翼膜伸缩的倾转翼飞行器制造技术

一种翼膜伸缩的倾转翼飞行器。其包括机身、中轴、主传动机构、第一至三动力组、外边杆、支撑杆、主翼膜、飞行控制器、第一至三起落架。本发明专利技术飞行器是在传统四旋翼飞行器结构基础上进行的改进，并添加可倾转四旋翼飞行器的倾转结构和扑翼飞行器的翼膜结构。其结构状态可分为地面滑行状态、四旋翼飞行状态和高空巡航状态。当其处于地面运动状态时，起落架与地面接触，主翼膜打开，调整四个旋翼的速度来实现飞行器的前行、后行、左转、右转、爬坡、下坡运动。由于起落架的作用，实现了飞行器在地面运动状态，这是倾转四旋翼飞行器和扑翼飞行器均不可实现的。爬坡和下坡运动无需改变飞行器状态也能实现，减少能耗和避免了控制程序的复杂性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天飞行动力机械
，尤其是涉及一种翼膜伸缩的倾转翼飞行器。技术背景目前的四旋翼飞行器研宄方向主要是实现姿态稳定控制、多机组群控制等，但是这些控制都无法回避四旋翼飞行器的一些缺点，特别是飞行速度慢、储能有限且不适合远距离飞行等。因为传统四旋翼飞行器是通过控制前后端旋翼转速不同而产生升力差，但这样不可避免地导致机身会产生俯仰运动，然后才实现水平前飞动作，这种前进方式会使传统四旋翼飞行器水平前飞与竖直升降彼此影响。另一方面，传统四旋翼飞行器受设计机理限制，难以达到像固定翼那样较高的巡航速度，因此出现了可倾转四旋翼飞行器。可倾转四旋翼飞行器需要有动力装置带动旋翼等部件旋转，这些动力装置会在一定程度上增加能耗，因此在储能量相等情况下，可倾转四旋翼飞行器比传统四旋翼飞行器巡航时间更短。正因为以上缺点使得可倾转四旋翼飞行器在远距离航程上的应用受到极大限制，因此有人在可倾转四旋翼飞行器结构上添加了固定翼结构。扑翼飞行器机械效率高于固定翼飞行器，通过上下扑动产生升力和推力，在民用和国防领域具有十分重要而广泛的应用前景，并能完成许多其他飞行器所无法执行的任务，但又由于扑翼飞行器的扑动过程消耗很大的能量，而且扑翼飞行器不能承载大量的能量，因此对于远距离飞行有很大的障碍。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种翼膜伸缩的倾转翼飞行器。为了达到上述目的，本专利技术提供的翼膜伸缩的倾转翼飞行器包括机身、中轴、主传动机构、第一动力组、第二动力组、第三动力组、左侧外边杆、左侧支撑杆、右侧外边杆、右侧支撑杆、主翼膜、飞行控制器、第一起落架、第二起落架和第三起落架；其中机身为空心管状结构；主传动机构设置在机身内部，其包括电机、联轴器、主轴、第一至第三动力组传动机构以及翼膜伸缩传动机构，电机的输出轴通过联轴器与主轴的一端相连接；主轴横向设置在机身内部，其上从左至右相隔距离设置第一动力组传动机构、第二动力组传动机构、翼膜伸缩传动机构和第三动力组传动机构，第一动力组传动机构的外端位于机身前端外部，第三动力组传动机构的外端位于机身后端外部，并且第一动力组传动机构、第二动力组传动机构、翼膜伸缩传动机构和第三动力组传动机构上均安装有电磁锁紧装置；第一动力组包括第一电机和第一旋翼，第一电机固定在第一动力组传动机构的外端上，其输出轴上连接第一旋翼；第三动力组包括第四电机、第四旋翼和铰链连接，铰链连接的一端固定在第三动力组传动机构的外端上；第四电机固定在铰链连接的另一端上，其输出轴上连接第四旋翼；中轴的中部贯穿第二动力组传动机构外端部位以及机身中部，并且与机身呈十字结构；第二动力组包括第二电机、第三电机、第二旋翼和第三旋翼；第二电机和第三电机分别安装在中轴的两端并且关于机身对称，并且第二电机和第三电机的输出轴上分别连接第二旋翼和第三旋翼；左侧支撑杆和右侧支撑杆的前端同时贯穿机身中部两侧而连接在翼膜伸缩传动机构的外端上；左侧外边杆和右侧外边