一種小微型無人機升力裝置制造方法
【專利摘要】一種小微型無人機升力裝置是將兩套結(jié)構(gòu)相同的總成軸對稱地固連在一起，而每套總成均由葉輪套、翼片、連接桿、導(dǎo)流罩、端板、軸承和轉(zhuǎn)軸組成；借助連接桿沿葉輪套周向均布的5～7組雙列翼片在轉(zhuǎn)軸的帶動下分別向內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，暴露在導(dǎo)流罩之外的雙列翼片下表面撥動空氣向下運動，獲得向上的反作用力，即升力；與此同時，部分氣流掠過翼片上下表面，獲得由機翼原理所決定的另一部分升力；而導(dǎo)流罩之內(nèi)的雙列翼片盡管也撥動空氣，產(chǎn)生上述兩部分效果相反的力，但因?qū)儆凇跋到y(tǒng)內(nèi)力”而失去副作用。本發(fā)明僅借助于單一的旋轉(zhuǎn)運動即可獲得升力；且因采用機翼狀翼片，擴大了升力來源，效率更高。
【專利說明】一種小微型無人機升力裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種小微型無人機升力裝置，屬于撲翼機領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]小微型無人機的研制始于1990年代中期，其結(jié)構(gòu)形式有固定翼、旋翼及撲翼式之分，其技術(shù)難點包括空氣動力學(xué)原理、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、偵察傳感器等。目前，小微型無人機在尖端技術(shù)云集的軍事領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用并創(chuàng)造了許多奇跡。盡管如此，人們?nèi)匀粵]有放棄對改進上述難點技術(shù)的探索。
[0003]在有關(guān)小微型無人機的諸多技術(shù)和工程問題中，最大的難點應(yīng)屬動力系統(tǒng)，它必須能在極小的體積內(nèi)產(chǎn)生足夠的能量，并把它轉(zhuǎn)變?yōu)橥屏Γ植辉黾舆^多的重量。
[0004]當(dāng)你用“撲翼飛機”和“ornithopter”對中、外專利數(shù)據(jù)庫進行檢索時，大量相關(guān)申請文件會展現(xiàn)在你的眼前；媒體也報道過一些大型的或微型的樣機，如:2006年9月中國航空信息網(wǎng)曾報道“加拿大實現(xiàn)有人駕駛撲翼機飛行。這架試飛的撲翼機編號為C-GPTR，在同年7月8日進行了 3次滑跑試驗，并在最后一次滑跑過程中實現(xiàn)了離地起飛并維持。當(dāng)該機達到大約80千米/小時的滑行速度時，試飛員將油門桿推到最大位置，此時撲翼頻率為I赫茲，機體成功離開了跑道，并以約89千米/小時的速度、在距離地面大約I米的高度向前平飛了 10秒，總飛行距離330米，留空時間只有14秒?！?br> [0005]http://news.xinhuanet.com/2003年12月15日報道了南京航空航天大學(xué)采用三連桿撲動翼驅(qū)動機構(gòu)制作的微型撲翼飛機只有38克重，能在空中飛6分鐘，飛行高度達到50米。
[0006]事實上，不能原地起落的加拿大撲翼機不是真正意義上的撲翼飛機；而南京航空航天大學(xué)的撲翼機升力極其有限，有效荷載僅僅為38克；且兩者的留空時間均很短暫。究其原因在于:上下煽動的撲翼會抵消一部分升力，效率低下；此外，高速運行的多連桿機構(gòu)的可靠性也不會很高。
[0007]中國發(fā)明專利“一種撲翼機升力生成裝置”(200710071870.8，哈爾濱工程大學(xué))公開的升力生成裝置“是將兩套結(jié)構(gòu)相同的總成軸對稱地固連在一起，而每套總成都由葉輪套、翼片、連接桿、導(dǎo)流罩、端板、軸承和轉(zhuǎn)軸組成。其中，葉輪套的外圓周上均布4或6個連接桿，并分別與包角為90°或60°的圓弧形翼片的一條母線邊固連；當(dāng)圓弧形翼片圍攏起來后可緊密包繞葉輪套，而當(dāng)葉輪套借助轉(zhuǎn)軸在包角為90°?120°圓弧狀導(dǎo)流罩端板上的軸承內(nèi)旋轉(zhuǎn)起來之后，在離心力的作用下圓弧形翼片可沿葉輪套徑向向外伸展，并撥動空氣向下運動，產(chǎn)生升力?！北M管它取消了連桿機構(gòu)且比上下煽動的撲翼具有更高的效率，但存在翼片伸展不到位且在最下方產(chǎn)生撞擊等不足。
