本发明专利技术提供一种扑翼机的仿鸟类与蝙蝠的可折叠机翼，包括内主梁(1)、内前梁(1A)、内后梁(1B)、中主梁(2)、中前梁(2A)、中后梁(2B)、外主梁(3)、第1仿生翼肋(4)、第2仿生翼肋(5)、滑槽连杆(6)、十字扑动轴(7)、第2折叠连杆(9B)和折叠控制器；优点为：扑动翼的结构参考了飞行脊椎动物的翼的解剖学共同特征，模仿肱骨、尺挠骨、掌指骨，将扑动翼分为内段、中段、外段；每段由内主梁、中主梁、外主梁承受主要载荷，和前后副梁与其他辅助连杆通过若干转动副、滑动副相连，构成一个复杂的多连杆机构，可以准确地模拟飞行脊椎动物的折叠动作。具有气动效率高、仿生程度高以及可控性好的优点。
【技术实现步骤摘要】
扑翼机的仿鸟类与蝙蝠的可折叠机翼
本专利技术属于扑翼飞行器的机翼设计
，具体涉及一种扑翼机的仿鸟类与蝙蝠的可折叠机翼。
技术介绍
微型扑翼飞行器是一种模仿鸟类飞行的新概念飞行器，具有体积小、重量轻、机动灵活、效率高等优势，若搭载传感器和相关的数据传输和飞行控制系统，形成微型扑翼无人机平台，就会具有广阔的应用前景。围绕这一课题，各国已经研制出了可控飞行的扑翼飞行器，其中较成功的有美国AeroVironment公司与加利福尼亚大学合作的“Microbat”以及荷兰Delft大学的“Delfly”等，但这些扑翼飞行器距离实用无人机系统的飞行器平台都有一定的距离，这主要体现为飞行时间有限，有效载荷小，操纵控制难度大等方面。究其原因，机翼的气动效率低、功率消耗大、仿生程度低、可靠性差是相当重要的因素。目前已经实现飞行的扑翼机多采用平板翼型机翼，研究表明，这类机翼的升力系数较小，为了产生足够的升力需要较大的迎角，这就增大了阻力，升阻比较小，导致气动效率低，影响扑翼机的整体性能。而鸟类的扑翼模式中，上扑的展向折叠运动显著减小了负升力的产生，现有的各种扑翼机翼还与之相去甚远。中国专利公开号CN100467347C，公开日2009年3月11日，专利技术名称为一种两段式微型扑翼飞机机翼，该专利公开了一种微型扑翼飞机的机翼，分为内外两段，外翼段为平板翼型，内翼段为弧度翼型，外翼段有前主梁和斜梁，内翼段有互相平行的前主梁和尾梁。其不足之处是，内翼段与外翼段外形和结构刚度变化较为突然，易造成结构破坏，可靠性差，机翼整体气动效率会降低，且机翼为单纯的上下扑动，仿生程度低，相比于鸟类气动效率较低。中国专利公开号CN2918218Y，公开日2007年7月4日，专利技术名称为可折两段式扑翼机机翼。该专利公开了一种可折叠两段式扑翼机机翼，分为可对折的内翼段和外翼段，由传动曲轴和拉杆配合，在机翼上下扑动的同时产生内外翼段的相对折叠运动，模拟海鸥等鸟类飞行时的扑翼状态。其不足之处是，扑翼的折叠方式为上下弯折，而非如真实鸟类一般的延展向平面内的折叠，折叠铰链处受力条件恶劣，曲轴、拉杆结构的强度和重量矛盾尖锐，难以同时具备足够的强度并且轻量化，这就导致机翼寿命下降，可靠性差。中国专利公开号CN101492094A，公开日2009年7月29日，专利技术名称为一种能够单向弯曲的微型扑翼机的机翼。该专利公开了一种能够单向弯曲的扑翼，其展向梁断开为两段，在断开处上下表面分别固定可伸缩的弹性材料和可单向变形的连接片，实现下扑时扑翼完全展开，上扑时扑翼部分折叠的效果。其不足之处是，折叠效果完全由弹性材料在气动力的作用下被动产生，当扑翼扑动频率较高时，折叠效果会受到相当程度的削弱，折叠效果受扑动频率限制，对扑动频率变化的响应不可控；弹性材料的老化和寿命直接影响扑翼整体的性能和寿命。