扑翼飞行器的机翼及扑翼飞行器制造技术

本公开涉及一种扑翼飞行器的机翼及扑翼飞行器，其中的扑翼飞行器的机翼包括机翼主体，机翼主体的翼型截面构造为由上表面和下表面围合成的弯弓形；机翼主体的前缘线和后缘线分别为曲线；在沿机翼主体的展向上，前缘线和后缘线的距离逐渐减小，机翼主体的厚度逐渐减小。通过上述技术方案，使扑翼飞行器机翼的翼型弯度和厚度及其沿翼展方向的分布具有变化，从而使机翼在外形上更加接近鸟类的翅膀，改善了机翼在扑动条件下的气动效率，增大了飞行器的有效载荷；在飞行器滑翔时，能够提供更显著的升力，适合应用于扑动‑滑翔混合飞行模式的扑翼飞行器，能够显著减小能耗、增大飞行半径和飞行时间。

Flapping wing and flapping wing aircraft

The invention relates to a wing and a flapping wing vehicle, wherein the wing of the flapping wing vehicle includes a wing body, and the airfoil section of the wing body is constructed into a curved bow shaped by encircling the upper surface and the lower surface; the leading edge line and the trailing edge line of the wing body are curves respectively; the distance between the leading edge line and the trailing edge line decreases gradually along the wing body, and the wing body The thickness of. Through the above technical scheme, the camber and thickness of the wing and its distribution along the span direction of the flapping wing are changed, so that the wing is more similar to the wings of birds in shape, improves the aerodynamic efficiency of the wing under the flapping condition, and increases the payload of the aircraft; when the aircraft glides, it can provide more significant lift, which is suitable for flapping \u2011 sliding The flapping wing vehicle with mixed flying mode can significantly reduce energy consumption, increase flight radius and flight time.

【技术实现步骤摘要】
扑翼飞行器的机翼及扑翼飞行器
本公开涉及飞行器
，具体地，涉及一种扑翼飞行器的机翼及扑翼飞行器。
技术介绍
扑翼飞行器是通过模拟昆虫及鸟类扑翼飞行方式而设计制造的具有仿生特性的一类飞行器，具有质量轻、机动性强、能耗低、隐蔽性强等显著的优点，在军用和民用领域都具有广泛的应用前景。扑翼飞行器的机翼是产生升力和推力的关键部件，其设计关系到结构重量、气动效率等多方面，从而直接影响整个飞行器的飞行性能。现有扑翼机大多采用骨架薄膜式机翼，其基本结构形式为在刚性骨架外覆以柔性薄膜。这种薄板式的机翼结构虽然可以在气动载荷作用下具有一定的柔性变形，但推力和推进效率较低，有效载荷较小，不利于飞行器飞行性能的改善。
技术实现思路
本公开的第一个目的是提供一种扑翼飞行器的机翼，以改善扑翼飞行器的飞行性能。本公开的第二个目的是提供一种扑翼飞行器，该扑翼飞行器包括本公开提供的扑翼飞行器的机翼。为了实现上述目的，本公开提供一种扑翼飞行器的机翼，包括机翼主体，所述机翼主体的翼型截面构造为由上表面和下表面围合成的弯弓形；所述机翼主体的前缘线和后缘线分别为曲线；在沿所述机翼主体的展向上，所述前缘线和所述后缘线的距离逐渐减小，所述机翼主体的厚度逐渐减小。可选地，所述扑翼飞行器的机翼还包括设置于所述机翼主体的内部的骨架，所述骨架包括沿所述展向延伸的前缘条和后缘条，以及沿所述机翼的弦向延伸并分别与所述前缘条和后缘条相交的桁条。可选地，所述桁条包括从所述前缘条延伸至所述后缘条的连接段以及从所述后缘条向外延伸的延伸段。可选地，所述桁条数量为多个，多个所述桁条、所述前缘条以及所述后缘条形成网格状结构。可选地，所述前缘条、后缘条以及桁条分别构造为薄片状，所述薄片的宽度为1.5～4mm，厚度为1.5～3mm。可选地，所述骨架形成在所述机翼主体沿展向弯曲变形的应力中性层内。可选地，所述骨架一体成型。可选地，所述机翼主体的形状由以下方程决定：展向、弦向相对位置ξ、η方程：前缘线坐标x(l)方程：x(l)＝b(-24.97ξ8+72.01ξ7-59.37ξ6-11.13ξ5+39.56ξ4-19.07ξ3+3.48ξ2-0.35ξ-0.002)；弦长c方程：最大弯度z(c)max方程：最大厚度z(t)max方程：弯度z(c)方程：z(c)＝z(c)max(-3.08η4+7.78η3-10.15η2+5.45η)；厚度z(t)方程：z(t)＝z(t)max(4.62η5-18.98η4+26.48η3-15.25η2+3.12η0.5)；上、下翼面坐标方程z(u)、z(d)：其中，b为半翼展，c0为翼根弦长，翼根弦长c0与半翼展b的比值为0.388～0.677。可选地，所述扑翼飞行器的机翼还包括设置于所述机翼主体的内部的骨架，所述骨架包括沿所述展向延伸的前缘条和后缘条，以及沿所述机翼的弦向延伸并分别与所述前缘条和后缘条相交的桁条，所述骨架的形状由以下方程决定：前缘条曲线方程：x1＝b(24.97ξ8-72.01ξ7+59.37ξ6+11.13ξ5-39.56ξ4+19.07ξ3-3.48ξ2+0.35ξ+0.08),0≤ξ≤0.085；后缘条曲线方程：x2＝b(-9.18ξ5+12.73ξ4-4.24ξ3+0.57ξ2-0.03ξ+0.77),0≤ξ≤0.6。根据本公开的第二个方面，还提供一种扑翼飞行器，包括上述的扑翼飞行器的机翼。通过上述技术方案，使扑翼飞行器机翼的翼型弯度和厚度及其沿翼展方向的分布具有变化，从而使机翼在外形上更加接近鸟类的翅膀，改善了机翼在扑动条件下的气动效率，增大了飞行器的有效载荷；在飞行器滑翔时，能够提供更显著的升力，适合应用于扑动-滑翔混合飞行模式的扑翼飞行器，能够显著减小能耗、增大飞行半径和飞行时间。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开一种示例性实施方式提供的机翼主体的结构示意图；图2是图1中机翼主体的平面示意图；图3是图1中机翼主体的翼型截面示意图；图4是本公开一种示例性实施方式提供的内部骨架的结构示意图。附图标记说明1机翼主体11前缘线12后缘线13上表面14下表面2骨架21前缘条22后缘条23桁条231连接段232延伸段具体实施方式以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。在本公开中，使用的方位词“内”、“外”通常是针对零部件本身的轮廓而言的。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。本公开提供了一种扑翼飞行器的机翼，如图1-3所示，包括机翼主体1，机翼主体1的翼型截面可以构造为由上表面13和下表面14围合成的弯弓形；机翼主体1的前缘线11和后缘线12分别为曲线；在沿机翼主体的展向上，前缘线11和后缘线13的距离逐渐减小，机翼主体1的厚度逐渐减小。参考图3，机翼主体1的翼型截面可以构造为弯弓形，使得机翼主体1的翼型截面具有一定的弯度和厚度。同时参考图1，机翼主体1整体可以看作是沿机翼的展向(由翼根到翼尖)由多个图3中的翼型截面紧密排列而成。沿翼展方向延伸，随着前缘线11和后缘线13的距离逐渐减小，以及机翼主体1的厚度逐渐减小，构成机翼主体1的各个翼型截面在弯度和厚度上呈现出不同的分布。鸟类翅膀历经数百万年自然进化获得的结构和形状特征必然对其飞行性能有这重要的影响。相关研究表明，鸟类翅膀在扑动时具有更高的升力和升阻比，以及推力和推进效率，从而有利于改善飞行性能，增大有效载荷；此外，当其停止扑动而处于滑翔阶段时，同样具有显著的升力产生效率，有利于增大滑翔距离，节省能耗，延长飞行的时间。通过上述技术方案，使扑翼飞行器机翼的翼型弯度和厚度及其沿机翼展向的分布具有变化，从而使机翼在外形上更加接近鸟类的翅膀，改善了机翼在扑动条件下的气动效率，增大了飞行器的有效载荷；在飞行器滑翔时，能够提供更显著的升力，适合应用于扑动-滑翔混合飞行模式的扑翼飞行器，能够显著减小能耗、增大飞行半径和飞行时间。机翼主体1可以采用聚丙烯泡沫材料、或者聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫材料注塑制成，重量较轻，且能够为机翼主体1提供一定的强度，避免在飞行的过程中出现损坏。另外，本公开机翼既可以为单段式机翼，也可以设置有副翼以形成为多段翼，本公开对此不作限定。本公开所称的机翼展向和机翼弦向分别是指，以图1中机翼翼根前缘点为坐标系的原点，X方向即为机翼的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扑翼飞行器的机翼，包括机翼主体(1)，其特征在于，所述机翼主体(1)的翼型截面构造为由上表面(13)和下表面(14)围合成的弯弓形；所述机翼主体(1)的前缘线(11)和后缘线(12)分别为曲线；在沿所述机翼主体(1)的展向上，所述前缘线(11)和所述后缘线(12)的距离逐渐减小，所述机翼主体(1)的厚度逐渐减小。/n

