同轴心设置，一级齿轮的直径大于二级齿轮的直径，电机轴齿轮与一级齿轮啮合传动连接，二级齿轮与驱动齿轮啮合传动连接。
12.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：一对扑动臂与一对扑动臂连接梁通过扑动翼折叠机构连接；一对辅梁与机身通过可拆卸结构铰接；通过扑动翼折叠机构的同轴心锁定状态使扑动翼处于待飞状态；可通过扑动翼折叠机构的折转状态使扑动翼处于折叠状态，以减小扑动翼占用面积，便于携带。
13.它具有便于操作、结构合理、方便户外携带等特点。
附图说明
14.图1是可折叠扑动翼的扑翼飞行器的结构示意图；图2是扑翼飞行器的扑动翼处于折叠状态的结构示意图；图3是图1中扑动翼与双翼扑动机构及机身连接结构示意图；图4是图1中扑动翼折叠机构的装配结构示意图；图5是图4的a-a剖视图；图6是图4中芯体的结构示意图；图7是扑动翼折叠机构同轴心锁定状态下与扑动臂连接结构示意图；图8是扑动翼折叠机构折叠状态下与扑动臂连接结构示意图；图9是图8的b-b剖视图；图10是扑动翼与扑动翼折叠机构待飞状态连接结构示意图；图11是扑动翼与扑动翼折叠机构折叠状态连接结构示意图；图12是图1中双翼扑动机构的结构示意图；在附图中：1. 机身；2. 尾舵；3. 扑动臂；4. 翼身；5. 扑动臂连接梁；6. 辅梁；7. 切面圆柱体；7-1. 斜切面；8. 转轴；9. 螺纹连接体；9-1. 螺纹孔；10. 切面球体；11. 芯体插入孔；12. 滑动连接体适配腔；13. 转轴滑配腔；14. 螺纹连接体适配腔；14-1.螺栓安装孔；15. 连接柱固定套筒；16. 连接柱固定外螺纹；17. 扑翼驱动电机；18. 驱动臂；19. 驱动齿轮；20. 曲柄；21. 电机轴齿轮；22. 一级齿轮；23. 二级齿轮。
具体实施方式
15.下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
16.本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
17.由图1～12所示的实施例可知，本实施例包括机身1，飞行控制系统【pixracer mini飞控系统】，双翼扑动机构，一对扑动翼和尾舵2，双翼扑动机构包括一对扑动臂3，一对扑动臂3分别对称设置在双翼扑动机构的左侧与右侧，扑动翼包括翼身4，扑动臂连接梁5和辅梁6；扑动臂连接梁5设置在翼身4靠近机身1一侧的前端，用于与扑动臂3连接，一对扑动臂3通过扑动臂连接梁5将一对扑动翼对称设置在双翼扑动机构的左侧与右侧；辅梁6设置在翼身4靠近机身1一侧的后端，用于与机身1铰接，以对扑动翼产生辅助支撑，双翼扑动机构通过一对扑动臂3驱动一对扑动翼产生扑翼运动；一对扑动臂3与一对扑动臂连接梁5通过扑动翼折叠机构连接；一对辅梁6与机身1通过可拆卸结构铰接；
扑动翼折叠机构包括折转结构和轴向锁定结构；折转结构包括两个切面圆柱体7和柱体连接结构；两个切面圆柱体7通过柱体连接结构连接在一起，两个切面圆柱体7的内端为柱体连接端，两个柱体连接端为相互配合的斜切面7-1，以使两个斜切面7-1整体对应密贴在一起时，两个切面圆柱体7形成同轴心的连接柱；柱体连接结构包括芯体和设置在连接柱内的芯体装配腔；芯体包括转轴8和转轴定位件，转轴定位件包括设置在转轴8一端的螺纹连接体9和设置在转轴8另一端的滑动连接体，在螺纹连接体9上设有螺孔或螺纹孔9-1，滑动连接体为与转轴8同轴心的圆台体或切面球体10，切面球体10的切面直径小于该球体的直径，圆台体的小底面或切面球体10的切面与转轴8的另一端固定连接；芯体装配腔包括依次连通的芯体插入孔11，滑动连接体适配腔12，转轴滑配腔13和螺纹连接体适配腔14；芯体插入孔11与其中一个切面圆柱体7的柱面贯通，用于插入芯体，经过两个切面圆柱体7的斜切面7-1中心，且与两个切面圆柱体7的斜切面7-1相垂直的线为芯体装配