專利名稱：撲旋翼設(shè)計(jì)方法及利用此方法設(shè)計(jì)的微小型撲旋翼飛行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)屬于微小型飛行器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)合撲翼與旋翼技 術(shù)的自旋式飛行器。
背景技術(shù)：
1992年美國國防高級研究計(jì)劃局(Defense Advanced Research Project Agency,簡稱DARPA)第一次提出了微型飛行器(MicroAir Vehicles,簡稱MAV) 的概念。微型飛行器的主要特點(diǎn)是體積小，美國DARPA對微型飛行器的要求為 翼展和長度小于6英寸(152毫米)，總重量約為80-150克，有效載荷為20 克左右，續(xù)航時(shí)間為20-60分鐘，飛行速度為30-60公里/小時(shí)，具有實(shí)時(shí)成 像、導(dǎo)航及通信能力。MAV具有極其廣泛的應(yīng)用前景和使用價(jià)值，已經(jīng)成為當(dāng) 今國際上一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。
從現(xiàn)有的研究情況來看，微型飛行器按其飛行方式可分為固定翼、旋翼和 仿生翼三類。微型旋翼飛行器與固定翼飛行器相比，最大優(yōu)點(diǎn)是能夠垂直起降 和懸停，因此比較適宜于在室內(nèi)等狹小空間或較復(fù)雜的地形環(huán)境中使用。其中 較典型的有美國Lutronix公司與Auburn大學(xué)聯(lián)合研制的單旋翼與雙旋翼兩張 類型的"Kolibri"以及Stanford大學(xué)正在研究一種基于微電路制造技術(shù)的四 旋翼飛行器"Mesicopter"。微小型撲翼式飛行器是以昆蟲飛行為仿生對象的新 型飛行器。撲翼飛行的主要特點(diǎn)是將舉升、懸停和推進(jìn)功能集中于一個(gè)撲翼系 統(tǒng)。仿生學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明，在微型飛行器的定義范圍內(nèi)，固定翼 和旋翼飛行的氣動(dòng)效率將急劇下降。而撲翼飛行將更適合于微型化且更具優(yōu)勢。 目前美國佐治亞技術(shù)研究院、英國劍橋大學(xué)等聯(lián)合研制的基于往復(fù)式化學(xué)肌肉 (RCM)新技術(shù)的撲翼布局飛行器"Entom叩ter"，是一個(gè)既能飛又能爬行的機(jī)器 人。該項(xiàng)目重點(diǎn)是研究這種撲翼式飛行器能否像蜂鳥一樣垂直飛行。國內(nèi)外研 究結(jié)果表明，目前還未成功研制出具有垂直起降(VT0L)、旋停以及低速度飛行 的能力(FVLV)的微小型撲翼式飛行器。
目前具有垂直起降和懸停功能的飛行器主要是旋翼飛行器。但是，不論是
4單旋翼還是多旋翼飛行器都需要電機(jī)或油機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼主動(dòng)旋轉(zhuǎn)；單旋翼飛行器
更是需要尾槳抵消旋翼對機(jī)體產(chǎn)生的扭力。這些都導(dǎo)致了飛行器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、
偏重且氣動(dòng)效率低，不適于微型化。本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)旋翼飛行器
由于需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及需要尾槳或尾翼等平衡扭矩裝置所帶來的飛行器結(jié)構(gòu)復(fù)
雜，升力與本體重量之比低，不易微型化的問題。提出了一種結(jié)合撲翼與旋翼
技術(shù)，通過撲翼拍動(dòng)產(chǎn)生的推力帶動(dòng)撲翼旋轉(zhuǎn)而無須電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方法。這一方
法具體解釋為撲翼需設(shè)定一個(gè)初始攻角，撲翼向下拍動(dòng)時(shí)，由于翼面的柔性
變形，有效攻角在不斷地變化，不但能產(chǎn)生向上的升力，還能產(chǎn)生向前的推力；
另一個(gè)反對稱安裝的撲翼向下拍動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生方向相反的推力。撲翼拍動(dòng)產(chǎn)生的
推力會(huì)帶動(dòng)撲翼旋轉(zhuǎn)。撲翼旋轉(zhuǎn)速度的增加又會(huì)增加升力和推力，從而進(jìn)一步
提高撲翼的旋轉(zhuǎn)速度和氣動(dòng)效能。
目前具有垂直起降和懸停功能的飛行器主要是旋翼飛行器。但是，不論是
