本發(fā)明設(shè)計(jì)飛行器領(lǐng)域，特別是涉及一種高效能一體化仿生撲翼飛行器，可實(shí)現(xiàn)撲動(dòng)、折疊和扭轉(zhuǎn)的仿生耦合運(yùn)動(dòng)，可用于探測(cè)偵察的一種撲翼飛行平臺(tái)。

背景技術(shù)：

1、自然界的飛行生物為傳統(tǒng)固定翼和旋翼飛行器在低雷諾數(shù)空氣流場(chǎng)飛行時(shí)推進(jìn)效率大大降低的問題提供了良好的解決辦法，撲翼飛行的方式能有效地利用非定?？諝鈩?dòng)力特性獲取高升力。依據(jù)仿生學(xué)原理設(shè)計(jì)的撲翼飛行器具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、重量輕、隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，并在民用、軍事領(lǐng)域有著十分誘人的應(yīng)用前景。

2、鳥類和蝙蝠可以通過改變飛行過程中的撲翼攻角來完成爬升、俯沖和滑翔等動(dòng)作。研究表明，飛行生物翅翼的上下?lián)鋭?dòng)與扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的耦合能夠使翅翼的推力特性大幅改善。飛行生物這種沿翅膀展向的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)制可以降低飛行能耗，影響飛行效率。

3、中國(guó)專利cn214690172u公開了“仿生雙段撲翼飛行器”，它提出一種大型仿生的撲翼飛行器，可實(shí)現(xiàn)模仿鳥類翅翼的撲動(dòng)和折疊運(yùn)動(dòng)，雙翅撲動(dòng)完全對(duì)稱，可達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。本專利采用雙環(huán)路閉鏈機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了撲動(dòng)、折疊和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的耦合，提高了撲翼飛行器的飛行效能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決以上技術(shù)問題，提出一種高效能一體化仿生撲翼飛行器，能夠提高撲翼飛行器的氣動(dòng)性能。

2、為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種高效能一體化仿生撲翼飛行器，包括機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、空間六桿撲翼機(jī)構(gòu)和尾翼模塊；所述尾翼模塊安裝在機(jī)架上；所述傳動(dòng)系統(tǒng)安裝在機(jī)架上；所述傳動(dòng)系統(tǒng)通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)小錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；

3、所述空間六桿撲翼機(jī)構(gòu)設(shè)有兩套，結(jié)構(gòu)形式、連接方式和傳動(dòng)方式完全相同，分別安裝在機(jī)架(1)的左右兩側(cè)；所述空間六桿撲翼機(jī)構(gòu)包括錐齒曲柄、空間三副桿、內(nèi)翼?xiàng)U、空間二副桿和外翼?xiàng)U；

4、所述錐齒曲柄的一端固定安裝在機(jī)架上，形成第一轉(zhuǎn)動(dòng)副，并且錐齒曲柄的錐齒與小錐齒輪嚙合，另一端與空間三副桿的第一端形成第二轉(zhuǎn)動(dòng)副；空間三副桿的第二端與內(nèi)翼?xiàng)U的第二端形成第三轉(zhuǎn)動(dòng)副；內(nèi)翼?xiàng)U的第一端與內(nèi)翼?xiàng)U固定架固定連接，形成第四轉(zhuǎn)動(dòng)副；內(nèi)翼?xiàng)U的第三端與外翼?xiàng)U的第一端形成第五轉(zhuǎn)動(dòng)副；外翼?xiàng)U的第二端與空間二副桿的第二端形成第六轉(zhuǎn)動(dòng)副；空間二副桿的第一端與空間三副桿的第三端形成第七轉(zhuǎn)動(dòng)副；所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副和第七轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線交于空間一點(diǎn)。

5、所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、小直齒輪、大直齒輪、傳動(dòng)軸和小錐齒輪；

6、所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過電機(jī)安裝孔固定在機(jī)架上，所述小直齒輪安裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上；所述傳動(dòng)軸安裝在機(jī)架上；所述大直齒輪設(shè)有兩個(gè)，安裝在傳動(dòng)軸上，并與傳動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，大直齒輪與小直齒輪嚙合；所述小錐齒輪設(shè)有兩個(gè)，安裝在傳動(dòng)軸的左右兩端，并與傳動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

7、所述尾翼模塊包括偏航舵機(jī)、舵機(jī)出軸、尾翼連接板、尾翼連接架、尾翼骨架和可調(diào)仰角關(guān)節(jié)；

8、所述偏航舵機(jī)固定安裝在機(jī)架(1)上；所述尾翼連接板與舵機(jī)出軸固連，保持同步轉(zhuǎn)動(dòng)；所述尾翼連接板與尾翼連接架之間固定安裝；所述尾翼連接架與尾翼骨架形成可調(diào)仰角關(guān)節(jié)。

