CN113232856A - 一种被动变形扑翼结构 - Google Patents

Abstract

一种被动变形扑翼结构，包含内翼和外翼，内翼和外翼转动连接，限向机构设置在外翼与内翼之间，以防止外翼飞扑时向上折叠，所述外翼上具有外翼柔性区，该外翼柔性区在飞扑时受到气动力和惯性力共同作用产生扭转变形，提供飞行的推力。本发明通过改良扑翼的结构，减少飞行能量损耗，提升了扑翼飞行器续航能力。

Description

一种被动变形扑翼结构

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，涉及扑翼飞行器中的新型扑翼，具体涉及一种被动变形扑翼结构。

背景技术

面对日益复杂多样化的飞行环境与应用领域，拥有良好机动性和灵活性的仿生扑翼飞行器越来越受到人们的追捧，而随着新材料技术、先进制造技术、微电子技术、新能源技术的高速发展，扑翼飞行器的发展非常迅猛。扑翼结构作为扑翼飞行器最重要的部件之一，至今，人们设计出很多种结构的扑翼，绝大多数都是主动变形结构，这样的好处是扑动按照一定的轨迹进行，但是，这样会增加扑翼飞行器的控制电机数量、样机重量和能量损耗，降低扑翼飞行器续航能力。

发明内容

本发明为克服现有技术，提供一种被动变形扑翼结构，该扑翼结构通过改良扑翼的结构，达到提升扑翼飞行器续航能力和飞行时间的效果。

一种被动变形扑翼结构，包含内翼和外翼，内翼和外翼转动连接，限向机构设置在外翼与内翼之间，以防止外翼飞扑时向上折叠，所述外翼上具有外翼柔性区，该外翼柔性区在飞扑时受到气动力和惯性力共同作用产生扭转变形，提供飞行的推力。

本发明相比现有技术的有益效果是：

相对于主动变形的扑翼结构，二级被动变形的扑翼结构可以减少了控制电机数量、样机重量和飞行能量损耗，结构简单稳定，扑翼在下扑阶段，外翼与内翼展平，有效面积达到最大，利于翅膀产生升力和推力；扑翼在上扑阶段，外翼向内侧折叠一定角度，减少空气阻力，减少能量损耗。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：

附图说明

图1为从正面看的本发明立体结构示意图；

图2为去掉外翼柔性区域的蒙皮的立体结构示意图；

图3为从背面看的本发明立体结构示意图；

图4为图1的A向视图。

具体实施方式

如图1-图4所示，一种被动变形扑翼结构，包含内翼1和外翼2，内翼1和外翼2转动连接，限向机构3设置在外翼2与内翼1之间，以防止外翼2飞扑时向上折叠，所述外翼2上具有外翼柔性区4，该外翼柔性区4在飞扑时受到气动力和惯性力共同作用产生扭转变形，提供飞行的推力。

扑翼驱动机构作用于内翼1，故内翼1为主动运动；内翼1与外翼2通过铰链5与限向机构3连接，外翼2随内翼1的运动而运动，故外翼2为被动变形；扑翼扑动过程中，外翼柔性区受到气动力的作用，其发生扭转变形，故外翼柔性区4为二级被动变形。随着扑翼驱动频率越快，气动力越大，外翼柔性区4变形越大，最终产生向前的推力越大。图3中的连接耳6与驱动机构连接，该扑翼结构做成飞行器时，连接耳6对应一侧朝下(内侧)，限向机构3对应一侧朝上(外侧)，扑翼扑动过程中，扑翼在上扑阶段，外翼2向内侧折叠。

进一步地，内翼1与外翼2通过至少两个铰链5转动连接。内翼1和外翼2上分别固定四个窄夹持板组成两个铰链，两个铰链分布有一定的距离，利于保持内外翼连接稳定性，窄夹持板中间放置一个销轴，销轴活动端使用轴用挡圈固定。

如图1所示，更进一步地，所述限向机构3为扭簧，每个铰链5的轴上安装有至少一个扭簧，扭簧的两个扭臂分别固定在内翼1和外翼2上。扭簧的两个扭臂相向呈180度布置，使得外翼2只能向内侧折叠一定的角度。

如图1和图2所示，所述外翼柔性区4包含柔性蒙皮4-1和多个连接柱4-2，多个连接柱4-2平行设置并固定在外翼2上，且连接柱4-2与内翼1和外翼2的转动轴平行，柔性蒙皮4-1固定在多个连接柱4-2上。连接柱4-2使用胶水粘合在外翼2的孔中。可选地，所述连接柱4-2的材质为弹性纤维杆。

如图2所示，所述内翼1包含内翼骨架1-1和内翼蒙皮1-2，内翼骨架1-1上覆盖有内翼蒙皮1-2。所述外翼2包含外翼骨架2-1和外翼蒙皮2-2，外翼骨架2-1上覆盖有外翼蒙皮2-2。内翼骨架1-1为近似方形框架，内翼1内固定两个宽夹持板，并且，身体侧上方也固定两个耳支架，从而组成两个铰链，两个铰链分布有一定的距离，利于保持内翼扑动的稳定性。

进一步来说，所述内翼蒙皮1-2和外翼蒙皮2-2均为热缩布。所述柔性蒙皮4-1为热缩布。较佳地，蒙皮均采用航模热缩布。

本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (9)

1.一种被动变形扑翼结构，其特征在于：包含内翼(1)和外翼(2)，内翼(1)和外翼(2)转动连接，限向机构(3)设置在外翼(2)与内翼(1)之间，以防止外翼(2)飞扑时向上折叠，所述外翼(2)上具有外翼柔性区(4)，该外翼柔性区(4)在飞扑时受到气动力和惯性力共同作用产生扭转变形，提供飞行的推力。

2.根据权利要求1所述一种被动变形扑翼结构，其特征在于：内翼(1)与外翼(2)通过至少两个铰链(5)转动连接。

3.根据权利要求2所述一种被动变形扑翼结构，其特征在于：所述限向机构(3)为扭簧，每个铰链(5)的轴上安装有至少一个扭簧，扭簧的两个扭臂分别固定在内翼(1)和外翼(2)上。

4.根据权利要求1所述一种被动变形扑翼结构，其特征在于：所述外翼柔性区域(4)包含柔性蒙皮(4-1)和多个连接柱(4-2)，多个连接柱(4-2)平行设置并固定在外翼(2)上，且连接柱(4-2)与内翼(1)和外翼(2)的转动轴平行，柔性蒙皮(4-1)固定在多个连接柱(4-2)上。

5.根据权利要求1、3或4所述一种被动变形扑翼结构，其特征在于：所述内翼(1)包含内翼骨架(1-1)和内翼蒙皮(1-2)，内翼骨架(1-1)上覆盖有内翼蒙皮(1-2)。

6.根据权利要求5所述一种被动变形扑翼结构，其特征在于：所述外翼(2)包含外翼骨架(2-1)和外翼蒙皮(2-2)，外翼骨架(2-1)上覆盖有外翼蒙皮(2-2)。

7.根据权利要求6所述一种被动变形扑翼结构，其特征在于：所述内翼蒙皮(1-2)和外翼蒙皮(2-2)均为热缩布。

8.根据权利要求4所述一种被动变形扑翼结构，其特征在于：所述柔性蒙皮(4-1)为热缩布。

9.根据权利要求8上述一种被动变形扑翼结构，其特征在于：所述连接柱(4-2)的材质为弹性纤维杆。

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