[0008]中國發(fā)明專利“滑動翼式升力生成裝置”(200710071871.2，哈爾濱工程大學(xué))公開的升力生成裝置“是將兩套結(jié)構(gòu)相同的總成軸對稱地固連在一起，而每套總成都包括轉(zhuǎn)軸、翼片、減摩套筒、套筒軸、導(dǎo)流罩、弧狀窄條導(dǎo)軌、端板和軸承，而轉(zhuǎn)軸是由兩塊夾持剛性矩形板狀翼片并允許翼片在其間滑動的條形夾板和端部的兩段同軸線軸頭組成；減摩套筒套裝在與翼片的兩個短邊分別固連的套筒軸上，兩塊圓形端板固連在包角為90°?120°的圓弧狀導(dǎo)流罩的兩端；兩個軸承分別固裝在端板上的兩個同軸線偏心孔內(nèi)。當(dāng)處于同一水平面內(nèi)的兩根轉(zhuǎn)軸分別向內(nèi)旋轉(zhuǎn)時，因離心力作用而向外滑動的兩塊翼片將撥動空氣向下運動并產(chǎn)生升力?！逼洳蛔阍谟?存在大面積的滑動摩擦表面。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是公開一種小微型無人機升力裝置，其設(shè)計思想也是將飛行過程中鳥翼所具有的產(chǎn)生升力和滑翔的雙重功能區(qū)別開來，其中的滑翔功能讓其它“靜止”構(gòu)件承擔(dān)(與本專利申請無關(guān))，而升力由本發(fā)明承擔(dān)。
[0010]一種小微型無人機升力裝置是將兩套結(jié)構(gòu)相同的總成軸對稱地固連在一起，而每套總成都由葉輪套、翼片、連接桿、導(dǎo)流罩、端板、軸承和轉(zhuǎn)軸組成。其中，葉輪套是一個圓柱形筒體，沿其母線劃分為等長的兩段，且在每段的中位處與沿圓周均布的5?7個連接桿的一端固連，而連接桿的另一端與機翼狀的等寬平直翼片的端面固連；所有翼片的拱形上表面朝向同一側(cè)；借助連接桿固連于同一母線上的兩塊翼片的同位弦線平行而不共線，即分別與轉(zhuǎn)軸軸線空間斜交，于是，同一母線上兩塊并列翼片中一塊的后緣與另一塊的前緣之間形成一條氣流通道，而通道的寬窄取決于所述的交角，即改變交角即可改變通道的寬度。半圓弧狀導(dǎo)流罩略長于葉輪套，且內(nèi)徑略大于組裝后的全部翼片外端所在圓周的直徑；兩塊半圓形端板分別固連在導(dǎo)流罩的兩端。轉(zhuǎn)軸插入葉輪套內(nèi)鍵連接并借助圓形端板中心處的軸承在導(dǎo)流罩內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0011]兩套所述總成的導(dǎo)流罩側(cè)背對背地固連在一起；兩根所述轉(zhuǎn)軸處于同一水平面內(nèi)且平行；暴露在所述導(dǎo)流罩之外翼片的拱形上表面朝上。為了確保整個裝置的動量矩守恒，兩根所述轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向應(yīng)相反。
[0012]本發(fā)明運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生升力的原理是:在所述轉(zhuǎn)軸分別向內(nèi)旋轉(zhuǎn)(即面向轉(zhuǎn)軸的一端，左側(cè)的翼片逆時針旋轉(zhuǎn)，右側(cè)的翼片順時針旋轉(zhuǎn))時，暴露在所述導(dǎo)流罩之外的翼片下表面撥動空氣向下運動，獲得向上的反作用力，即升力；與此同時，部分氣流穿過所述的氣流通道掠過翼片上下表面，基于機翼原理獲得另一部分升力；而導(dǎo)流罩之內(nèi)的翼片盡管也撥動空氣，產(chǎn)生上述兩部分效果相反的力，但因?qū)儆凇跋到y(tǒng)內(nèi)力”而失去副作用。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:裝置僅借助于單一的旋轉(zhuǎn)運動即可獲得升力；且因采用機翼狀翼片，擴大了升力來源，效率更高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1 一種小微型無人機升力裝置的橫斷面結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖2 —種小微型無人機升力裝置的縱向結(jié)構(gòu)示意圖

