CN203845009U

CN203845009U - 一种旋转扑翼飞行器

Info

Publication number: CN203845009U
Application number: CN201420282402.0U
Authority: CN
Inventors: 王志成
Original assignee: Foshan Shenfeng Aviation Technology Co Ltd
Current assignee: Foshan Shenfeng Aviation Technology Co Ltd
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2024-05-30

Abstract

一种旋转扑翼飞行器，属飞行器技术领域。它由机身、起落架、动力***和操控***组成。动力***包括两台相同的发动机及其齿轮减速器、调速装置、左旋转扑翼和右旋转扑翼；操控***包括发动机控制***和飞行姿态操控***；左旋转扑翼由左主轴、左转臂、左翼片、左翼轴、左导向杆和左导向器组成；右旋转扑翼由右主轴、右转臂、右翼片、右翼轴、右导向杆和右导向器组成；左旋转扑翼和右旋转扑翼结构相同，它们分别对称布置于机身的左右两侧，并由两台相同的发动机分别单独驱动，该飞行器可垂直升降和悬停，机动灵活。带上拍摄设备可用于航拍、地理测量、交通执勤、军事侦查和抢险救灾等多种任务。

Description

一种旋转扑翼飞行器

技术领域

一种旋转扑翼飞行器，属飞行器技术领域，尤其涉及一种扑翼飞行器。

背景技术

传统扑翼飞行器采用的升力装置是传统的扑翼机构，由曲轴连杆驱动，扑翼作上下扑动产生升力，效率较低，对扑翼的疲劳强度要求较高，较难产生很大的升力，很难垂直升降和空中悬停，且机动性较差。

发明内容

为了克服上述传统飞行器的不足，本发明提供了一种旋转扑翼飞行器，扑翼作旋转运动，能垂直升降和悬停，采用左右扑翼独立驱动及控制方式，机动性强。

本发明采用如下技术方案：一种旋转扑翼飞行器包括机身、起落架、动力***和操控***。动力***包括两台相同的发动机及其齿轮减速器、调速装置、左旋转扑翼和右旋转扑翼；操控***包括发动机控制***和飞行姿态操作***；左旋转扑翼和右旋转扑翼结构相同，它们分别对称布置于机身的左右两侧，并由两台相同的发动机即左发动机和右发动机分别单独驱动，该飞行器可垂直升降和悬停，机动灵活。

左旋转扑翼由左主轴、左转臂、左翼片、左翼轴、左导向杆和左导向器组成；右旋转扑翼由右主轴、右转臂、右翼片、右翼轴、右导向杆和右导向器组成；左主轴连接左发动机的齿轮减速器，右主轴连接右发动机的齿轮减速器。

左旋转扑翼的具体结构是：左主轴的一端通过滚动轴承与机身相连，左转臂的一端与左主轴的另一端垂直固连，左转臂的另一端与左翼轴的一端垂直固连，左翼轴、左转臂和左主轴处于同一平面内；左翼轴的另一端通过轴承与左翼片相连于靠近左翼片的前缘处，左翼轴与左翼片的前缘平行，左翼片能绕左翼轴灵活转动，左翼轴不能作轴向直线运动；左翼片的靠近左转臂的端面即左翼片的根部端面与左翼片的前缘垂直，左导向杆的一端与左翼片固连于该端面弦线与后缘的交汇处，左导向杆在该端面弦线向后的延长线上且与左翼轴垂直，左导向杆的另一端穿过左导向器；左导向器由左直线轴承和左关节轴承组合而成，左直线轴承固定镶入左关节轴承内；左导向杆***左导向器的左直线轴承内，左导向杆能在左直线轴承内灵活作往复直线运动，并随着左直线轴承一起能绕左导向器的左关节轴承中心转摆；左导向器通过左关节轴承的外壳与机身相连；在操控***的控制下，左导向器能在与左转臂旋转平面平行的过左导向杆的平面内转摆移动；左导向杆的长度足够确保***左导向器的一端始终在左导向器内而不脱落。

左旋转扑翼的工作原理是：左发动机的动力经减速后传递给左主轴，左主轴转动带动左转臂旋转，左转臂带动左翼轴旋转，在左翼轴的牵引下左翼片旋转扑动，由于左导向杆和左导向器的控制，左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。为了较高的扑动效率和左翼片能灵活扑动，左导向器接近左翼轴的旋转圆周安装，但左导向器到左主轴之间的距离大于左转臂长度与左翼片的最大弦长之和。由于左导向器接近左翼轴的旋转圆周，在一个周期内，左翼片下扑产生的效果远大于上扑，产生升力的效率较高。改变左翼片的转速会改变推力的大小；推力的方向是通过改变左导向器与左主轴的相对高度来实现的。

