扑翼机充气式柔性外段翼制造技术

本发明专利技术公开了一种扑翼机充气式柔性外段翼，它包括：外段翼，包覆在外段翼上的蒙皮结构，与外段翼紧靠且和蒙皮结构紧固在一起的充气控制部，安装在充气控制部端部的主进气道和排气道，均匀分布安装在充气控制部上的电磁阀，固定在电磁阀的输出端的气囊进气道，与气囊进气道接通的气囊，所述的气囊被拉条分隔成多个小气囊，通过单独控制每个气囊结构的气压使得外段翼可以配合扑翼机作出不同形态的响应，使得扑翼机的外段翼具有一定的抗扭转能力，柔性的外段翼可以使飞机在完成飞行动作的过程中具有更高的运动精度和气动效率，同时可以有效提高扑翼机飞行的飞行时长和使用寿命。以有效提高扑翼机飞行的飞行时长和使用寿命。以有效提高扑翼机飞行的飞行时长和使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
扑翼机充气式柔性外段翼


[0001]本专利技术涉及飞行器领域，具体是一种扑翼机充气式柔性外段翼。

技术介绍

[0002]人类很早就有在空中像鸟类一样飞行的理想，古希腊的阿尔希塔斯所制造的机械鸽、远至澳大利亚的飞去来器、中国的孔明灯和风筝都有关系。现代飞行器的发展，得益于19世纪工业革命带来的科学和技术的巨大飞跃。人类的飞行梦就是从扑翼飞行器开始的，从固定翼初步实现的。目前固定翼飞行器已经可以将人类送上蓝天，但扑翼梦还在进行中。
[0003]作为一种具有良好机动性和灵活性的飞行器，仿生扑翼飞行器可以运用于多种多样的飞行环境，随着新材料技术、先进制造技术、微电子技术、新能源技术的高速发展，扑翼飞行器的发展非常迅猛。外段翼作为扑翼飞行器最重要的部件之一，如何使其快速柔性的响应扑翼运动是扑翼结构的核心技术点。至今国内外已经有许多单位给出了外段翼结构的设计方案，比如德国的smartbird扑翼机采用推杆带动铰链的结构使得外段翼得以跟随内段翼完成扑动，外段翼本身仍然式金属固态的结构，但是这一经典设计会给推杆带来较大的载荷，使得在减低整机重量的前提下，不得不去保证推杆需要的一定质量，同时也需要更多的控制电机，外段翼本身的刚性结构也对扑翼机的气动性能带来了更大的影响。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供的一种充气式的柔性外段翼,使得扑翼机的外段翼具有一定的抗扭转能力，柔性的外段翼可以使飞机在完成飞行动作的过程中具有更高的运动精度和气动效率，同时可以有效提高扑翼机飞行的飞行时长和使用寿命。
[0005]技术方案：为了实现以上目的，本专利技术所述的一种扑翼机充气式柔性外段翼，它包括：外段翼，包覆在外段翼上的蒙皮结构，与外段翼紧靠且和蒙皮结构紧固在一起的充气控制部，安装在充气控制部端部的主进气道和排气道，均匀分布安装在充气控制部上的电磁阀，固定在电磁阀的输出端的气囊进气道，与气囊进气道接通的气囊，所述的气囊被拉条分隔成由上半部分和下半部分组成的多个小气囊，所述的小气囊内分别设有压力传感器，外段翼内部的气囊上下对称分布，通过单独控制每个气囊结构的气压使得外段翼可以配合扑翼机作出不同形态的响应；
[0006]所述的主进气道上设有主进气道开关，排气道上设有排气道开关，当主进气道开关被打开时，排气道开关被关闭，当主进气道开关被关闭时，排气道开关被打开。
[0007]作为本专利技术的进一步优选，所述的气囊进气道穿过机翼充压充气气孔对小气囊进行可控的供气，气流先通过主进气道进入充气控制装置，充气控制装置通过机翼充压充气气孔对小气囊单独充气，同时小气囊中都配备有相应的压力传感器，通过充气控制部调节每个小气囊的内部气压。
[0008]作为本专利技术的进一步优选，所述的气囊进气道的数量和小气囊的数量相等，气囊
进气道与小气囊的位置相对。
[0009]作为本专利技术的进一步优选，所述的电磁阀上设有的进气口和排气口分别与气囊进气道接通，当上半部分与小气囊相连的电磁阀的进气口被打开时，上半部分与小气囊相连的电磁阀的排气口被关闭；当上半部分与小气囊相连的电磁阀的进气口被关闭时，上半部分与小气囊相连的电磁阀的排气口被打开；当下半部分与小气囊相连的电磁阀的进气口被打开时，下半部分与小气囊相连的电磁阀的排气口被关闭；当下半部分与小气囊相连的电磁阀的进气口被关闭时，下半部分与小气囊相连的电磁阀的排气口被打开。因此当需要向下半部分小气囊中输入气体时，气体通过电磁阀上的进气口向下半部分小气囊进气道中输入气体，当小气囊内气压需要调整而泄压时，气体从气囊进气道进入电磁阀上的排气口。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，所述的排气道与气泵相连，当小气囊内气压需要调整而泄压时，通过气泵工作，将小气囊中的气体经气囊进气道、电磁阀上的排气口、充气控制部进入排气道，最终将小气囊中气体排出。
