圆锥回转迎风下摆顺风上摆扑翼飞行器制造技术

圆锥回转迎风下摆顺风上摆扑翼飞行器，一种结构简洁、操控简单、扑翼效率高的变攻角扑翼飞行器，没有专门把圆周运动转化成直线往返运动的扑翼机构，机翼沿着锥形曲面回转，在工作行程迎风下摆，在复位行程顺风上摆，不需要尾翼的配合就可以实现垂直起降、原地变向、飞进中变向、前飞、刹车、俯仰或滚转等飞行动作，可以是落地式结构，也可以作为一种可穿戴飞行装备。

Conic turning downwind downwind upwind flapping wing aircraft

【技术实现步骤摘要】
圆锥回转迎风下摆顺风上摆扑翼飞行器
本专利技术关于一种扑翼飞行器。
技术介绍
人类制造扑翼飞行器的初衷是想用机械运动模仿像鸟类展翅飞翔的动作，现有扑翼飞行器的核心部位是扑翼机构，其任务是把动力源的圆周运动转化成直线往返运动，主要有摇臂连杆机构、偏心轮滑块机构、不完全齿轮滑块机构等类型，为了尽可能减少机翼上摆的阻力，往往还需要有变攻角机构，此外，为了实现各种空中动作还需要有尾翼的配合。这样的设计思路虽然让扑翼飞行器看起来有了鸟类的样子，但从飞行的本质上来考虑有几个颇为不利之处——首先是整体结构较为复杂，会增加整体重量和造价，还降低运行可靠性；其次，把圆周运动转化成往复运动会降低能源效率，在运动转折处克服惯性会降低动作频率或对材料有较高的要求；再次，目前采用的变攻角方法往往是使机翼扭转一个角度后直线上摆，扭转的角度太小就不能显著降低上摆阻力，而扭转的角度越大则对水平飞行速度影响越大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简洁，扑翼效率较高的扑翼飞行器，不需要专门把圆周运动转化成直线往返运动的扑翼机构，机翼沿着锥形曲面回转，在工作行程迎风下摆，在复位行程顺风上摆，不需要尾翼的配合就可以实现多种飞行动作。本专利技术包括机架（10）、驱动装置（12）、机翼（1）、扑翼机构和飞行控制机构，其特征在于扑翼机构中包括互不平行的行星轴（2）和中心轴（11），以及自转机构和防自转机构，行星轴（2）可以沿着锥形曲面带着机翼（1）一起绕着中心轴（11）公转，从上极点向下极点运动时，自转机构可以控制机翼（1）绕着行星轴（2）自转来获得工作所需的攻角，从下极点向上极点运动时，防自转机构可以限制机翼（1）使其不能自转而保持顺风姿态，回到上极点时原上翼面和下翼面互换位置，周而复始。本专利技术的飞行控制机构可以控制中心轴（11）在水平面的朝向，或者中心轴（11）相对于机架（10）的前后或左右位置，或者机翼（1）公转极点的连线的朝向，由此控制飞行姿态。本专利技术有两片或两片以上的机翼（1）和相同数量的行星轴（2）围着同一条中心轴（11）对称分布，或者，中心轴（11）、行星轴（2）和机翼（1）配套成组在飞行器机体左右两侧对称分布，每一侧有两组或两组以上。本专利技术的一套驱动装置（12）对应于一条中心轴（11），彼此相对位置固定不变，或者，一套驱动装置（12）通过万向节同时驱动在机体左右两侧对置的两条中心轴（11）。本专利技术有拉绳（31）或其它拉力原件转动连接围着同一条中心轴（11）对称分布的机翼（1）或行星轴（2），让它们相互约束避免因离心作用而变形过大。本专利技术的飞行控制机构包括用于输入控制指令的电控手柄、电控面板或意念控制器，以及技术类型包括但不限于机械、电动、液压、气动、磁动、电液或光电的控制执行装置，可以通过电控手柄、电控面板或意念控制器来启动控制执行装置进而调整中心轴（11）的水平朝向、水平位置、行星轴（2）公转极点连线的朝向以及驱动装置（12）的实时输出功率。本专利技术有高度监控系统与驱动装置（12）连接，或者有重心监控系统与调整中心轴（11）前后位置的控制装置连接，因调整中心轴（11）的朝向、机翼（1）的公转极点连线的朝向而发生动力分配变化或重心与升力相对位置变化而引起高度变化或机身俯仰时，可以自动调节驱动装置（12）的实时输出功率来保持高度，或者自动调节中心轴（11）的前后位置来维持平衡。本专利技术有控制装置用于控制位于机体两侧对称位置的中心轴（11）的水平朝向、行星轴（2）公转极点连线的朝向或驱动装置（12）的实时输出功率，使这三项指标左右两侧反向联动、同向联动或两种方式可以互相切换。本专利技术带有可乘坐的舱式或框架式落地结构，或者带有佩戴装置，可以佩戴在驾驶员身上。本专利技术装有尾翼、固定翼、滑翔伞、降落伞、安全气囊、喷气推进装置、轮式移动装置、浮力移动装置或自动驾驶系统。附图说明图1是飞行器传动机械整体结构俯视图；图2是曲面型防自转机构结构图；图3是机翼横截面运动轨迹和姿态示意图；图4是按压型防自转机构结构图；图5是偏心型防自转机构结构图；图6是被动式多翼片扑翼机构结构图；图7是可调安装结构示意图；图8是防变形装置结构图。具体实施方式以图1为主参照图，本专利技术包括机架10、机翼1、驱动装置12、扑翼机构和飞行控制机构。驱动装置12是燃油发动机、电动机、燃料电池、其它新能源发动机或是用于输入人力的传动装置，固定安装在机舱6上。扑翼机构包括互不平行的行星轴2和中心轴11，以及自转机构和防自转机构；行星轴2和中心轴11通过连接块15转动连接，中心轴11由驱动装置12通过变速齿轮组13和7驱动，或者中心轴11本身就是驱动装置12的转轴，转动的时候可以以自己为中心带动行星轴2沿着锥形曲面公转；机翼1、伞齿轮3与行星轴2固定连接，如图2曲面型防自转机构结构图所示，机舱6上固定安装有可以和伞齿轮3啮合的不完全齿环4，当行星轴2公转到伞齿轮3和不完全齿环4啮合的区域时可以带动机翼1自转；导向块5与不完全齿环4或机舱6固定连接，滑块14与行星轴2固定连接，导向块5和滑块14上边有可以互补配合的滑动曲面，当行星轴2公转到伞齿轮3和半环齿条分离的区域时，导向块5和滑块14相互配合而约束行星轴2不能转动。图3是机翼1在图1中沿着直线MN的横截面的运动轨迹和姿态示意图，行星轴2顺着箭头方向公转，在上极点B，不完全齿环4和伞齿轮3开始进入啮合区，机翼1开始自转，由顺风状态进入迎风状态，攻角由小到大再到小逐渐变化，运动到下极点C时，不完全齿环4和伞齿轮3由啮合区进入分离区，机翼1进入顺风状态，在向上极点B回转的过程中因不能自转而保持顺风状态，到达上极点B时原上翼面和下翼面互换位置，周而复始；不完全齿环4和伞齿轮3模数相同，不完全齿环4的齿数是伞齿轮3齿数的一半，直径大小可以相等也可以不相等，相等时，极点连线BC经过圆心，机翼1处于迎风状态与处于顺风状态的弧度相等，不完全齿环4的直径较大时，机翼1处于迎风状态的弧度小于处于顺风状态的弧度，反之情况相反。自转机构的传动副除了可以采用前述不完全齿环4和伞齿轮3啮合的形式，也可以采用包括但不限于摩擦传动、磁力传动、电磁传动的类型。自转机构除了可以采用行星轴2主动的结构形式，也可以采用图6所示的行星轴2被动的形式——中心轴11与套在它外边的轴管27转动连接，而与不完全齿轮23和齿轮24固定连接，齿轮组25和28与轴26固定连接，轴管27固定在机舱6上，轴26与固定在轴管27上的连接装置转动连接，位置轴管27相对不动，连接块15套在轴管27外边并与之转动连接，连接块15与变速齿轮7固定连接并由固定安装在机舱6上的驱动装置12通过变速齿轮组13和7驱动，其转速经过与其固定连接的齿轮29依次传递给齿轮28、25和24，使不完全齿轮23的自转速度大于齿轮22的公转速度，双方在啮合的时候齿轮22被动自转；在不完全齿轮23的自转速度是齿轮22公转速度的2倍，不完全齿轮23的齿数是齿轮22的一半，双方模数相同、直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.圆锥回转迎风下摆顺风上摆扑翼飞行器，包括机架（10）、驱动装置（12）、机翼（1）、扑翼机构和飞行控制机构，其特征在于扑翼机构中包括互不平行的行星轴（2）和中心轴（11），以及自转机构和防自转机构，行星轴（2）可以沿着锥形曲面带着机翼（1）一起绕着中心轴（11）公转，从上极点向下极点运动时，自转机构可以控制机翼（1）绕着行星轴（2）自转来获得工作所需的攻角，从下极点向上极点运动时，防自转机构可以限制机翼（1）使其不能自转而保持顺风姿态，回到上极点时原上翼面和下翼面互换位置，周而复始。/n

