一种被动气门式双层振翅悬停器制造技术

本发明专利技术公开一种被动气门式双层振翅悬停器，涉及空气环境下振翅悬停飞行技术领域，包括悬停器机架、双层被动气门式翼面结构、对称振动机构和驱动机构；驱动机构经对称振动机构驱使上下双层翼面结构实现上下周期振动，在振动过程中翼面结构上的条状薄膜气门能够在惯性力和空气阻力的作用下被动开合，并与翼面的周期振动自适应协调，依靠气门被动开合角度的改变来改变翼面风阻面积、产生风阻差并以此来提供升力，实现了一种空中悬停新模式，具备垂直起降、稳定悬停等性能。上述振翅悬停飞行器还具有翼面设计巧妙、振动方式简单、飞行效率高、整体稳定性强、制造成本低和实用性强的特点。

A passive valve double deck hoverer

The invention discloses a passive valve type double-layer flap hoverer, which relates to the technical field of flap hovering flight in air environment, including hoverer frame, double-layer passive valve type wing structure, symmetrical vibration mechanism and driving mechanism; the driving mechanism drives the upper and lower double-layer wing structure to achieve up and down periodic vibration by the symmetrical vibration mechanism, and the strip film on the wing structure during the vibration process The valve can be passively opened and closed under the action of inertia force and air resistance, and it can be self-adaptive coordinated with the periodic vibration of the wing surface. Depending on the change of the passive opening and closing angle of the valve to change the wind resistance area of the wing surface, generate the wind resistance difference and provide the lift force, a new model of hovering in the air is realized, which has the performance of vertical take-off and landing, stable hovering, etc. The hovering vehicle has the advantages of smart wing design, simple vibration mode, high flight efficiency, strong overall stability, low manufacturing cost and strong practicability.

