一種小型旋轉撲翼無人飛行器的制造方法
【專利摘要】一種小型旋轉撲翼無人飛行器，屬飛行器【技術領域】。它由機身、起落架、能源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、左旋轉撲翼和右旋轉撲翼組成。能源系統(tǒng)包括一個電機、方便充電的鋰電池、減速齒輪組及調速裝置；控制系統(tǒng)包括無線電遙控發(fā)射器、接收器或采用自動導航控制裝置和舵機。左旋轉撲翼和右旋轉撲翼結構相同，它們分別對稱布置于機身的左右兩側在動力的驅動下提供推力，該飛行器可垂直升降和懸停。左旋轉撲翼由左主軸、左轉臂、左翼片、左翼軸、左導向桿和左導向器組成；右旋轉撲翼由右主軸、右轉臂、右翼片、右翼軸、右導向桿和右導向器組成；結構簡單，效率較高。帶上拍攝設備可用于航拍、地理測量、交通執(zhí)勤、軍事偵查和搶險救災等多種任務。
【專利說明】一種小型旋轉撲翼無人飛行器【技術領域】
[0001]一種小型旋轉撲翼無人飛行器，屬飛行器【技術領域】，特別是涉及一種撲翼無人飛行器。
【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)撲翼飛行器采用的升力裝置是傳統(tǒng)的撲翼機構，由曲軸連桿驅動，撲翼作上下?lián)鋭赢a生升力，效率較低，對撲翼的疲勞強度要求較高，較難產生很大的推力，且很難垂直升降和空中懸停。

【發(fā)明內容】

[0003]為了克服上述傳統(tǒng)飛行器的不足，本發(fā)明提供了一種小型旋轉撲翼無人飛行器，撲翼作旋轉運動，能垂直升降和懸停。
[0004]本發(fā)明采用如下技術方案:一種小型旋轉撲翼無人飛行器包括機身、起落架、能源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、左旋轉撲翼和右旋轉撲翼。能源系統(tǒng)包括一個電機、方便充電的鋰電池、減速齒輪組及調速裝置；控制系統(tǒng)包括無線電遙控發(fā)射器、接收器或自動導航控制裝置和舵機；左旋轉撲翼和右旋轉撲翼結構相同，它們以機身的對稱縱截面為對稱面分別對稱布置于機身的左右兩側在動力的驅動下提供推力，該飛行器可垂直升降和懸停。
[0005]左旋轉撲翼由左主軸、左轉臂、左翼片、左翼軸、左導向桿和左導向器組成；右旋轉撲翼由右主軸、右轉臂、右翼片、右翼軸、右導向桿和右導向器組成；左主軸和右主軸同軸地固連在一起，采用單個電機作動力，通過減速齒輪組傳遞給左主軸和右主軸，同時驅動左旋轉撲翼和右旋轉撲翼同向同速運動。
[0006]左旋轉撲翼的具體結構是:左主軸的一端通過滾動軸承與機身相連，左轉臂的一端與左主軸的另一端垂直固連，左轉臂的另一端與左翼軸的一端垂直固連，左翼軸、左轉臂和左主軸處于同一平面內形成曲柄結構；左翼軸的另一端通過軸承與左翼片相連于靠近左翼片的前緣處，左翼軸與左翼片的前緣平行，左翼片能繞左翼軸靈活轉動，但左翼軸不能作軸向直線運動；左翼片的靠近左轉臂的端面即左翼片的根部端面與左翼片的前緣垂直，左導向桿的一端與左翼片固連于該端面弦線的最后端，左導向桿在該端面弦線向后的延長線上且與左翼軸垂直，左導向桿的另一端穿過左導向器；左導向器由左直線軸承和左關節(jié)軸承組合而成，左直線軸承固定鑲入左關節(jié)軸承內；左導向器通過左關節(jié)軸承的外殼與機身相連；左導向桿插入左導向器的左直線軸承內，左導向桿能在左直線軸承內靈活作往復直線運動，并隨著左直線軸承一起能繞左導向器的左關節(jié)軸承中心轉擺；在控制系統(tǒng)的控制下，左導向器能在與左轉臂旋轉平面平行的過左導向桿的平面內繞控制系統(tǒng)的舵機轉擺移動；左導向桿的長度足夠確保在整個運動過程中左導向桿的一端始終在左導向器內而不脫落；左導向器接近左翼軸的旋轉圓周安裝，但左導向器到左主軸之間的距離大于左轉臂長度與左翼片的最大弦長之和，以便左翼片順利旋轉。