杆的后端分别铰接在左侧支撑杆和右侧支撑杆的后端，而左侧外边杆和右侧外边杆的前端则分别铰接在机身前部两侧部位，由此构成两个关于机身对称的四杆机构，以控制主翼膜的收缩；主翼膜呈等腰三角形，由上膜片和下膜片构成，其中下膜片的底边中线固定在机身下端圆周面上，两腰分别固定在左侧外边杆和右侧外边杆上；上膜片中间部位凸起，三条边与下膜片的三条边重叠固定在一起；飞行控制器安装在主翼膜的中间凸起部位内部，并且与所有电机和电磁锁紧装置电连接；第一起落架安装在机身下部靠近第一动力组处，第二起落架和第三起落架关于机身对称，并且上端分别安装在左侧外边杆和左侧支撑杆以及右侧外边杆和右侧支撑杆的交点处。所述的第一动力组传动机构包括第一不完全齿轮、齿轮带轮、皮带、第一皮带轮和第一电磁锁紧装置；其中第一不完全齿轮安装在主轴上；齿轮带轮和第一不完全齿轮的外部圆周接啮合；第一皮带轮位于机身前端外部，外侧面连接第一电机；皮带套在齿轮带轮和第一皮带轮的外部圆周上；第一皮带轮的上下方分别安装一个第一电磁锁紧装置。所述的第二动力组传动机构包括第二不完全齿轮、齿轮和第二电磁锁紧装置；其中第二不完全齿轮安装在主轴上；齿轮与第二不完全齿轮的外部圆周相接啮合，中轴的中部贯穿设置在齿轮的中心孔内，并且齿轮的上下方分别安装一个第二电磁锁紧装置。所述的翼膜伸缩传动机构包括第三不完全齿轮、齿条、固定块和第三电磁锁紧装置；其中第三不完全齿轮安装在主轴上；齿条与第三不完全齿轮相啮合；固定块安装在齿条的前端表面，其与左侧支撑杆和右侧支撑杆的前端相连接；第三电磁锁紧装置安装在齿条后端上方。所述的第二动力组传动机构包括第四不完全齿轮、不完全齿带、第二皮带轮和第四电磁锁紧装置；其中第四不完全齿轮安装在主轴上；第二皮带轮位于机身的后端外部，外侧面与铰链连接的一端相连；不完全齿带套在第四不完全齿轮和第二皮带轮的外部圆周上，并且第二皮带轮的上下方分别安装一个第四电磁锁紧装置。所述的翼膜伸缩的倾转翼飞行器还包括安装在铰链连接上端以及第四电机外圆周面上的三角形尾翼膜。本专利技术提供的翼膜伸缩的倾转翼飞行器是在传统四旋翼飞行器结构基础上进行的改进，并添加了可倾转四旋翼飞行器的倾转结构和扑翼飞行器的翼膜结构。其结构状态可分为三种:地面滑行状态、四旋翼飞行状态和高空巡航状态。当其处于地面运动状态时，起落架与地面接触，主翼膜打开，调整四个旋翼的速度来实现飞行器的前行、后行、左转、右转、爬坡、下坡运动。由于起落架的作用，实现了飞行器在地面运动状态，这是倾转四旋翼飞行器和扑翼飞行器均不可实现的。爬坡和下坡运动无需改变飞行器状态也能实现，减少能耗和避免了控制程序的复杂性。当其处于四旋翼飞行状态时与传统的四旋翼飞行状态相似，每个电动机单独控制一个旋翼，控制系统简单，即使其中一个电动机出现故障也不会影响其它电机带动旋翼的工作。垂直起降快，无需起降跑道。主翼膜收缩，优化气动布局，空气阻力小。当其处于高空巡航状态时，第一动力组和第二动力组提供向前的推力，使飞行器高空巡航速度更快。主翼膜打开，提供向上的升力，翼膜结构不需拍动，减少了耗能。与倾转四旋翼飞行器和扑翼飞行器相比较，本飞行器巡航速度更快，耗能更小，更适合远距离飞行。即使在巡航过程中能源耗尽，由于翼膜的作用也能使飞行器平稳降落，不至于由于突然降落而造成飞行器损坏。本专利技术提供的翼膜伸缩的倾转翼飞行器由地面运动状态变化到四旋翼飞行状态或者从四旋翼飞行状态变化到高空飞行状态均由一个主传动机构来执行，以实现第一动力组、第二动力组和第三动力组的旋转以及主翼膜的展开和收缩。结构新颖简单，只需一个电机带动，能耗小，控制系统简单。本专利技术中翼膜结构和飞行控制器相结合的结构，一方面保护了飞行控制器不受潮湿、噪音等外界环境干扰，另一方面飞行控制器优化了翼膜结构，优化翼膜的气动布局，更利于翼膜为飞行器提供升力。