【技术特征摘要】
1.圆锥回转迎风下摆顺风上摆扑翼飞行器，包括机架（10）、驱动装置（12）、机翼（1）、扑翼机构和飞行控制机构，其特征在于扑翼机构中包括互不平行的行星轴（2）和中心轴（11），以及自转机构和防自转机构，行星轴（2）可以沿着锥形曲面带着机翼（1）一起绕着中心轴（11）公转，从上极点向下极点运动时，自转机构可以控制机翼（1）绕着行星轴（2）自转来获得工作所需的攻角，从下极点向上极点运动时，防自转机构可以限制机翼（1）使其不能自转而保持顺风姿态，回到上极点时原上翼面和下翼面互换位置，周而复始。


2.权利要求1所述的圆锥回转迎风下摆顺风上摆扑翼飞行器，其特征在于飞行控制机构可以控制中心轴（11）在水平面的朝向，或者中心轴（11）相对于机架（10）的前后或左右位置，或者机翼（1）公转极点的连线的朝向，由此控制飞行姿态。


3.权利要求1或2所述的圆锥回转迎风下摆顺风上摆扑翼飞行器，其特征在于有两片或两片以上的机翼（1）和相同数量的行星轴（2）围着同一条中心轴（11）对称分布，或者，中心轴（11）、行星轴（2）和机翼（1）配套成组在飞行器机体左右两侧对称分布，每一侧有两组或两组以上。


4.权利要求3所述的圆锥回转迎风下摆顺风上摆扑翼飞行器，其特征在于一套驱动装置（12）对应于一条中心轴（11），彼此相对位置固定不变，或者，一套驱动装置（12）通过万向节同时驱动在机体左右两侧对置的两条中心轴（11）。


5.权利要求1、2或4所述的圆锥回转迎风下摆顺风上摆扑翼飞行器，其特征在于有拉绳（31）或其它拉力原件转动连接围着同一条中心轴（11）对称分布的机翼（1）或行星轴（2），让它们相互约束避免因离心作用而变...

【专利技术属性】
技术研发人员：周承岗，
申请(专利权)人：周承岗，
类型：发明
国别省市：广东;44