【技术实现步骤摘要】
一种被动气门式双层振翅悬停器
本专利技术涉及空气环境下振翅悬停飞行
，特别是涉及一种被动气门式双层振翅悬停器。
技术介绍
能够实现稳定悬停的微型飞行器按其飞行方式主要可分为旋翼飞行器和扑翼飞行器两种，两者均被证明具有良好的气动效率。目前最成熟的并且具有垂直起降和悬停功能的旋翼飞行器，比较适宜在室内等狭小空间或者较复杂的地形环境中使用，其旋翼结构布局有单旋翼式、双旋翼垂直分布式、四旋翼水平分布式和六旋翼分布式等，其中四旋翼水平分布式和六旋翼分布式运用最为广泛，比较典型的有加拿大Draganfly公司研制的DraganflyerX4四旋翼飞行器和英国曼彻斯特大学研制的一种新型Hexrotor六旋翼飞行器。扑翼飞行器是模仿飞行生物，在更小尺度空间和低雷诺数下均能够保持较高的飞行效率，相对旋翼飞行器更有优势。典型的悬停飞行的扑翼飞行器有2013年哈佛大学研制的仿生苍蝇飞行器、2014年纽约大学研制的仿生水母飞行器以及荷兰代尔夫特大学研制的Delfly系列等。近年来还提出一种扑旋翼复合式气动飞行器很好地融合了扑翼和旋翼的特点，可借鉴昆虫等利用扑翼产生高升力的原理获得较大的升力。以上三种可以实现悬停的飞行器虽然各有优势，但同时也存在局限性。旋翼式飞行器在低雷诺数下气动性能恶化显著，飞行效率低，同时旋翼需要抵消因旋转产生的扭力导致自身结构复杂；扑翼飞行器不仅运动机理复杂，机构实现困难，而且实际应用中受尺度局限较大；扑旋翼飞行器旋转的不可控性很容易影响其自身的悬停稳定性。因此，专利技术一种结构简单、制作成本低、飞行效率高同时又可稳定悬停飞行的飞行器是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、制作低成本、飞行效率高、可垂直起降并稳定悬停的被动气门式双层振翅悬停器。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种被动气门式双层振翅悬停器，包括悬停器机架、双层被动气门式翼面结构、对称振动机构和驱动机构；所述悬停器机架包括固定架和两根平行设置的滑动导轨，所述固定架安装在两根所述滑动导轨上，所述固定架用于固定并约束所述驱动机构和两根所述滑动导轨；所述双层被动气门式翼面结构包括两个对称振动且同向设置的独立翼面，所述独立翼面包括中心辐射状碳纤维骨架、弹性丝线和条状薄膜气门，所述中心辐射状碳纤维骨架上由内至外缠绕多根所述弹性丝线形成弹性丝线网，所述弹性丝线网上覆盖多条所述条状薄膜气门，所述条状薄膜气门的一侧边与所述弹性丝线粘接，所述条状薄膜气门的另一侧边自由摆动开合；所述对称振动机构包括中心曲轴、连杆和与所述滑动轨道滑动连接的滑块，所述中心曲轴的两端分别连接一根所述连杆，每根所述连杆的外端均与一所述滑块连接，两块所述滑块分别通过弹簧与两个所述独立翼面的中心连接，所述中心曲轴与所述驱动机构连接；所述驱动机构驱动所述中心曲轴转动进而带动上下两个所述独立翼面反向运动，在所述独立翼面的上下行程中所述条状薄膜气门能够在惯性力和空气阻力的作用下被动开合，所述独立翼面的受风阻面积将随各所述条状薄膜气门开合角度的变化而变化。可选的，所述独立翼面为正方形翼面，所述中心辐射状碳纤维骨架包括4根碳纤维杆，且4根所述碳纤维杆通过一长方体连接件连接。可选的，所述长方体连接件的中心开设有两个方形孔，所述滑块为倒“U”型滑块，所述倒“U”型滑块的两个竖直部分的底部分别穿过两个所述方形孔并与两个所述方形孔滑动配合，两个所述竖直部分上分别套设一所述弹簧，所述弹簧的顶端与所述倒“U”型滑块的顶部固定，所述弹簧的底端与所述长方体连接件的表面固定。可选的，所述倒“U”型滑块的两个所述竖直部分的内端面上分别开设一滑槽，所述滑槽与所述滑动导轨接触并沿所述滑动导轨自由滑动，当所述驱动机构驱动所述中心曲轴转动时，所述独立翼面通过所述倒“U”型滑块与所述滑动导轨之间产生相对滑动。可选的，每根所述碳纤维杆的侧面均开设有若干供所述弹性丝线穿过的小孔，多根所述弹性丝线由内至外依次贯穿所述碳纤维杆上的小孔形成“回”字形弹性丝线网，且位于相邻两根所述碳纤维杆之间的任一弹性丝线段均被拉伸产生张力。可选的，相邻两根所述弹性丝线的间距为D。可选的，每间隔一根所述弹性丝线粘接一条所述条状薄膜气门；所述条状薄膜气门的宽度为2.5D。可选的，所述弹性丝线为塑料弹力线，所述条状薄膜气门为聚乙烯条状薄膜气门，所述滑动导轨为截面为正方形的碳纤维导轨，所述滑块为碳纤维滑块。可选的，所述长方体连接件和所述固定件均为尼龙材料3D打印结构。可选的，所述驱动机构包括轴连接的电机和减速器，所述中心曲轴与所述减速器的输出轴连接。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提出的被动气门式双层振翅悬停器，振动方式简单，驱动机构经对称振动机构驱使上下双层独立翼面结构实现上下周期振动，在振动的过程中条状薄膜气门能够在惯性力和空气阻力的作用下被动开合，并与独立翼面的周期振动自适应协调，依靠气门被动开合角度的改变来改变翼面风阻面积、产生风阻差并以此来提供升力，实现了一种悬停飞行新模式，并且由于这一悬停飞行新模式的升力是依靠翼面下压空气所产生的反作用力，所以不需要设置额外平衡力矩的机构，使得飞行器的整体结构更加简化。同时，本专利技术的翼面设计巧妙，双层对称振动的独立翼面的结构设置，不仅提高了悬停器的飞行效率，减小了机架的振动扰动，使悬停器的整体稳定性大大提高，而且相比现有技术降低了翼面设计难度和制造成本，实用性强。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术被动气门式双层振翅悬停器的整体结构示意图；图2为本专利技术独立翼面的结构示意图；图3为图2中条状薄膜气门弯曲时，独立翼面受风阻面积最小时的A-A剖视图；图4为图2中条状薄膜气门闭合时，独立翼面受风阻面积最大时的A-A剖视图；图5为图1的主视图；图6为图5中B处的局部放大结构示意图；图7为本专利技术驱动机构的安装结构示意图；其中，附图标记为：1、悬停器机架；11、固定架；12、滑动导轨；2、双层被动气门式翼面结构；21、独立翼面；211、中心辐射状碳纤维骨架；212、弹性丝线；213、条状薄膜气门；214、长方体连接件；215、碳纤维杆；3、对称振动机构；31、中心曲轴；32、连杆；33、滑块；34、弹簧；4、驱动机构；41、电机；42、减速器。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被动气门式双层振翅悬停器，其特征在于：包括悬停器机架、双层被动气门式翼面结构、对称振动机构和驱动机构；所述悬停器机架包括固定架和两根平行设置的滑动导轨，所述固定架安装在两根所述滑动导轨上，所述固定架用于固定并约束所述驱动机构和两根所述滑动导轨；所述双层被动气门式翼面结构包括两个对称振动且同向设置的独立翼面，所述独立翼面包括中心辐射状碳纤维骨架、弹性丝线和条状薄膜气门，所述中心辐射状碳纤维骨架上由内至外贯穿多根所述弹性丝线形成弹性丝线网，所述弹性丝线网上覆盖多条所述条状薄膜气门，所述条状薄膜气门的一侧边与所述弹性丝线粘接，所述条状薄膜气门的另一侧边自由摆动开合；所述对称振动机构包括中心曲轴、连杆和与所述滑动轨道滑动连接的滑块，所述中心曲轴的两端分别连接一根所述连杆，每根所述连杆的外端均与一所述滑块连接，两块所述滑块分别通过弹簧与两个所述独立翼面的中心连接，所述中心曲轴与所述驱动机构连接；所述驱动机构驱动所述中心曲轴转动进而带动上下两个所述独立翼面反向运动，在所述独立翼面的上下行程中所述条状薄膜气门能够在惯性力和空气阻力的作用下被动开合，所述独立翼面的受风阻面积将随各所述条状薄膜气门开合角度的变化而变化。/n...