右旋转扑翼的具体结构和工作原理与左旋转扑翼的相同。

起落架除起支撑机身方便起降作用外还起反扭力平衡作用。

本发明有这些优点：由于左翼片和右翼片都作圆周转动，对材料的疲劳强度要求不高；由于使用两个电机分别驱动左旋转扑翼和右旋转扑翼，机动性强，控制比较灵活，适应于较复杂的环境。

附图说明

图1是本发明一种旋转扑翼飞行器的主视示意图；图2是图1的左视图。

图中：1-机身；2-起落架；3-动力***；31-左发动机；32-右发动机；4-操控***；5-左旋转扑翼；6-右旋转扑翼；51-左主轴；52-左转臂；53-左翼片；54-左翼轴；55-左导向杆；56-左导向器；561-左直线轴承；562-左关节轴承；图2中大的带箭头的虚线圆表示左翼轴54的旋转轨迹和转动方向。

具体实施方式

现结合附图1和附图2举例对本发明加以说明：一种旋转扑翼飞行器包括机身1、起落架2、动力***3和操控***4。动力***3包括左发动机31及其调速装置、右发动机32及其调速装置、左旋转扑翼5和右旋转扑翼6；操控***4包括发动机控制***和飞行姿态操控***；左旋转扑翼5和右旋转扑翼6结构相同，它们分别对称布置于机身1的左右两侧，左旋转扑翼5由左发动机31驱动，右旋转扑翼6由右发动机32驱动；左发动机31和右发动机32结构和参数都相同，它们的齿轮减速器及调速装置也相同。该飞行器可垂直升降和悬停，效率较高，且机动灵活。

左旋转扑翼5由左主轴51、左转臂52、左翼片53、左翼轴54、左导向杆55和左导向器56组成；右旋转扑翼由右主轴、右转臂、右翼片、右翼轴、右导向杆和右导向器组成；左主轴51连接左发动机31的齿轮减速器，右主轴连接右发动机32的齿轮减速器。

左旋转扑翼5的具体结构是：左主轴51的一端通过滚动轴承与机身1相连，左转臂52的一端与左主轴51的另一端垂直固连，左转臂52的另一端与左翼轴54的一端垂直固连，左翼轴54、左转臂52和左主轴51处于同一平面内；左翼轴54的另一端通过轴承与左翼片53相连于靠近左翼片53的前缘处，左翼轴54与左翼片53的前缘平行，左翼片53能绕左翼轴54灵活转动，左翼轴54不能作轴向直线运动；左翼片53的靠近左转臂52的端面即左翼片53的根部端面与左翼片53的前缘垂直，左导向杆55的一端与左翼片53固连于该端面弦线与后缘的交汇处，左导向杆55在该端面弦线向后的延长线上且与左翼轴54垂直，左导向杆55的另一端穿过左导向器56；左导向器56由左直线轴承561固定镶入左关节轴承562内而构成；左导向器56通过左关节轴承562的外壳与机身1相连；在操控***4的控制下，左导向器56能在与左转臂52旋转平面平行的过左导向杆55的平面内绕左主轴51的轴线转摆移动；左导向杆55的长度足够确保***左导向器56的一端始终在左导向器56内而不脱落。

机身1、左翼片53和右翼片的骨架都采用碳纤维复合材料，强度高重量轻。左翼片53和右翼片呈直角梯形，类似充分展开了的鸽子的翅膀，它们的翼型均采用上凸下平型或上凸下凹型。这种结构飞行时阻力很小，便于快速飞行。

左旋转扑翼5的工作原理是：左发动机31的动力经减速后传递给左主轴51，左主轴51转动带动左转臂52旋转，左转臂52带动左翼轴54旋转，在左翼轴54的牵引下左翼片53旋转扑动，由于左导向杆55和左导向器56的控制，左翼片53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。为了较高的扑动效率和左翼片53能灵活扑动，左导向器56接近左翼轴54的旋转圆周安装，但左导向器56到左主轴51之间的距离大于左转臂52长度与左翼片53的最大弦长之和。由于左导向器56接近左翼轴54的旋转圆周，在一个周期内，左翼片53下扑产生的效果远大于上扑，产生升力的效率较高。改变左翼片53的转速会改变推力的大小；推力的方向是通过改变左导向器56与左主轴51的相对方位和高度来实现的。由于左翼片53和右翼片都作圆周转动，对材料的疲劳强度要求不高。

右旋转扑翼6的具体结构和工作原理与左旋转扑翼5的相同。

本发明一种旋转扑翼飞行器的左发动机和右发动机采用内燃机或电动机，采用电动机时由方便充电的锂电池供电。

下面就该发明一种旋转扑翼飞行器的飞行状态对该发明作进一步说明。

起飞：起动左发动机和右发动机，驱动左旋转扑翼5和右旋转扑翼6扑动，利用操控***4调整左导向器56和右导向器的高度，使左旋转扑翼5和右旋转扑翼6产生的合力向上，当左发动机和右发动机输出功率达到一定值时，升力大于机体重量，该旋转扑翼飞行器垂直升空。