單旋翼還是多旋翼飛行器都需要電機(jī)或油機(jī)驅(qū)動(dòng)旋翼主動(dòng)旋轉(zhuǎn)；單旋翼飛行器 更是需要尾槳抵消旋翼對機(jī)體產(chǎn)生的扭力。這些都導(dǎo)致了飛行器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、 偏重且氣動(dòng)效率低，不適于微型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決傳統(tǒng)旋翼飛行器由于需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及需要尾槳 或尾翼等平衡扭矩裝置所帶來的飛行器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、升力與本體重量之比低和不 易微型化的問題而提供一種撲旋翼設(shè)計(jì)方法及利用此方法設(shè)計(jì)的微小型撲旋翼 飛行器。
本發(fā)明利用撲翼上下拍動(dòng)時(shí)，翼面柔性變形不但能產(chǎn)生向上的升力還能產(chǎn) 生向前的推力的原理，提出了一種結(jié)合撲翼與旋翼技術(shù)，通過撲翼拍動(dòng)產(chǎn)生的 推力帶動(dòng)撲翼旋轉(zhuǎn)而無須電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方法。這一方法具體解釋為撲翼需設(shè)定 一個(gè)初始攻角，撲翼向下拍動(dòng)時(shí)，由于翼面的柔性變形，有效攻角在不斷地變 化，不但能產(chǎn)生向上的升力，還能產(chǎn)生向前的推力；另一個(gè)反對稱安裝的撲翼 向下拍動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生方向相反的推力。撲翼拍動(dòng)產(chǎn)生的推力會(huì)帶動(dòng)撲翼旋轉(zhuǎn)。撲 翼旋轉(zhuǎn)速度的增加又會(huì)增加升力和推力，從而進(jìn)一步提高撲翼的旋轉(zhuǎn)速度和氣 動(dòng)效能。
5利用這一方法設(shè)計(jì)的具有自旋能力的撲旋翼飛行器可通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的微小型撲旋翼飛行器，包括撲翼、電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、連接軸、滾 子軸承、電源、有效載荷、電動(dòng)舵機(jī)、控制面、起落架、控制器、機(jī)體殼、滑 環(huán)、電刷。
其中， 一對撲翼參照直升機(jī)漿葉布局方式反對稱安裝在電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，
控制器控制電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中纏繞在u形軟鐵外導(dǎo)線內(nèi)電流的通斷頻率，有電 流通過電磁鐵2c時(shí)，產(chǎn)生的磁力吸合鐵片2a，帶動(dòng)撲翼向下拍動(dòng)，電流切斷后， 彈簧2c產(chǎn)生的恢復(fù)力帶動(dòng)撲翼上拍。翼面上下拍動(dòng)產(chǎn)生向上的升力與向前的推 力。兩個(gè)翼面產(chǎn)生的推力帶動(dòng)撲翼、電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、連接軸繞微小型撲旋翼 飛行器中心軸旋轉(zhuǎn)。
機(jī)體殼通過滾子軸承與連接軸相連，懸掛在撲翼下方。連接軸頂端與電磁 式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中鐵片2a連接；其中，機(jī)體殼內(nèi)裝有電源、控制器、電動(dòng)舵機(jī)以及
有效載荷o
三片控制面安裝在起落架上，控制器通過電動(dòng)舵機(jī)使控制面偏轉(zhuǎn)，控制飛
行器產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)動(dòng)；起落架裝配在機(jī)體殼下部。
本發(fā)明的微小型撲旋翼飛行器工作原理微小型撲旋翼飛行器撲翼的旋轉(zhuǎn) 是一種垂直驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)。在電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中U形電磁鐵在周期性電信號 的作用下，產(chǎn)生垂直方向上的周期性的磁力吸合磁閉合鐵片，驅(qū)動(dòng)撲翼按照其 共振頻率及設(shè)計(jì)振幅振動(dòng)。彈性鐵片2a和彈性翼根結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以使驅(qū)動(dòng)振幅 增大到最佳設(shè)計(jì)值下最大的氣動(dòng)升力與推力。
