一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构

本发明涉及仿生飞行器，尤其涉及一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构。

背景技术：

1、仿生扑翼飞行器是一种旨在模拟自然界动物的扑翼动作，实现基本飞行特性的飞行器。相比于固定翼、旋翼飞行器研究，扑翼飞行器尚处于探索阶段。但扑翼飞行器以具有高飞行效率、低能耗、质量轻、体积小、成本低及操作性好等优点，在国防和民用领域应用前景非常广泛。

2、蜻蜓、蜂鸟等扑翼飞行生物具有将爬升、推进、悬停和后退功能融为一体的独特优点。仿生扑翼飞行器翅翼的运动主要是扑动和扭转。通过扑动飞行器获得升力；通过扭转实现攻角的改变，获得飞行器推力。目前扑翼飞行器多采用单自由度扑翼机构。西北工业大学设计的单曲柄双摇杆不对称扑翼结构，通过左右两连杆带动摇杆，控制两侧机翼不完全同步的扑翼动作；上海交通大学设计一种锥齿轮配合四连杆机构的扑翼结构，实现四翼的扑翼动作；德国费斯托科技公司推出一款smartbird，采用一对旋转轮实现扑翼动作。这些扑翼机构的翅翼运动仅有上下扑动，具有结构简单、重量较轻的优点，但是其仿生程度不足，飞行器气动性能也不能达到应用要求。

3、为使扑翼飞行器的气动性能得到提高，多种多自由度运动的扑翼机构得以研制出来。南京航空航天大学昂海松团队研制的七杆八铰链扑翼结构，实现扑翼动作过程中翼尖的“8”字形运动；北京航空航天大学研制的主动扭转结构，实现扑翼外端在预定较小扭转范围内的主动扭转；专利(专利公开号cn103241379a)中提出一种主动扭转扑翼，利用机械结构传动，实现预设扭转幅值与相位的扑翼主动扭转；中国科学技术大学研制的锥齿轮扑翼及翼面主动扭转的扑翼装置，在扑翼过程中可改变扑翼及扑翼面迎角幅度；

4、然而，现有技术的飞行器的机翼结构仍未能实现理想的扑动和扭转，其结构也比较复杂，这会导致整体重量较高，也不能实现飞行器滑翔，而滑翔是鸟类及蜻蜓能进行远距离飞行的重要原因。因此，针对上述现有技术问题推出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中，飞行器的机翼结构仍未能实现理想的扑动和扭转的问题，而提出的一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，包括两个对称设置的竖板，还包括：连接板，固定连接在两个所述竖板之间，其中，两个所述竖板之间固定安装有双轴电机，所述双轴电机的两个输出轴上均连接有第一短轴；长轴，转动连接在两个所述竖板的顶部，其中，所述长轴的两端均固定连接有第二短轴，两个所述第二短轴上均固定连接有连接块，两个所述连接块均通过转杆转动安装有翼板，两个所述第一短轴均通过摆动机构与翼板连接；扭转机构，设置在所述长轴与双轴电机之间，所述扭转机构用于驱动长轴往复转动。

4、为了带动翼板上下持续摆动，优选地，所述摆动机构包括固定连接在所述第一短轴轴端的短杆，所述短杆的末端与翼板的下端分别固定连接有第一球座与第二球座，其中，所述第一球座与第二球座内分别滑动套设有与其配合的第一球体与第二球体，两个所述第一球体之间通过第一连杆固定连接。

5、为了带动翼板往复扭转，进一步地，所述扭转机构包括固定安装在所述双轴电机输出轴上的曲轴，所述曲轴上转动连接有第二连杆，其中，所述长轴的外壁连接有圆盘，所述第二连杆的另一端通过第三短轴转动连接在圆盘的轴端外壁，所述第三短轴偏心设置在圆盘的轴端外壁。

6、为了使翼板可以滑翔，更进一步地，所述第一短轴与双轴电机的输出轴之间安装有第一离合器，所述圆盘与长轴之间安装有第二离合器，所述圆盘转动连接在竖板的侧壁上。

7、为了提升翼板滑翔期间的稳固性，更进一步地，所述第一短轴的外壁安装有第一制动器，所述第一制动器通过支架固定安装在竖板上，所述第二短轴的外壁安装有第二制动器，所述第二制动器固定安装在竖板上。