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种扑翼机的仿鸟类与蝙蝠的可折叠机翼，可有效解决上述问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种扑翼机的仿鸟类与蝙蝠的可折叠机翼，包括内主梁(1)、内前梁(1A)、内后梁(1B)、中主梁(2)、中前梁(2A)、中后梁(2B)、外主梁(3)、第1仿生翼肋(4)、第2仿生翼肋(5)、滑槽连杆(6)、十字扑动轴(7)、第2折叠连杆(9B)和折叠控制器；所述十字扑动轴(7)包括呈十字形交叉设置的扑动长轴(7A)和扑动短轴(7B)；所述折叠控制器包括动力输入滑块(11A)、伺服输入滑块(11B)和折叠输出滑块(11C)；所述伺服输入滑块(11B)悬挂安装于所述扑动长轴(7A)的下方；所述折叠输出滑块(11C)可滑动安装于所述伺服输入滑块(11B)的上面，并且，所述折叠输出滑块(11C)的顶部通过第1小滑块(11C-1)与所述扑动长轴(7A)滑动连接；所述动力输入滑块(11A)的顶部通过第2小滑块(11A-1)与所述扑动长轴(7A)滑动连接，所述动力输入滑块(11A)用于推动所述折叠输出滑块(11C)在所述伺服输入滑块(11B)上面进行直线往复滑动运动，从而提供折叠的驱动力；约定翼尖方向为远端，翼根方向为近端；所述内主梁(1)、所述中主梁(2)和所述外主梁(3)共同构成骨架主梁，分别对应模仿飞行脊椎动物的翅膀骨骼的肱骨、尺挠骨、掌指骨，为主要承重梁；所述内主梁(1)的近端与所述扑动短轴(7B)的上下两端铰接，当所述扑动短轴(7B)进行上下扑动时，带动所述内主梁(1)进行上下扑动；所述内主梁(1)的靠近远端的位置开设有沿内主梁长度方向的第1滑槽(1.1)，所述第1滑槽(1.1)中安装第1铰接轴(1.2)；所述中主梁(2)的近端与所述第1铰接轴(1.2)铰接；所述中主梁(2)的远端与所述外主梁(3)的近端铰接；所述内前梁(1A)、所述内后梁(1B)、所述中前梁(2A)和所述中后梁(2B)均为折叠辅助连杆；所述内前梁(1A)和所述内后梁(1B)分别位于所述内主梁(1)的前后两侧，所述内前梁(1A)的近端与所述扑动长轴(7A)的前端铰接；所述内前梁(1A)的靠近近端位置通过第2铰接轴(1A-1)与所述第2折叠连杆(9B)的一端铰接，所述第2折叠连杆(9B)的另一端与所述折叠输出滑块(11C)的第1小滑块(11C-1)铰接，所述折叠输出滑块(11C)通过所述第2折叠连杆(9B)带动所述内前梁(1A)进行折叠动作；所述内后梁(1B)的近端与所述扑动长轴(7A)铰接；所述滑槽连杆(6)开设有第2滑槽(6.1)，所述第2滑槽(6.1)穿过所述第1铰接轴(1.2)，所述滑槽连杆(6)的一端与所述内前梁(1A)的远端铰接；所述滑槽连杆(6)的另一端与所述内后梁(1B)的远端铰接；所述滑槽连杆(6)、所述内后梁(1B)、所述十字扑动轴(7)和所述内前梁(1A)共同构成第一个平行四边形四杆机构；所述中前梁(2A)和所述中后梁(2B)分别位于所述中主梁(2)的前后两侧；所述中前梁(2A)的近端、与所述内前梁(1A)和所述滑槽连杆(6)的铰接点进行铰接；设所述中主梁(2)和所述外主梁(3)的铰接轴为第3铰接轴(12)，所述中前梁(2A)的远端与所述第2铰接轴(12)铰接；所述中后梁(2B)的近端与所述内主梁(1)的远端铰接；所述中后梁(2B)的远端与所述外主梁(3)的靠近近端位置通过第4铰接轴(13)铰接；所述外主梁(3)、所述中后梁(2B)、所述内主梁(1)和所述中主梁(2)构成第二个平行四边形四杆机构；所述第1仿生翼肋(4)和所述第2仿生翼肋(5)的前端与所述第3铰接轴(12)铰接；所述第1仿生翼肋(4)和所述第2仿生翼肋(5)的肋上各开设第1翼肋滑槽(4A)和第2翼肋滑槽(5A)，所述中后梁(2B)固定安装第1滑杆(2B-1)和第2滑杆(2B-2)，所述第1滑杆(2B-1)穿过所述第1翼肋滑槽(4A)，而形成一个滑动副；所述第2滑杆(2B-2)穿过所述第2翼肋滑槽(5A)，而形成另一个滑动副；所述第2仿生翼肋(5)用于模拟蝙蝠的第五指；所述第1仿生翼肋(4)用于模拟蝙蝠的第四指。优选的，还包括蒙皮(10)；所述蒙皮(10)覆于机翼上表面，且仅与所述内主梁(1)、所述中主梁(2)、所述外主梁(3)、所述第1仿生翼肋(4)和所述第2仿生翼肋(5)胶接。