微小型撲旋翼飛行器撲翼需設(shè)定一個(gè)初始攻角，撲翼向下拍動(dòng)時(shí)，由于翼 面的柔性變形，有效攻角在不斷地變化，不但能產(chǎn)生向上的升力，還能產(chǎn)生向 前的推力，其現(xiàn)象如同人在扇動(dòng)扇子時(shí)產(chǎn)生的氣流與氣動(dòng)力；另一個(gè)反對稱安 裝的撲翼向下拍動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生方向相反的推力。撲翼拍動(dòng)產(chǎn)生的推力會(huì)帶動(dòng)撲翼 旋轉(zhuǎn)。撲翼旋轉(zhuǎn)速度的增加又會(huì)增加升力和推力，從而進(jìn)一步提高撲翼的旋轉(zhuǎn) 速度和氣動(dòng)效能，最終滿足撲旋翼飛行器垂直起降和懸停的任務(wù)需求。由于撲 翼的旋轉(zhuǎn)是一種垂直驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)，即通過撲翼振動(dòng)產(chǎn)生的推力帶動(dòng)撲翼旋 轉(zhuǎn)，沒有扭矩輸入，也就不需要額外的尾槳以及額外的能量來抵消旋轉(zhuǎn)力矩。如前面所述，機(jī)體殼通過滾子軸承與連接軸連接，由滾子軸承傳遞給機(jī)體殼的
非常小的力矩可以由裝配在機(jī)體上的控制面阻力產(chǎn)生的力矩抵消。
有益效果
(1) 本發(fā)明中的飛行器撲翼能夠旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)垂直起降和空中懸停；
(2) 本發(fā)明中的飛行器撲翼旋轉(zhuǎn)由翼面拍動(dòng)產(chǎn)生的推力帶動(dòng)，不需要電機(jī)驅(qū) 動(dòng)，無扭矩輸入因而不需要尾槳或尾翼等平衡裝置，結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量 輕；
(3) 本發(fā)明中的飛行器具有一定帶負(fù)載能力，適于在狹窄環(huán)境中做高機(jī)動(dòng)飛 行使用。


圖1本發(fā)明的微型撲旋翼飛行器側(cè)視圖2本發(fā)明的微型撲旋翼飛行器俯視圖3本發(fā)明的微型撲旋翼飛行器撲翼結(jié)構(gòu)圖4本發(fā)明實(shí)施例的"W"形電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
圖5本發(fā)明實(shí)施例的"3W"形電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
其中，1-撲翼、2-電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、3-連接軸、4-滾子軸承、5-電源、6-有效載荷、7-電動(dòng)舵機(jī)、8-控制面、9-起落架、10-控制器、11-機(jī)體殼、12-滑 環(huán)、13-電刷。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。 實(shí)施例一
本發(fā)明的一種微小型撲旋翼飛行器，包括撲翼l、電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、連接 撲翼與機(jī)體的連接軸3、機(jī)體殼ll、控制面8、起落架9，電源5、以及控制器 10和電動(dòng)舵機(jī)7。
撲旋翼飛行器制作步驟如下
第一步，制作撲翼l。選用普通包裝用的聚氯乙烯薄膜作為撲翼翼面材料， 按照附圖3所示的撲翼形狀修剪翼面，在修剪好的翼面lb上粘上四根加強(qiáng)筋la，加強(qiáng)筋為碳纖維復(fù)合材料。
第二步，制作電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2。本發(fā)明采用"W"電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，首 先，將兩個(gè)U形軟鐵并列在一起，中間夾入磁閉合鐵片2a，外表面纏繞導(dǎo)線構(gòu) 成"W"形電磁鐵驅(qū)動(dòng)裝置，如圖4所示；兩片磁閉合鐵片2a —端固定在兩個(gè)U 形軟鐵之間，鐵片底端與連接軸3膠接，另一端與撲翼1根部用螺釘固連或膠 接；兩個(gè)彈簧2c分別固定在"W"形電磁鐵兩側(cè)，彈簧兩端分別膠接在外側(cè)軟 鐵柱上端與軟鐵片2a之間；
第三步，制作機(jī)體殼11。將矩形塑料薄板彎成圓筒，作為機(jī)體殼外表面。 剪裁與圓筒直徑相同的兩塊塑料圓板，作為圓筒形機(jī)體殼上封蓋與下封蓋。在 上封蓋剪出兩個(gè)圓孔， 一個(gè)圓孔位于圓形封蓋圓心處，圓孔直徑根據(jù)擬選用滾 子軸承外徑而定，另一個(gè)小圓孔直徑為5mm，位置任意定；機(jī)體殼11下部以圓 柱形中軸為圓心，間隔120度均勻鉆三個(gè)直徑為8mm圓孔。