腔轴心线，芯体装配腔沿芯体装配腔轴心线设置，螺纹连接体适配腔14用于容纳螺纹连接体9，沿切面圆柱体7径向设有通向螺纹连接体适配腔14的螺栓安装孔14-1，转轴滑配腔13用于与转轴8滑动配合，以使两个切面圆柱体7通过转轴8转动连接在一起，滑动连接体适配腔12靠近转轴滑配腔13一侧的腔壁为滑动连接体止挡壁，滑动连接体止挡壁与滑动连接体接触面滑动配合；芯体的螺纹连接体9一端由芯体插入孔11插入，直至滑动连接体被滑动连接体止挡壁所止挡，从而确定芯体已安装到位，螺栓通过螺栓安装孔14-1与螺纹连接体9的螺孔或螺纹孔9-1螺纹固定连接，以配合滑动连接体止挡壁将两个切面圆柱体7轴向固定连接在一起；从而使两个切面圆柱体7的斜切面7-1密贴在一起，且可以转轴8为轴心相对转动，在相对转动过程中形成同轴心的连接柱或不同折转角度的连接柱；轴向锁定结构包括连接柱固定套筒15和设置在一个切面圆柱体7外端的连接柱固定外螺纹16，连接柱固定套筒15同轴心设有与连接柱固定外螺纹16相适配的连接柱固定内螺纹和与连接柱相适配的柱型腔体，当两个切面圆柱体7形成同轴心的连接柱时，将连接柱固定套筒15与连接柱固定外螺纹16旋接在一起，柱型腔体将连接柱固定，以避免两个切面圆柱体7相对于转轴8转动，从而避免连接柱发生折转；连接柱固定外螺纹16的端部用于与其它部件固定连接，为折转结构外部连接端；未设有连接柱固定外螺纹16的切面圆柱体7的外端部用于与其它部件固定连接，为另一个折转结构外部连接端；两个折转结构外部连接端分别与扑动臂3和扑动臂连接梁5固定连接；当扑翼飞行器准备起飞时，将两个切面圆柱体7相对旋转形成同轴心的连接柱，将连接柱固定套筒15与连接柱固定外螺纹16旋接在一起，柱型腔体将连接柱固定，使一对扑动翼对称设置在双翼扑动机构的左侧与右侧；当扑翼飞行器携带时，一对辅梁6与机身1通过可拆卸结构拆分开，将连接柱固定套筒15与连接柱固定外螺纹16分离，使柱型腔体解除对连接柱的约束，将两个切面圆柱体7相对旋转形成一定程度的折转角度，使一对扑动翼处于折叠状态，以减小扑动翼占用面积，便于携带。
18.一对扑动翼通过扑动翼折叠机构可折叠为翼尖朝上的竖直状态，扑动翼的折叠角
度及折叠方向与两个斜切面7-1的倾斜角度及斜切面的朝向有关，通过计算或有限次试验即可获得，在此不再赘述。
19.螺纹连接体9为方形体，螺纹连接体适配腔14为与方形体相适配的滑配腔，以使芯体在芯体装配腔内周向定位，当芯体安装到位后，螺纹连接体9上的螺孔或螺纹孔9-1正好对准螺栓安装孔14-1，便于螺栓的安装。
20.芯体插入孔11位于设有连接柱固定外螺纹16的切面圆柱体7上，连接柱固定外螺纹16的端部与扑动臂连接梁5固定连接。
21.一对辅梁6与机身1通过可拆卸结构铰接的具体结构为：在机身1上设有铰接轴，铰接轴与机身1通过螺母固定连接。在辅梁6的端部设有铰接孔，铰接孔与铰接轴铰接。
22.双翼扑动机构包括扑翼驱动电机17【型号：tmotor at2308kv1450】和扑动运动驱动结构；扑动运动驱动结构包括一对扑动臂3，扑动臂驱动轮和一对驱动臂18，一对扑动臂3的内端分别与机身1铰接；扑动臂驱动轮包括驱动齿轮19和一对曲柄20，一对曲柄20对称设置在驱动齿轮19的左侧和右侧，一对驱动臂18的上端分别与一对扑动臂3球铰连接，一对驱动臂18的下端分别与一对曲柄20球铰连接，以使扑动运动驱动结构呈左右对称结构；扑翼驱动电机17通过齿轮传动结构驱动驱动齿轮19转动，以使一对曲柄20做同步偏心运动，通过一对驱动臂18使一对扑动臂3做对称同步扑动运动，从而使一对扑动翼做同步扑翼运动，以产生均匀升力。
23.双翼扑动机构中的齿轮传动结构包括设置在扑翼驱动电机17转轴上的电机轴齿轮21，一级齿轮22与二级齿轮23，一级齿轮22与二级齿轮23同轴心设置，一级齿轮22的直径大于二级齿轮23的直径，电机轴齿轮21与一级齿轮22啮合传动连接，二级齿轮23与驱动齿轮19啮合传动连接。