【技术特征摘要】
1.一种扑翼飞行器的机翼，包括机翼主体(1)，其特征在于，所述机翼主体(1)的翼型截面构造为由上表面(13)和下表面(14)围合成的弯弓形；所述机翼主体(1)的前缘线(11)和后缘线(12)分别为曲线；在沿所述机翼主体(1)的展向上，所述前缘线(11)和所述后缘线(12)的距离逐渐减小，所述机翼主体(1)的厚度逐渐减小。


2.根据权利要求1所述的扑翼飞行器的机翼，其特征在于，还包括设置于所述机翼主体(1)的内部的骨架(2)，所述骨架(2)包括沿所述展向延伸的前缘条(21)和后缘条(22)，以及沿所述机翼的弦向延伸并分别与所述前缘条(21)和后缘条(22)相交的桁条(23)。


3.根据权利要求2所述的扑翼飞行器的机翼，其特征在于，所述桁条(23)包括从所述前缘条(21)延伸至所述后缘条(22)的连接段(231)以及从所述后缘条(22)向外延伸的延伸段(232)。


4.根据权利要求3所述的扑翼飞行器的机翼，其特征在于，所述桁条(23)数量为多个，多个所述桁条(23)、所述前缘条(21)以及所述后缘条(22)形成网格状结构。


5.根据权利要求2-4中任一项所述的扑翼飞行器的机翼，其特征在于，所述前缘条(21)、后缘条(22)以及桁条(23)分别构造为薄片状，所述薄片的宽度为1.5～4mm，厚度为1.5～3mm。


6.根据权利要求2所述的扑翼飞行器的机翼，其特征在于，所述骨架(2)形成在所述机翼主体(1)沿展向弯曲变形的应力中性层内。


7.根据权利要求2所述的扑翼飞行器的机翼，其特征在于，所述骨架(2)一体成型。


8.根据权利要求1所述的扑翼飞行器的机翼，其特征在于，所述机翼主体(1)的形状由以下方程决定：
展向、弦向相对位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵冠豪，张飞，于洋，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11