第四步，制作起落架9與控制面8。選用三根直徑為5咖玻璃纖維棒作為起 落架材料，玻璃纖維棒下端彎成圓弧形，起落架形狀可參考附圖l。選用聚氯乙 烯薄膜作為控制面材料，并裁剪成矩形，粘在起落架上。
第五步，裝配各部件。將第一步制作好的兩個(gè)撲翼l，反對稱用螺釘固定或 膠接在"W"形電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2磁閉合鐵片2a端部，安裝時(shí)翼面前緣向上偏轉(zhuǎn) 角度為10度；在連接軸3上裝配滑環(huán)12與電磁線圈兩端相連；電刷13固定在 機(jī)體殼11上封蓋與電源5相連；外購適合的滾子軸承4，連接第三步制作完成
的圓形上封蓋與連接軸3，然后將上封蓋粘在第三步制作的塑料圓筒上端；將控
制器IO、電源5以及電動(dòng)舵機(jī)7放置進(jìn)塑料圓筒內(nèi)，再將第三步制作的圓形下 封蓋粘在圓筒底端；將三個(gè)集成了控制面8的起落架9分別插入機(jī)體殼11下部 圓孔內(nèi)，與電動(dòng)舵機(jī)7相連；此外，實(shí)驗(yàn)階段可先利用地面電源代替擬裝于機(jī) 體殼ll中的電源5。
最后，試飛。調(diào)整重心，接通電源5，控制器10開始工作，控制器10輸出 信號控制第二步制作的纏繞在U形軟鐵外面導(dǎo)線內(nèi)電流的通與斷，以及通斷頻 率，有電流通過導(dǎo)線，"W"形電磁鐵吸合磁閉合鐵片2a，帶動(dòng)撲翼下拍，U形 軟鐵外的導(dǎo)線內(nèi)無電流通過時(shí)，磁閉合鐵片2a在彈簧2c恢復(fù)力作用下帶動(dòng)撲 翼上拍。撲翼上下拍動(dòng)產(chǎn)生的推力帶到撲翼旋轉(zhuǎn)，撲翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生足夠大的升力滿足設(shè)計(jì)的撲旋翼飛行器飛行要求?？刂泼?在電動(dòng)舵機(jī)7驅(qū)動(dòng)下偏轉(zhuǎn)，控制
撲旋翼飛行器姿態(tài)變化。撲旋翼飛行器準(zhǔn)備著陸時(shí)，控制器io產(chǎn)生信號控制撲 翼拍動(dòng)頻率降低，撲旋翼提供的升力降低，飛行器下降，彈性起落架9保障撲
旋翼飛行器緩慢、安全的降落在地面。 實(shí)施例二
本發(fā)明的一種微小型撲旋翼飛行器，包括撲翼l、電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、連接 撲翼與機(jī)體的連接軸3、機(jī)體殼ll、控制面8、起落架9，電源5、以及控制器 10和電動(dòng)舵機(jī)7。
第一步，制作三個(gè)撲翼1。選用普通包裝用的聚氯乙烯薄膜作為撲翼翼面材 料，按照附圖3所示的撲翼形狀修剪翼面，在修剪好的翼面lb上粘上四根加強(qiáng) 筋la，加強(qiáng)筋為碳纖維復(fù)合材料。
第二步，為了增加翼面氣動(dòng)效能，本發(fā)明實(shí)施例中采用"3W"形電磁式驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以驅(qū)動(dòng)三片撲翼，如圖5所示，將三個(gè)彼此依靠的U形軟鐵外表面 纏繞導(dǎo)線，構(gòu)成電磁鐵；磁閉合鐵片一段通過固定軸與連接軸3相連，另一端 與撲翼1根部相連；制作過程與"W"形電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相同。
第三步，制作機(jī)體殼11。將矩形塑料薄板彎成圓筒，作為機(jī)體殼外表面。 剪裁與圓筒直徑相同的兩塊塑料圓板，作為圓筒形機(jī)體殼上封蓋與下封蓋。在 上封蓋剪出兩個(gè)圓孔， 一個(gè)圓孔位于圓形封蓋圓心處，圓孔直徑根據(jù)擬選用滾 子軸承外徑而定，另一個(gè)小圓孔直徑為5mm，位置任意定；機(jī)體殼11下部以圓 柱形中軸為圓心，間隔120度均勻鉆三個(gè)直徑為8mm圓孔。
第四步，制作起落架9與控制面8。選用三根直徑為5腿玻璃纖維棒作為起 落架材料，玻璃纖維棒下端彎成圓弧形，起落架形狀可參考附圖l。選用聚氯乙 烯薄膜作為控制面材料，并裁剪成矩形，粘在起落架上。
第五步，裝配各部件。將第一步制作好的三個(gè)撲翼l，反對稱用螺釘固定或 膠接在"3W"形電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2磁閉合鐵片2a端部，安裝時(shí)翼面前緣向上偏轉(zhuǎn) 角度為10度；在連接軸3上裝配滑環(huán)12與電磁線圈兩端相連；電刷13固定在 機(jī)體殼11上封蓋與電源5相連；外購適合的滾子軸承4，連接第三步制作完成 的圓形上封蓋與連接軸3，然后將上封蓋粘在第三步制作的塑料圓筒上端；將控 制器IO、電源5以及電動(dòng)舵機(jī)7放置進(jìn)塑料圓筒內(nèi)，再將第三步制作的圓形下