[0011]作为本专利技术的进一步优选，所述的蒙皮结构和拉条均采用Kapton薄膜材料，机翼表面是蒙皮结构，蒙皮本身的刚度需要和气囊结构相适应，起到保持翼型的作用，Kapton薄膜材料是美国杜邦公司(DuPont)生产的聚酰亚胺(PI)薄膜材料，具有优良的化学稳定性、耐高温性、坚韧性、耐磨性、阻燃性、电绝缘性。
[0012]作为本专利技术的进一步优选，电磁阀、主进气道开关、排气道开关、气泵和压力传感器分别与PLC电路相连，当小气囊需要充气时，PLC电路控制主进气道上的主进气道开关和电磁阀的进气口打开，此时，排气道上的排气道开关和电磁阀上的排气口被关闭，气体从主气道进入电磁阀，然后经过进气道进入小气囊内；当小气囊内气压需要调整而泄压时，PLC电路控制主进气道上的主进气道开关和电磁阀的进气口关闭，此时的排气道上的排气道开关和电磁阀上的排气口被打开，小气囊内的气体在气泵的作用力下进入进气道，然后从电磁阀的排气口中进入充气控制部，最终从排气道上的排气道开关中排出。
[0013]有益效果：本专利技术所述的一种扑翼机充气式柔性外段翼，与现有技术相比，具有以下优点：
[0014]1、通过采用充气气囊结构替代传统的刚性的外段翼结构，使得外段翼的质量得以大大减轻，这使得在相同电机驱动的条件下，扑翼机可以拥有更长的飞行时间；
[0015]2、与传统的刚性外段翼结构经常会采用推杆结构将外段翼推出相比，这样会使得推杆承受较大的载荷，降低扑翼机机翼结构的使用寿命，而充气式外段翼则全部采用气动的方式完成扑翼动作，外段翼所受的压强会均匀的散布到气囊表面，这会延长扑翼机机翼结构的使用寿命；
[0016]3、通过使用控制模块可以结合压力传感器的读数和供气装置实时控制气囊的内部压力，从而使得扑翼机的转动角度更加精确，可以更精准的动态适应扑翼机的飞行流场，具有更高的气动效率；
[0017]4、由于扑翼机的外段翼全部采用Kapton薄膜材料等柔性材料制成，因此，在扑翼机不工作的时候可以通过放气减小外段翼的体积，这使得采用充气外段翼结构的扑翼机更容易保存，也可以避免运输中的碰撞损伤。
附图说明
[0018]图1为本专利技术内部结构示意图；
[0019]图2为排气道的位置示意图；
[0020]图3为本专利技术结构示意图
[0021]图4为充气控制部的结构示意图
[0022]图5为气囊充气时气流走向示意图；
[0023]图6为气囊放气时气流走向示意图；
[0024]图7为外段翼上翻时的结构示意图；
[0025]图8为外段翼下折时的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图，进一步阐明本专利技术。
[0027]如图1、图2、图3所示，本专利技术所述的一种扑翼机充气式柔性外段翼，包括：蒙皮结构1、充气控制部2、电磁阀3、气囊进气道4、机翼充压充气气孔5、气囊6、小气囊61、上半部分62、下半部分63、拉条7、主进气道8和排气道9。
[0028]整个外段翼由蒙皮结构1包裹，主进气道8通过与内段翼相连将气源引入充气控制部2中进行分流，并通过微型电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扑翼机充气式柔性外段翼，它包括：外段翼，其特征在于：它还包括：包覆在外段翼上的蒙皮结构(1)，与外段翼紧靠且和蒙皮结构(1)紧固在一起的充气控制部(2)，分别安装在充气控制部(2)两端的主进气道(8)和排气道(9)，均匀分布安装在充气控制部(2)上的电磁阀(3)，固定在电磁阀(3)上的气囊进气道(4)，与气囊进气道(4)接通的气囊(6)；所述的气囊(6)被拉条(7)分隔成由上半部分(62)和下半部分(63)组成的多个小气囊(61)，所述的小气囊(61)内分别设有压力传感器；所述的主进气道(8)上设有主进气道开关，排气道(9)上设有排气道开关，当主进气道开关被打开时，排气道开关被关闭，当主进气道开关被关闭时，排气道开关被打开。2.根据权利要求1所述的一种扑翼机充气式柔性外段翼，其特征在于：所述的排气道(9)与气泵相连。3.根据权利要求1所述的一种扑翼机充气式柔性外段翼，其特征在于：所述的电磁阀(3)、主进气道开关、排气道开关、气泵和压力传感器分别与PLC电路相连。4.根据权利要求1所述的一种扑翼机充气式柔性外段翼，其特征在于：所述的气囊进气道(4)穿过机翼充压充气气孔(5)对小气囊(61)进行可控的供气。5.根据权利要求1所述的一种扑翼机充气式柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：向阳，秦苏洋，
申请(专利权)人：博尔德航空航天科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：