前飞：起飞后，将左导向器56和右导向器同时向前上方移动，推力方向将向前上方，同时提高左发动机和右发动机的转速使推力的垂直向上方向的分力等于机体重量，便于向前平飞。

后飞：在空中飞行时，将左导向器56和右导向器同时向下方移动，使得推力方向向后上方，并同时调整左发动机和右发动机的转速使推力的垂直向上方向的分力等于机体重量，实现向后平飞。

转弯飞行：在前飞时，可以通过提高右发动机转速实现左转弯飞行；可以通过提高左发动机转速实现右转弯飞行。

悬停：在空中飞行时，将左导向器56和右导向器调整至适当的同样的高度位置，调整好左发动机和右发动机的转速，使得左旋转扑翼5和右旋转扑翼6产生的合力垂直向上且等于机体重量，消除飞行惯性后该飞行器将处于悬停位置。

降落：将该飞行器调整至悬停位置后，慢慢同时降低左发动机和右发动机的转速，该飞行器将缓缓垂直降落。

由于采用两台发动机分别单独驱动左旋转扑翼和右旋转扑翼，本发明一种旋转扑翼飞行器比较方便实现侧滚和悬停转向。

以上说明是在没有气流干扰的工况下作出的，如果有气流干扰的存在，则应根据气流的方向和流速进行修偏。

本发明一种旋转扑翼飞行器带上拍摄设备可用于航拍、地理测量、交通执勤、军事侦查和抢险救灾等多种任务。

Claims

1.一种旋转扑翼飞行器，包括机身（1）、起落架（2）、动力***（3）和操控***（4），其特征在于：动力***（3）包括两台相同的发动机及其齿轮减速器、调速装置、左旋转扑翼（5）和右旋转扑翼（6）；操控***（4）包括发动机控制***和飞行姿态操作***；左旋转扑翼（5）和右旋转扑翼（6）结构相同，它们分别对称布置于机身（1）的左右两侧，并由两台相同的发动机即左发动机（31）和右发动机（32）分别单独驱动；左旋转扑翼（5）由左主轴（51）、左转臂（52）、左翼片（53）、左翼轴（54）、左导向杆（55）和左导向器（56）组成；右旋转扑翼（6）由右主轴、右转臂、右翼片、右翼轴、右导向杆和右导向器组成；左主轴（51）连接左发动机（31）的齿轮减速器，右主轴连接右发动机（32）的齿轮减速器；左主轴（51）的一端通过滚动轴承与机身（1）相连，左转臂（52）的一端与左主轴（51）的另一端垂直固连，左转臂（52）的另一端与左翼轴（54）的一端垂直固连，左翼轴（54）、左转臂（52）和左主轴（51）处于同一平面内；左翼轴（54）的另一端通过轴承与左翼片（53）相连于靠近左翼片（53）的前缘处，左翼轴（54）与左翼片（53）的前缘平行，左翼片（53）能绕左翼轴（54）灵活转动；左翼片（53）的靠近左转臂（52）的端面与左翼片（53）的前缘垂直，左导向杆（55）的一端与左翼片（53）固连于该端面弦线与后缘的交汇处，左导向杆（55）在该端面弦线向后的延长线上且与左翼轴（54）垂直，左导向杆（55）的另一端穿过左导向器（56）；左导向器（56）由左直线轴承（561）和左关节轴承（562）组合而成，左直线轴承（561）固定镶入左关节轴承（562）内；左导向杆（55）***左导向器（56）的左直线轴承（561）内，左导向杆（55）能在左直线轴承（561）内灵活作往复直线运动，并随着左直线轴承（561）一起能绕左导向器（56）的左关节轴承（562）中心转摆；左导向器（56）通过左关节轴承（562）的外壳与机身（1）相连；在操控***的控制下，左导向器（56）能在与左转臂（52）旋转平面平行的过左导向杆（55）的平面内转摆移动；左翼片（53）和右翼片的翼型均采用上凸下平型或上凸下凹型；左旋转扑翼（5）和右旋转扑翼（6）的工作原理相同。

2.根据权利要求1所述的一种旋转扑翼飞行器，其特征在于：左发动机（31）和右发动机（52）均采用电动机，由方便充电的锂电池供电。

3.根据权利要求1所述的一种旋转扑翼飞行器，其特征在于：机身（1）、左翼片（53）和右翼片的骨架采用碳纤维复合材料。

4.根据权利要求1所述的一种旋转扑翼飞行器，其特征在于：左翼片（53）和右翼片呈直角梯形，类似充分展开了的鸽子的翅膀。