9封蓋粘在圓筒底端；將三個(gè)集成了控制面8的起落架9分別插入機(jī)體殼11下部 圓孔內(nèi)，與電動(dòng)舵機(jī)7相連；此外，實(shí)驗(yàn)階段可先利用地面電源代替擬裝于機(jī) 體殼ll中的電源5。
最后，試飛。調(diào)整重心，接通電源5，控制器10開始工作，控制器10輸出 信號控制第二步制作的纏繞在U形軟鐵外面導(dǎo)線內(nèi)電流的通與斷，以及通斷頻 率，有電流通過導(dǎo)線，"W"形電磁鐵吸合磁閉合鐵片2a，帶動(dòng)撲翼下拍，U形 軟鐵外的導(dǎo)線內(nèi)無電流通過時(shí)，磁閉合鐵片2a在彈簧2c恢復(fù)力作用下帶動(dòng)撲 翼上拍。撲翼上下拍動(dòng)產(chǎn)生的推力帶到撲翼旋轉(zhuǎn)，撲翼旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生足夠大的升力 滿足設(shè)計(jì)的撲旋翼飛行器飛行要求。控制面8在電動(dòng)舵機(jī)7驅(qū)動(dòng)下偏轉(zhuǎn)，控制 撲旋翼飛行器姿態(tài)變化。撲旋翼飛行器準(zhǔn)備著陸時(shí)，控制器10產(chǎn)生信號控制撲 翼拍動(dòng)頻率降低，撲旋翼提供的升力降低，飛行器下降，彈性起落架9保障撲 旋翼飛行器緩慢、安全的降落在地面。
權(quán)利要求
1.一種微小型撲旋翼飛行器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于利用撲翼上下拍動(dòng)時(shí)，翼面柔性變形產(chǎn)生向上的升力和向前的推力，另一個(gè)反對稱安裝的撲翼向下拍動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生方向相反的推力；結(jié)合撲翼與旋翼技術(shù)，通過撲翼拍動(dòng)產(chǎn)生的推力帶動(dòng)撲翼旋轉(zhuǎn)而無須電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種微小型撲旋翼飛行器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于: 撲旋翼飛行器設(shè)計(jì)步驟如下第一步、制作撲翼選用普通包裝用的聚氯乙燁薄膜作為撲翼翼面材料，按照撲翼形狀修剪翼 面，在修剪好的翼面(lb)上粘上四根加強(qiáng)筋(la); 第二步，制作電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用"W"電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，首先，將兩個(gè)U形軟鐵并列在一起，中間夾入磁閉合鐵片(2a)，外表面纏繞導(dǎo)線構(gòu)成"W"形電磁鐵驅(qū)動(dòng)裝置，兩片磁閉 合鐵片(2a) —端固定在兩個(gè)U形軟鐵之間，鐵片底端與連接軸(3)連接，另 一端與撲翼(1)根部用螺釘固連或膠接；兩個(gè)彈簧(2c)分別固定在"W"形 電磁鐵兩側(cè)，彈簧兩端分別膠接在外側(cè)軟鐵柱上端與軟鐵片(2a)之間； 第三步，制作機(jī)體殼將矩形塑料薄板彎成圓筒，作為機(jī)體殼外表面；剪裁與圓筒直徑相同的兩 塊塑料圓板，作為圓筒形機(jī)體殼上封蓋與下封蓋；在上封蓋剪出兩個(gè)圓孔，一 個(gè)圓孔位于圓形封蓋圓心處，圓孔直徑根據(jù)擬選用滾子軸承外徑而定，另一個(gè) 小圓孔的位置任意定；機(jī)體殼(11)下部以圓柱形中軸為圓心，間隔120度均 勻鉆三個(gè)圓孔；第四步，制作起落架與控制面選用三根玻璃纖維棒作為起落架材料，玻璃纖維棒下端彎成圓弧形；將控 制面裁剪成矩形，粘在起落架上-， 第五步，裝配各部件將第一步制作好的兩個(gè)撲翼1，反對稱用螺釘固定或膠接在"W"形電磁驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)磁閉合鐵片(2a)端部；在連接軸()3上裝配滑環(huán)(12)與電磁 線圈兩端相連；電刷(13)固定在機(jī)體殼(11)上封蓋與電源(5)相連；用滾 子軸承4連接第三歩制作完成的圓形上封蓋與連接軸(3)，然后將上封蓋粘在 第三步制作的塑料圓筒上端；將控制器(10)、電源(5)以及電動(dòng)舵機(jī)(7)放置進(jìn)塑料圓筒內(nèi)，再將第三步制作的圓形下封蓋粘在圓筒底端；將三個(gè)集成 了控制面(8)的起落架(9)分別插入機(jī)體殼(11)下部圓孔內(nèi)，與電動(dòng)舵機(jī) (7)相連。