【技术特征摘要】
1.一种被动气门式双层振翅悬停器，其特征在于：包括悬停器机架、双层被动气门式翼面结构、对称振动机构和驱动机构；所述悬停器机架包括固定架和两根平行设置的滑动导轨，所述固定架安装在两根所述滑动导轨上，所述固定架用于固定并约束所述驱动机构和两根所述滑动导轨；所述双层被动气门式翼面结构包括两个对称振动且同向设置的独立翼面，所述独立翼面包括中心辐射状碳纤维骨架、弹性丝线和条状薄膜气门，所述中心辐射状碳纤维骨架上由内至外贯穿多根所述弹性丝线形成弹性丝线网，所述弹性丝线网上覆盖多条所述条状薄膜气门，所述条状薄膜气门的一侧边与所述弹性丝线粘接，所述条状薄膜气门的另一侧边自由摆动开合；所述对称振动机构包括中心曲轴、连杆和与所述滑动轨道滑动连接的滑块，所述中心曲轴的两端分别连接一根所述连杆，每根所述连杆的外端均与一所述滑块连接，两块所述滑块分别通过弹簧与两个所述独立翼面的中心连接，所述中心曲轴与所述驱动机构连接；所述驱动机构驱动所述中心曲轴转动进而带动上下两个所述独立翼面反向运动，在所述独立翼面的上下行程中所述条状薄膜气门能够在惯性力和空气阻力的作用下被动开合，所述独立翼面的受风阻面积将随各所述条状薄膜气门开合角度的变化而变化。


2.根据权利要求1所述的被动气门式双层振翅悬停器，其特征在于：所述独立翼面为正方形翼面，所述中心辐射状碳纤维骨架包括4根碳纤维杆，且4根所述碳纤维杆通过一长方体连接件连接。


3.根据权利要求2所述的被动气门式双层振翅悬停器，其特征在于：所述长方体连接件的中心开设有两个方形孔，所述滑块为倒“U”型滑块，所述倒“U”型滑块的两个竖直部分的底部分别穿过两个所述方形孔并与两个所述方形孔滑动配合，两个所述竖直部分上分别套设一所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德远，宋晓刚，周祥聪，黄志勇，
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