9、所述機(jī)架包括機(jī)架本體、布置在機(jī)架本體前方的內(nèi)翼?xiàng)U固定架、穿過機(jī)架本體前后的曲柄支撐桿、機(jī)架本體向內(nèi)布置的傳動(dòng)軸支撐桿、機(jī)架本體內(nèi)部斜置的穩(wěn)定支撐桿、布置在機(jī)架本體前方的電機(jī)安裝架、布置在機(jī)架本體前方的傳動(dòng)軸安裝架、布置在機(jī)架本體前方的小齒輪定位板、布置在機(jī)架本體后方的舵機(jī)安裝架、布置在機(jī)架本體后方的機(jī)身支撐桿和布置在機(jī)架本體前方的傳動(dòng)軸限位架；

10、所述機(jī)架本體兩側(cè)中部設(shè)置有連接架安裝孔；所述內(nèi)翼?xiàng)U固定架上設(shè)置有內(nèi)翼?xiàng)U安裝孔；所述曲柄支撐桿上設(shè)置有曲柄安裝孔；所述傳動(dòng)軸支撐桿上設(shè)置有傳動(dòng)軸安裝孔；所述電機(jī)安裝架上設(shè)置有電機(jī)安裝孔；所述傳動(dòng)軸安裝架上設(shè)置有傳動(dòng)軸支撐孔；所述小齒輪定位板上設(shè)置有小齒輪定位孔；所述舵機(jī)安裝架上設(shè)置有舵機(jī)安裝孔；所述機(jī)架本體后方兩側(cè)設(shè)置有機(jī)身減重孔；所述傳動(dòng)軸限位架上設(shè)置有傳動(dòng)軸限位孔。

11、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)稱布置的空間六桿撲翼機(jī)構(gòu)的方式，該撲翼機(jī)構(gòu)將翅翼的撲動(dòng)運(yùn)動(dòng)與外翼的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)耦合起來，通過膜狀翅膀的變形實(shí)現(xiàn)鳥類在飛行期間的翼尖的主動(dòng)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具體而言，該飛行器在翅膀下拍階段向下扭轉(zhuǎn)翼尖和伸展翅膀來產(chǎn)生升力和推力，在上提階段向上扭轉(zhuǎn)翼尖，并伴隨一定程度的翅膀折疊，減小飛行阻力，提升了仿生撲翼飛行器的氣動(dòng)性能。

技術(shù)特征：

1.一種高效能一體化仿生撲翼飛行器，其特征在于：包括機(jī)架(1)、傳動(dòng)系統(tǒng)(2)、空間六桿撲翼機(jī)構(gòu)(3)和尾翼模塊(4)；所述尾翼模塊(4)安裝在機(jī)架(1)上；所述傳動(dòng)系統(tǒng)(2)安裝在機(jī)架(1)上；所述傳動(dòng)系統(tǒng)(2)通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)小錐齒輪(205)轉(zhuǎn)動(dòng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效能一體化仿生撲翼飛行器，其特征在于：所述傳動(dòng)系統(tǒng)(2)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(201)、小直齒輪(202)、大直齒輪(203)、傳動(dòng)軸(204)和小錐齒輪(205)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效能一體化仿生撲翼飛行器，其特征在于：所述尾翼模塊(4)包括偏航舵機(jī)(401)、舵機(jī)出軸(402)、尾翼連接板(403)、尾翼連接架(404)、尾翼骨架(405)和可調(diào)仰角關(guān)節(jié)(406)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效能一體化仿生撲翼飛行器，其特征在于：所述機(jī)架(1)包括機(jī)架本體(100)、布置在機(jī)架本體(100)前方的內(nèi)翼?xiàng)U固定架(103)、穿過機(jī)架本體(100)前后的曲柄支撐桿(104)、機(jī)架本體(100)向內(nèi)布置的傳動(dòng)軸支撐桿(106)、機(jī)架本體(100)內(nèi)部斜置的穩(wěn)定支撐桿(108)、布置在機(jī)架本體(100)前方的電機(jī)安裝架(109)、布置在機(jī)架本體(100)前方的傳動(dòng)軸安裝架(111)、布置在機(jī)架本體(100)前方的小齒輪定位板(113)、布置在機(jī)架本體(100)后方的舵機(jī)安裝架(115)、布置在機(jī)架本體(100)后方的機(jī)身支撐桿(117)和布置在機(jī)架本體(100)前方的傳動(dòng)軸限位架(119)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高效能一體化仿生撲翼飛行器，包括機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、空間六桿撲翼機(jī)構(gòu)和尾翼模塊。本發(fā)明采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)稱布置的空間六桿撲翼機(jī)構(gòu)的方式，該撲翼機(jī)構(gòu)將翅翼的撲動(dòng)運(yùn)動(dòng)與外翼的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)耦合起來，通過膜狀翅膀的變形實(shí)現(xiàn)鳥類在飛行期間的翼尖的主動(dòng)扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具體而言，該飛行器在翅膀下拍階段向下扭轉(zhuǎn)翼尖和伸展翅膀來產(chǎn)生升力和推力，在上提階段向上扭轉(zhuǎn)翼尖，并伴隨一定程度的翅膀折疊，減小飛行阻力，提升了仿生撲翼飛行器的氣動(dòng)性能，可應(yīng)用于危險(xiǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)和探測(cè)偵察。

技術(shù)研發(fā)人員：武建昫,劉洪,楊輝,曾亮,彭偉,楊揚(yáng),姚燕安
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/5/29