优选的，所述内主本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种扑翼机的仿鸟类与蝙蝠的可折叠机翼，其特征在于，包括内主梁(1)、内前梁(1A)、内后梁(1B)、中主梁(2)、中前梁(2A)、中后梁(2B)、外主梁(3)、第1仿生翼肋(4)、第2仿生翼肋(5)、滑槽连杆(6)、十字扑动轴(7)、第2折叠连杆(9B)和折叠控制器；所述十字扑动轴(7)包括呈十字形交叉设置的扑动长轴(7A)和扑动短轴(7B)；所述折叠控制器包括动力输入滑块(11A)、伺服输入滑块(11B)和折叠输出滑块(11C)；所述伺服输入滑块(11B)悬挂安装于所述扑动长轴(7A)的下方；所述折叠输出滑块(11C)可滑动安装于所述伺服输入滑块(11B)的上面，并且，所述折叠输出滑块(11C)的顶部通过第1小滑块(11C‑1)与所述扑动长轴(7A)滑动连接；所述动力输入滑块(11A)的顶部通过第2小滑块(11A‑1)与所述扑动长轴(7A)滑动连接，所述动力输入滑块(11A)用于推动所述折叠输出滑块(11C)在所述伺服输入滑块(11B)上面进行直线往复滑动运动，从而提供折叠的驱动力；约定翼尖方向为远端，翼根方向为近端；所述内主梁(1)、所述中主梁(2)和所述外主梁(3)共同构成骨架主梁，分别对应模仿飞行脊椎动物的翅膀骨骼的肱骨、尺挠骨、掌指骨，为主要承重梁；所述内主梁(1)的近端与所述扑动短轴(7B)的上下两端铰接，当所述扑动短轴(7B)进行上下扑动时，带动所述内主梁(1)进行上下扑动；所述内主梁(1)的靠近远端的位置开设有沿内主梁长度方向的第1滑槽(1.1)，所述第1滑槽(1.1)中安装第1铰接轴(1.2)；所述中主梁(2)的近端与所述第1铰接轴(1.2)铰接；所述中主梁(2)的远端与所述外主梁(3)的近端铰接；所述内前梁(1A)、所述内后梁(1B)、所述中前梁(2A)和所述中后梁(2B)均为折叠辅助连杆；所述内前梁(1A)和所述内后梁(1B)分别位于所述内主梁(1)的前后两侧，所述内前梁(1A)的近端与所述扑动长轴(7A)的前端铰接；所述内前梁(1A)的靠近近端位置通过第2铰接轴(1A‑1)与所述第2折叠连杆(9B)的一端铰接，所述第2折叠连杆(9B)的另一端与所述折叠输出滑块(11C)的第1小滑块(11C‑1)铰接，所述折叠输出滑块(11C)通过所述第2折叠连杆(9B)带动所述内前梁(1A)进行折叠动作；所述内后梁(1B)的近端与所述扑动长轴(7A)铰接；所述滑槽连杆(6)开设有第2滑槽(6.1)，所述第2滑槽(6.1)穿过所述第1铰接轴(1.2)，所述滑槽连杆(6)的一端与所述内前梁(1A)的远端铰接；所述滑槽连杆(6)的另一端与所述内后梁(1B)的远端铰接；所述滑槽连杆(6)、所述内后梁(1B)、所述十字扑动轴(7)和所述内前梁(1A)共同构成第一个平行四边形四杆机构；所述中前梁(2A)和所述中后梁(2B)分别位于所述中主梁(2)的前后两侧；所述中前梁(2A)的近端、与所述内前梁(1A)和所述滑槽连杆(6)的铰接点进行铰接；设所述中主梁(2)和所述外主梁(3)的铰接轴为第3铰接轴(12)，所述中前梁(2A)的远端与所述第2铰接轴(12)铰接；所述中后梁(2B)的近端与所述内主梁(1)的远端铰接；所述中后梁(2B)的远端与所述外主梁(3)的靠近近端位置通过第4铰接轴(13)铰接；所述外主梁(3)、所述中后梁(2B)、所述内主梁(1)和所述中主梁(2)构成第二个平行四边形四杆机构；所述第1仿生翼肋(4)和所述第2仿生翼肋(5)的前端与所述第3铰接轴(12)铰接；所述第1仿生翼肋(4)和所述第2仿生翼肋(5)的肋上各开设第1翼肋滑槽(4A)和第2翼肋滑槽(5A)，所述中后梁(2B)固定安装第1滑杆(2B‑1)和第2滑杆(2B‑2)，所述第1滑杆(2B‑1)穿过所述第1翼肋滑槽(4A)，而形成一个滑动副；所述第2滑杆(2B‑2)穿过所述第2翼肋滑槽(5A)，而形成另一个滑动副；所述第2仿生翼肋(5)用于模拟蝙蝠的第五指；所述第1仿生翼肋(4)用于模拟蝙蝠的第四指。...