為減小空氣的阻力，提高升阻比，提高撲動效率，左翼片的翼型采用上凸下平型或上凸下凹型。[0007]左旋轉撲翼的工作原理是:電機的動力經減速后傳遞給左主軸，左主軸轉動帶動左轉臂旋轉，左轉臂帶動左翼軸旋轉，在左翼軸的牽引下左翼片旋轉撲動，由于左導向桿和左導向器的控制，左翼片旋轉時其攻角在一個工作周期即旋轉一圈內會發(fā)生有規(guī)律的變化，符合高升力機制，有利于產生升力。為了較高的撲動效率和左翼片能靈活撲動，左導向器接近左翼軸的旋轉圓周安裝，但左導向器到左主軸之間的距離大于左轉臂長度與左翼片的最大弦長之和。由于左導向器接近左翼軸的旋轉圓周，在一個周期內，左翼片下?lián)洚a生的效果遠大于上撲，產生升力的效率較高。改變左翼片的轉速會改變推力的大小；空氣動力的方向是通過改變左導向器相對左主軸的方位來實現的。
[0008]右旋轉撲翼的具體結構和工作原理與左旋轉撲翼的相同。右主軸和左主軸同軸地固連在一起，并與減速齒輪組的從動輪相連，減速齒輪組的主動輪與電機相連。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點是:由于只使用一個電機同時驅動左旋轉撲翼和右旋轉撲翼，結構簡單，結構重量輕，左旋轉撲翼和右旋轉撲翼同向同速，容易調整平衡，電池利用率高使用時間長。由于左翼片和右翼片都作圓周轉動，對材料的疲勞強度要求不高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明一種小型旋轉撲翼無人飛行器的主視示意圖；圖2是圖1的左視圖。
[0011]圖中:1_機身；2_起落架；3_能源系統(tǒng)；4_控制系統(tǒng)；5_左旋轉撲翼；6_右旋轉撲翼；51_左主軸；52_左轉臂；53_左翼片；54_左翼軸；55_左導向桿；56_左導向器；561_左直線軸承；562_左關節(jié)軸承；圖2中大的帶箭頭的虛線圓表示左翼軸54的旋轉軌跡和轉動方向。
【具體實施方式】
[0012]現結合附圖1和附圖2舉例對本發(fā)明加以說明:一種小型旋轉撲翼無人飛行器包括機身1、起落架2、能源系統(tǒng)3、控制系統(tǒng)4、左旋轉撲翼5和右旋轉撲翼6。能源系統(tǒng)3包括一個電機、方便充電的鋰電池、減速齒輪組及調速裝置；控制系統(tǒng)4由無線電遙控發(fā)射器、接收器或自動導航控制裝置和舵機組成；左旋轉撲翼5和右旋轉撲翼6結構相同，它們以機身I的對稱縱截面為對稱面分別對稱布置于機身I的左右兩側在動力的驅動下提供推力，該飛行器可垂直升降和懸停。
[0013]左旋轉撲翼5由左主軸51、左轉臂52、左翼片53、左翼軸54、左導向桿55和左導向器56組成；右旋轉撲翼6由右主軸、右轉臂、右翼片、右翼軸、右導向桿和右導向器組成；左主軸51和右主軸同軸地固連在一起，采用單個電機作主動力，通過減速齒輪組傳遞給左主軸51和右主軸，同時驅動左旋轉撲翼5和右旋轉撲翼6，該結構簡單，重量輕。