【附图说明】图1为本专利技术提供的翼膜伸缩的倾转翼飞行器处于地面滑行状态和高空巡航状态时结构示意图。图2为本专利技术提供的翼膜伸缩的倾转翼飞行器处于四旋翼飞行状态时结构示意图。图3为本专利技术提供的翼膜伸缩的倾转翼飞行器中主传动机构结构示意图。图4为本专利技术提供的翼膜伸缩的倾转翼飞行器的主传动机构中第一动力组传动机构结构初始位置示意图。图5为本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种翼膜伸缩的倾转翼飞行器，其特征在于：其包括机身(4)、中轴(303)、主传动机构、第一动力组、第二动力组、第三动力组、左侧外边杆(603)、左侧支撑杆(604)、右侧外边杆(601)、右侧支撑杆(602)、主翼膜、飞行控制器(8)、第一起落架(201)、第二起落架(202)和第三起落架(203)；其中机身(4)为空心管状结构；主传动机构设置在机身(4)内部，其包括电机(701)、联轴器(702)、主轴(703)、第一至第三动力组传动机构以及翼膜伸缩传动机构，电机(701)的输出轴通过联轴器(702)与主轴(703)的一端相连接；主轴(703)横向设置在机身(4)内部，其上从左至右相隔距离设置第一动力组传动机构、第二动力组传动机构、翼膜伸缩传动机构和第三动力组传动机构，第一动力组传动机构的外端位于机身(4)前端外部，第三动力组传动机构的外端位于机身(4)后端外部，并且第一动力组传动机构、第二动力组传动机构、翼膜伸缩传动机构和第三动力组传动机构上均安装有电磁锁紧装置；第一动力组包括第一电机(101)和第一旋翼(102)，第一电机(101)固定在第一动力组传动机构的外端上，其输出轴上连接第一旋翼(102)；第三动力组包括第四电机(501)、第四旋翼(502)和铰链连接(504)，铰链连接(504)的一端固定在第三动力组传动机构的外端上；第四电机(501)固定在铰链连接(504)的另一端上，其输出轴上连接第四旋翼(502)；中轴(303)的中部贯穿第二动力组传动机构外端部位以及机身(4)中部，并且与机身(4)呈十字结构；第二动力组包括第二电机(302)、第三电机(304)、第二旋翼(302)和第三旋翼(305)；第二电机(302)和第三电机(304)分别安装在中轴(303)的两端并且关于机身(4)对称，并且第二电机(302)和第三电机(304)的输出轴上分别连接第二旋翼(302)和第三旋翼(305)；左侧支撑杆(604)和右侧支撑杆(602)的前端同时贯穿机身(4)中部两侧而连接在翼膜伸缩传动机构的外端上；左侧外边杆(603)和右侧外边杆(601)的后端分别铰接在左侧支撑杆(604)和右侧支撑杆(602)的后端，而左侧外边杆(603)和右侧外边杆(601)的前端则分别铰接在机身(4)前部两侧部位，由此构成两个关于机身对称的四杆机构，以控制主翼膜的收缩；主翼膜呈等腰三角形，由上膜片(605)和下膜片(606)构成，其中下膜片(606)的底边中线固定在机身(4)下端圆周面上，两腰分别固定在左侧外边杆(603)和右侧外边杆(601)上；上膜片(605)中间部位凸起，三条边与下膜片(606)的三条边重叠固定在一起；飞行控制器(8)安装在主翼膜的中间凸起部位内部，并且与所有电机和电磁锁紧装置电连接；第一起落架(201)安装在机身(4)下部靠近第一动力组处，第二起落架(202)和第三起落架(203)关于机身(4)对称，并且上端分别安装在左侧外边杆(603)和左侧支撑杆(604)以及右侧外边杆(601)和右侧支撑杆(602)的交点处。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓琳，韩婷，郭双，金雷，张华，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12