8、为了使翼板更贴近飞禽的翅膀，优选地，两个所述翼板的尾部均固定连接有弹性薄板。

9、为了使翼板更贴近飞禽的翅膀，进一步地，所述弹性薄板与翼板的前端后端大于其后端厚度，所述弹性薄板与翼板的截面呈梯形。

10、为了降低第一球体与第二球体受到的摩擦阻力，进一步地，所述第一球座与第二球座的内部均涂抹有润滑油。

11、为了减小第一连杆受到风阻，进一步地，所述第一连杆的轴端截面呈正圆形。

12、与现有技术相比，本发明提供了一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，具备以下有益效果：

13、1、该具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，通过第一连杆以曲柄摇杆的原理带动翼板围绕转杆作上下往复摆动，通过转杆带动翼板往复扭转，从而实现翼板的持续扭动与扑动动作，整个结构只需两个杆件和一个动力源即可实现仿生扭转扑翼动作，结构更加紧凑，具有较高的社会、经济推广价值；

14、2、该具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，通过翼板达到适合滑翔角度时，再次通过第二离合器将长轴与圆盘的连接断开即可，从而使仿生用翼板可以模拟飞禽滑翔飞行，并且操作与结构均非常简单紧凑，具有较高的社会、经济推广价值；

15、该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明通过一个动力源即可得到仿生扑翼飞行器不同的飞行动作，并且可根据飞行状况随时改变翼板攻角从而变换飞行姿态，扩展了曲柄摇杆机构在飞行器扑动中的应用，实现了飞行器的滑翔飞行，适用于各种飞行生物的结构设计，结构更加紧凑，具有较高的社会、经济推广价值。

技术特征：

1.一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，包括两个对称设置的竖板(1)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，其特征在于，所述摆动机构包括：

3.根据权利要求2所述的一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，其特征在于，所述扭转机构包括：

4.根据权利要求3所述的一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，其特征在于，所述第一短轴(4)与双轴电机(3)的输出轴之间安装有第一离合器(16)，所述圆盘(21)与长轴(5)之间安装有第二离合器(22)，所述圆盘(21)转动连接在竖板(1)的侧壁上。

5.根据权利要求4所述的一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，其特征在于，所述第一短轴(4)的外壁安装有第一制动器(18)，所述第一制动器(18)通过支架(17)固定安装在竖板(1)上，所述第二短轴(6)的外壁安装有第二制动器(23)，所述第二制动器(23)固定安装在竖板(1)上。

6.根据权利要求1所述的一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，其特征在于，两个所述翼板(8)的尾部均固定连接有弹性薄板(25)。

7.根据权利要求6所述的一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，其特征在于，所述弹性薄板(25)与翼板(8)的前端后端大于其后端厚度，所述弹性薄板(25)与翼板(8)的截面呈梯形。

8.根据权利要求2所述的一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，其特征在于，所述第一球座(12)与第二球座(14)的内部均涂抹有润滑油。

9.根据权利要求2所述的一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，其特征在于，所述第一连杆(11)的轴端截面呈正圆形。

技术总结
本发明公开了一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，属于仿生飞行器领域。一种具有滑翔功能的仿生飞行器扭转扑翼结构，包括两个对称设置的竖板，还包括：连接板，固定连接在两个所述竖板之间，其中，两个所述竖板之间固定安装有双轴电机，所述双轴电机的两个输出轴上均连接有第一短轴；长轴，转动连接在两个所述竖板的顶部，其中，所述长轴的两端均固定连接有第二短轴；本发明可以通过一个动力源得到仿生扑翼飞行器不同的飞行动作，可根据飞行状况随时改变翼板攻角从而变换飞行姿态，扩展了曲柄摇杆机构在飞行器扑动中的应用，实现了飞行器的滑翔飞行，适用于各种飞行生物的结构设计，结构更加紧凑，具有较高的社会、经济推广价值。

技术研发人员：杜强,薛世钦,王娜,李松霖,李佳俊
受保护的技术使用者：西华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1