[0014]左旋轉撲翼5的具體結構是:左主軸51的一端通過滾動軸承與機身I相連，左轉臂52的一端與左主軸51的另一端垂直固連，左轉臂52的另一端與左翼軸54的一端垂直固連，左翼軸54、左轉臂52和左主軸51處于同一平面內組成曲柄結構；左翼軸54的另一端通過軸承與左翼片53相連于靠近左翼片53的前緣處，左翼軸54與左翼片53的前緣平行，左翼片53能繞左翼軸54靈活轉動，但左翼軸54不能作軸向直線運動；左翼片53的靠近左轉臂52的端面即左翼片53的根部端面與左翼片53的前緣垂直，左導向桿55的一端與左翼片53固連于該端面弦線的最后端，左導向桿55在該端面弦線向后的延長線上且與左翼軸54垂直,左導向桿55的另一端穿過左導向器56 ;左導向器56由左直線軸承561固定鑲入左關節(jié)軸承562組合而成；左導向器56通過左關節(jié)軸承562的外殼與機身相連；左導向桿插入左導向器的左直線軸承內，左導向桿能在左直線軸承內靈活作直線運動，并隨著左直線軸承一起能繞左導向器的左關節(jié)軸承中心轉擺；在控制系統(tǒng)4的控制下，左導向器56能在與左轉臂52旋轉平面平行的過左導向桿55的平面內繞控制系統(tǒng)4的舵機轉擺移動?’左導向桿55的長度應足夠確保在整個運動過程中左導向桿55的一端始終在左導向器56內而不脫落。左導向器56接近左翼軸54的旋轉圓周安裝，但左導向器56到左主軸51之間的距離大于左轉臂52長度與左翼片53的最大弦長之和，以便左翼片53順利旋轉。為減小空氣的阻力，提高升阻比，提高撲動效率，左翼片53的翼型采用上凸下平型或上凸下凹型。
[0015]機身1、左翼 片53和右翼片的骨架都采用碳纖維復合材料，強度高重量輕。左翼片53和右翼片均呈直角二角形。
[0016]起落架2由三根支架組成，每根支架由細鋼絲和小橡膠球組成，小橡膠球著陸時起緩沖作用，起落架還起反扭力平衡作用。
[0017]左旋轉撲翼5的工作原理是:電機的動力經減速后傳遞給左主軸51，左主軸51轉動帶動左轉臂52旋轉，左轉臂52帶動左翼軸54旋轉，在左翼軸54的牽引下左翼片53旋轉撲動，由于左導向桿55和左導向器56的控制，左翼片53旋轉時其攻角在一個工作周期即旋轉一圈內會發(fā)生有規(guī)律的變化，符合高升力機制，有利于產生推力。為了較高的撲動效率和左翼片53能靈活撲動，左導向器56接近左翼軸54的旋轉圓周安裝，但左導向器56到左主軸51之間的距離大于左轉臂52長度與左翼片53的最大弦長之和。由于左導向器56接近左翼軸54的旋轉圓周，在一個周期內，左翼片53下?lián)洚a生的效果遠大于上撲，產生升力的效率較高。改變左翼片53的轉速會改變推力的大?。煌屏Φ姆较蚴峭ㄟ^改變左導向器56相對左主軸51的方位實現的。由于左翼片53和右翼片都作圓周轉動，對材料的疲勞強度要求不高。
[0018]右旋轉撲翼6的具體結構和工作原理與左旋轉撲翼5的相同。
[0019]下面就該發(fā)明一種小型旋轉撲翼無人飛行器的飛行狀態(tài)對該發(fā)明作進一步說明。
[0020]起飛:起動電機，驅動左旋轉撲翼5和右旋轉撲翼6撲動，同時利用控制系統(tǒng)4調整左導向器56和右導向器的高度，使左旋轉撲翼5和右旋轉撲翼6產生的合力向上，當電機轉速達到一定值時，升力大于機體重量，該小型旋轉撲翼無人飛行器垂直升空。
[0021]前飛:起飛后，將左導向器56和右導向器同時向前上方移動，推力方向將向前上方，同時提高電機轉速使推力的垂直向上方向的分力等于機體重量，便于向前平飛。
[0022]后飛:在空中飛行時，將左導向器56和右導向器同時向下方移動，使得推力方向向后上方，同時調整電機轉速使推力的垂直向上方向的分力等于機體重量，實現向后平飛。
[0023]轉彎飛行:在前飛時，單獨將右導向器往前上方移動小許該飛行器將向左轉彎；單獨將左導向器56往前上方移動小許該飛行器將向右轉彎。
[0024]懸停:在空中飛行時，將左導向器56和右導向器調整至適當的同樣的高度和方位位置，調整好電機的轉速，使得左旋轉撲翼5和右旋轉撲翼6產生的合力垂直向上且等于機體重量，消除飛行慣性后該飛行器將處于懸停位置。