【具體實施方式】
[0016]下面給出本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并結(jié)合附圖加以說明。
[0017]如圖1、圖2所示，一種小微型無人機升力裝置是將兩套結(jié)構(gòu)相同的總成軸對稱地固連在一起，而每套總成都由葉輪套1、翼片2、連接桿3、導(dǎo)流罩4、端板5、軸承6和轉(zhuǎn)軸7組成。其中，葉輪套I是一個圓柱形筒體，沿其母線劃分為等長的兩段，且在每段的中位處與沿圓周均布的5?7個連接桿3的一端固連，而連接桿3的另一端與機翼狀的等寬平直翼片2的端面固連；所有翼片2的拱形上表面朝向同一側(cè)；借助連接桿3固連于同一母線上的兩塊翼片2的同位弦線平行而不共線，即分別與轉(zhuǎn)軸7的軸線空間斜交，交角初選為10°，最佳值由理論計算和試驗確定；于是，同一母線上兩塊并列翼片2中的一塊的后緣與另一塊的前緣之間形成一條氣流通道，而通道的寬窄取決于所述交角，即改變交角即可改變氣流通道的寬度。半圓弧狀導(dǎo)流罩4略長于葉輪套1，且內(nèi)徑略大于組裝后的全部翼片2外端所在圓周的直徑；兩塊半圓形端板5分別固連在導(dǎo)流罩4的兩端。轉(zhuǎn)軸7插入葉輪套I內(nèi)鍵連接并借助半圓形端板5中心處的軸承6在導(dǎo)流罩4內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0018]兩套所述總成的導(dǎo)流罩4背對背地固連在一起；兩根轉(zhuǎn)軸7處于同一水平面內(nèi)且平行；暴露在所述導(dǎo)流罩4之外的翼片2的拱形上表面朝上。為了確保整個裝置的動量矩守恒，兩根轉(zhuǎn)軸7的轉(zhuǎn)向應(yīng)相反。
[0019]本發(fā)明的有益效果在于:裝置僅借助于單一的旋轉(zhuǎn)運動即可獲得升力；且因采用機翼狀翼片，擴大了升力來源，效率更高。
【權(quán)利要求】
1.一種小微型無人機升力裝置，將兩套結(jié)構(gòu)相同的總成軸對稱地固連在一起，兩根轉(zhuǎn)軸處于同一水平面內(nèi)且平行；每個總成均是周向均布的翼片在轉(zhuǎn)軸的帶動下在導(dǎo)流罩內(nèi)同步向內(nèi)轉(zhuǎn)動；其特征在于:每套總成包括葉輪套(I)、翼片(2)、連接桿(3);其中，葉輪套(I)是一個圓柱形筒體，沿其母線劃分為等長的兩段，且在每段的中位處與沿圓周均布的5?7個連接桿(3)的一端固連，而連接桿(3)的另一端與機翼狀的等寬平直翼片(2)的固連；所有翼片(2)的拱形上表面朝向同一側(cè)；借助連接桿(3)固連于同一母線上的兩塊翼片(2)的同位弦線平行而不共線，即分別與轉(zhuǎn)軸(7)的軸線空間斜交，交角初定為10ο，最佳值由理論計算和試驗確定；導(dǎo)流罩(4)呈半圓弧狀，端板(5)為半圓形，且導(dǎo)流罩(4)縱向略長于葉輪套(I)，內(nèi)徑略大于組裝后的翼片(2)外端所在圓周的直徑；兩塊端板(5)分別固連在導(dǎo)流罩⑷縱向的兩端；轉(zhuǎn)軸(7)插入葉輪套⑴內(nèi)鍵連接并借助端板(5)中心處的軸承(6)在導(dǎo)流罩(4)內(nèi)旋轉(zhuǎn)；暴露在導(dǎo)流罩(4)之外的翼片(2)的拱形上表面朝上。
【文檔編號】B64C33/02GK104260888SQ201410525304
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】李鴻, 許芳芳, 張東旭 申請人:哈爾濱工程大學(xué)