3. —種微小型撲旋翼飛行器，其特征在于包括撲翼(1)、電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)、連接軸(3)、滾子軸承(4)、電源(5)、有效載荷(6)、電動(dòng)舵機(jī)(7)、 控制面(8)、起落架(9)、控制器(10)、機(jī)體殼(11)、滑環(huán)(12)、電刷(13); 其中， 一對撲翼(1)參照直升機(jī)漿葉布局方式反對稱安裝在電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上， 撲翼(1)在電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)驅(qū)動(dòng)下上下拍動(dòng)，翼面上產(chǎn)生向上的升力與 向前的推力，兩個(gè)翼面產(chǎn)生的推力帶動(dòng)撲翼(1)、電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)、連接 軸(3)繞微小型撲旋翼飛行器中心軸旋轉(zhuǎn)；機(jī)體殼(11)通過滾子軸承(4)與連接軸(3)相連，懸掛在撲翼(1)下 方，連接軸(3)頂端與電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)相連；其中，機(jī)體殼(11)內(nèi)裝 有電源(5)、控制器(10)、電動(dòng)舵機(jī)(7)以及有效載荷(6);三片控制面(8)安裝在起落架(9)上，控制器(10)通過電動(dòng)舵機(jī)(7)使控制面(8)偏轉(zhuǎn)，控制飛行器產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)動(dòng)；起落架(9)裝配在機(jī)體殼下(11)部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種微小型撲旋翼飛行器，其特征在于所述的電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)可以采用"W"形電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，還可以采用"3W"形電 磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其制作過程與"W"形電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種微小型撲旋翼飛行器，其特征在于所述的機(jī) 體殼(11)使用的材料為塑料。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種微小型撲旋翼飛行器，其特征在于所述的控制面(8)材料選為聚氯乙烯薄膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述一種微小型撲旋翼飛行器，其特征在于所述的起落架(9)材料可使用玻璃纖維復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種結(jié)合撲翼與旋翼技術(shù)，通過撲翼拍動(dòng)產(chǎn)生的推力帶動(dòng)撲翼旋轉(zhuǎn)而無須電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方法。利用本發(fā)明方法設(shè)計(jì)的飛行器包括撲翼、電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、連接軸、滾子軸承、電源、有效載荷、電動(dòng)舵機(jī)、控制面、起落架、控制器、機(jī)體殼、滑環(huán)、電刷；其中，電磁式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)一對撲翼上下拍動(dòng)。機(jī)體殼通過滾子軸承與旋轉(zhuǎn)的連接軸連接，三個(gè)控制面均勻分布在機(jī)體殼下部，同時(shí)兼顧飛行器起落架功能。本發(fā)明撲旋翼具有很好氣動(dòng)效能，可以滿足飛行器垂直起降和懸停的任務(wù)需求。同時(shí)飛行器撲翼的旋轉(zhuǎn)是一種自驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，不需要外加抗扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來抵消旋轉(zhuǎn)。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、飛行效率高，適于微型化飛行器設(shè)計(jì)要求。
文檔編號B64C33/00GK101492093SQ20091007981
公開日2009年7月29日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者吳炎烜, 王正平, 王正杰, 范寧軍, 郭士鈞 申請人:北京理工大學(xué)