【技术特征摘要】
1.一种扑翼机的仿鸟类与蝙蝠的可折叠机翼，其特征在于，包括内主梁(1)、内前梁(1A)、内后梁(1B)、中主梁(2)、中前梁(2A)、中后梁(2B)、外主梁(3)、第1仿生翼肋(4)、第2仿生翼肋(5)、滑槽连杆(6)、十字扑动轴(7)、第2折叠连杆(9B)和折叠控制器；所述十字扑动轴(7)包括呈十字形交叉设置的扑动长轴(7A)和扑动短轴(7B)；所述折叠控制器包括动力输入滑块(11A)、伺服输入滑块(11B)和折叠输出滑块(11C)；所述伺服输入滑块(11B)悬挂安装于所述扑动长轴(7A)的下方；所述折叠输出滑块(11C)可滑动安装于所述伺服输入滑块(11B)的上面，并且，所述折叠输出滑块(11C)的顶部通过第1小滑块(11C-1)与所述扑动长轴(7A)滑动连接；所述动力输入滑块(11A)的顶部通过第2小滑块(11A-1)与所述扑动长轴(7A)滑动连接，所述动力输入滑块(11A)用于推动所述折叠输出滑块(11C)在所述伺服输入滑块(11B)上面进行直线往复滑动运动，从而提供折叠的驱动力；约定翼尖方向为远端，翼根方向为近端；所述内主梁(1)、所述中主梁(2)和所述外主梁(3)共同构成骨架主梁，分别对应模仿飞行脊椎动物的翅膀骨骼的肱骨、尺挠骨、掌指骨，为主要承重梁；所述内主梁(1)的近端与所述扑动短轴(7B)的上下两端铰接，当所述扑动短轴(7B)进行上下扑动时，带动所述内主梁(1)进行上下扑动；所述内主梁(1)的靠近远端的位置开设有沿内主梁长度方向的第1滑槽(1.1)，所述第1滑槽(1.1)中安装第1铰接轴(1.2)；所述中主梁(2)的近端与所述第1铰接轴(1.2)铰接；所述中主梁(2)的远端与所述外主梁(3)的近端铰接；所述内前梁(1A)、所述内后梁(1B)、所述中前梁(2A)和所述中后梁(2B)均为折叠辅助连杆；所述内前梁(1A)和所述内后梁(1B)分别位于所述内主梁(1)的前后两侧，所述内前梁(1A)的近端与所述扑动长轴(7A)的前端铰接；所述内前梁(1A)的靠近近端位置通过第2铰接轴(1A-1)与所述第2折叠连杆(9B)的一端铰接，所述第2折叠连杆(9B)的另一端与所述折叠输出滑块(11C)的第1小滑块(11C-1)铰接，所述折叠输出滑块(11C)通过所述第2折叠连杆(9B)带动所述内前梁(1A)进行折叠动作；所述内后梁(1B)的近端与所述扑动长轴(7A)铰接；所述滑槽连杆(6)开设有第2滑槽(6.1)，所述第2滑槽(6.1)穿过所述第1铰接轴(1.2)，所述滑槽连杆(6)的一端与所述内前梁(1A)的远端铰接；所述滑槽连杆(6)的另一端与所述内后梁(1B)的远端铰接；所述滑槽连杆(6)、所述内后梁(1B)、所述十字扑动轴(7)和所述内前梁(1A)共同构成第一个平行四边形四杆机构；所述中前梁(2A)和所述中后梁(2B)分别位于所述中主梁(2)的前后两侧；所述中前梁(2A)的近端、与所述内前梁(1A)和所述滑槽连杆(6)的铰接点进行铰接；设所述中主梁(2)和所述外主梁(3)的铰接轴为第3铰接轴(12)，所述中前梁(2A)的远端与所述第2铰接轴(12)铰接；所述中后梁(2B)的近端与所述内主梁(1)的远端铰接；所述中后梁(2B)的远端与所述外主梁(3)的靠近近端位置通过第4铰接轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈昂，杨文青，宣建林，宋笔锋，薛栋，梁少然，年鹏，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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