[0025]降落:將該飛行器調整至懸停位置后，慢慢降低電機的轉速，微調左導向器56和右導向器的方位該飛行器能緩緩垂直降落。[0026]以上說明是在沒有氣流干擾的工況下作出的，如果有氣流干擾的存在，則應根據氣流的方向和流速進行修偏。
[0027]本發(fā)明一種小型旋轉撲翼無人飛行器帶上拍攝設備可用于航拍、地理測量、交通執(zhí)勤、軍事偵查和搶險救災等多種任務。
【權利要求】
1.一種小型旋轉撲翼無人飛行器，包括機身(I)、起落架(2)、能源系統(tǒng)(3)、控制系統(tǒng)(4)、左旋轉撲翼(5)和右旋轉撲翼(6),其特征在于:能源系統(tǒng)(3)包括一個電機、方便充電的鋰電池、減速齒輪組及調速裝置；左旋轉撲翼(5)由左主軸(51)、左轉臂(52)、左翼片(53)、左翼軸(54)、左導向桿(55)和左導向器(56)組成；右旋轉撲翼(6)由右主軸、右轉臂、右翼片、右翼軸、右導向桿和右導向器組成；左旋轉撲翼(5)和右旋轉撲翼(6)結構相同，它們以機身(I)的對稱縱截面為對稱面分別對稱布置于機身(I)的左右兩側；左主軸(51)和右主軸同軸地固連在一起，采用單個電機作主動力，通過減速齒輪組傳遞給主軸，同時驅動左旋轉撲翼(5)和右旋轉撲翼(6);左主軸(51)的一端通過滾動軸承與機身(I)相連，左轉臂(52)的一端與左主軸(51)的另一端垂直固連,左轉臂(52)的另一端與左翼軸(54)的一端垂直固連，左翼軸(54)、左轉臂(52)和左主軸(51)處于同一平面內；左翼軸(54)的另一端通過軸承與左翼片(53 )相連于靠近左翼片(53 )的前緣處，左翼軸(54)與左翼片(53 )的前緣平行，左翼片(53 )能繞左翼軸靈活轉動；左翼片(53 )的靠近左轉臂(52 )的端面即左翼片(53)的根部端面與左翼片(53)的前緣垂直,左導向桿(55)的一端與左翼片(53)固連于該端面弦線的最后端，左導向桿(55)在該端面弦線向后的延長線上且與左翼軸(54)垂直，左導向桿(55)的另一端穿過左導向器(56);左導向器(56)由左直線軸承(561)和左關節(jié)軸承(562 )組合而成，左直線軸承(561)固定鑲入左關節(jié)軸承(562 )內；左導向器(56 )通過左關節(jié)軸承(562)的外殼與機身(I)相連；左導向桿(55)插入左導向器(56)的左直線軸承(561)內，左導向桿(55)能在左直線軸承(561)內靈活作往復直線運動，并隨著左直線軸承(561) 一起能繞左導向器(56)的左關節(jié)軸承(562)中心轉擺；在控制系統(tǒng)(4)的控制下，左導向器(56)能在與左轉臂(52)旋轉平面平行的過左導向桿(55)的平面內繞控制系統(tǒng)(4)的舵機轉擺移動；左導向桿(55)的長度足夠確保在整個運動過程中左導向桿(55)的一端始終在左導向器(56)內而不脫落。
2.根據權利要求1所述的一種小型旋轉撲翼無人飛行器，其特征在于:控制方式采用無線電遙控方式或者采用自動導航控制方式。
3.根據權利要求1所述的一種小型旋轉撲翼無人飛行器，其特征在于:機身(I)、左翼片(53)和右翼片的骨架采用碳纖維復合材料。
4.根據權利要求1所述的一種小型旋轉撲翼無人飛行器，其特征在于:左翼片(53)和右翼片均呈直角三角形，翼型均采用上凸下平型或上凸下凹型。
5.根據權利要求1所述的一種小型旋轉撲翼無人飛行器，其特征在于:起落架(2)由細鋼絲和小橡膠球構成。
【文檔編號】B64C33/02GK103991544SQ201410234087
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】王志成 申請人:佛山市神風航空科技有限公司