一种平拍翼片扑翼飞行器的制造方法
【专利摘要】一种平拍翼片扑翼飞行器，属航空【技术领域】，包括机身、尾翼、左拍翼装置、右拍翼装置和起落架。左拍翼装置和右拍翼装置结构和参数相同对称布置于机身的左右两侧。尾翼用来控制俯仰及转弯飞行姿态。左拍翼装置包括左电机、左主轴、左摆臂、左翼轴、左翼片、左定同步轮、左同步带和左动同步轮。左定同步轮与机身固连，左摆臂的一端与左主轴垂直固连，左摆臂的另一端通过轴承与左翼轴垂直相连。左动同步轮固连在翼轴的前端，左定同步轮与左动同步轮的传动比为1∶1。左翼片和右翼片在上下拍动的过程中不会在横向产生水平分力，效率较高。该飞行器可用于航拍、地理测量、交通执勤、农林作业、军事侦查和抢险救灾等多种任务。
【专利说明】一种平拍翼片扑翼飞行器
【技术领域】
[0001]一种平拍翼片扑翼飞行器，属航空【技术领域】，尤其涉及一种扑翼飞行器。
【背景技术】
[0002]传统扑翼飞行器的翅膀是按圆弧轨迹扑动的，翅膀上下拍动时在横向的水平方向产生了一部分空气动力分量，该水平方向的分量对飞行器的前行和升空都没有正面效果，是动力的一种损耗。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有扑翼飞行器的上述不足，发明一种效率较高的平拍翼片扑翼飞行器。
[0004]一种平拍翼片扑翼飞行器，包括机身、尾翼、左拍翼装置、右拍翼装置和起落架。机身内配有操控系统、机载设备和电源设备，该飞行器飞行姿态由操控系统操纵，机载设备包括各种飞行仪器仪表和拍摄设备，采用锂电池为左电机、右电机、操控系统和机载设备供电。配置了自动导航自主驾驶装置或遥控设备，采用自动导航自主驾驶方式或遥控方式飞行。左拍翼装置和右拍翼装置结构和参数相同对称布置于机身的左右两侧。尾翼包括水平尾翼和垂直尾翼，水平尾翼由前段的固定部分即水平安定面和后段的活动部分即升降舵组成，垂直尾翼由前段的固定部分即垂直安定面和后段的活动部分即方向舵组成。升降舵在操控系统的操控下能上下偏转，向上偏转会使该飞行器抬头，实现上仰；向下偏转会使该飞行器低头，实现下俯。方向舵在操控系统的操控下左右偏转，能使该飞行器向左或向右偏航。起落架采用后三点式轮式起落架。为了结构紧凑且方便左拍翼装置和右拍翼装置能灵活上下扑动，在机身的左右两侧分别设置了左侧缺口和右侧缺口。
[0005]左拍翼装置包括左电机、左主轴、左摆臂、左翼轴、左翼片、左定同步轮、左同步带和左动同步轮。左翼片是非刚性的，左翼片前缘浑圆厚实，后缘尖细，靠近前缘的部分较硬，靠近后缘的部分较软。左翼片平面形状呈矩形，左翼片的翼型采用上凸下凹型或上凸下平型。左翼片水平安装，左翼轴的后端垂直固连于左翼片的前缘中部位置，左翼轴水平布置且与左主轴平行。左主轴纵向水平布置，左主轴的前段穿过左定同步轮的中心孔后通过轴承与机身相连，左主轴的前端与左电机的输出轴相连，左主轴的后端通过轴承与机身相连。左定同步轮通过左定同步轮的端头与机身固连于机身的左侧缺口内，左定同步轮与左主轴同高同轴。左摆臂的一端与左主轴的中段垂直固连于机身的左侧缺口内，左摆臂的另一端通过轴承与左翼轴垂直相连于左翼轴的中段。左动同步轮固连在左翼轴的前端，左动同步轮和左定同步轮通过左同步带相连，左定同步轮与左动同步轮的传动比为1:1。左同步带运动平面与左主轴垂直。左电机固定安装在机身的机架上，操控系统能对左电机的转速、转向和转角范围进行控制。
[0006]右拍翼装置包括右电机、右主轴、右摆臂、右翼轴、右翼片、右定同步轮、右同步带和右动同步轮。右翼片是非刚性的，右翼片前缘厚后缘薄，靠近前缘的部分较硬，靠近后缘的部分较软。右翼片平面形状呈矩形，右翼片的翼型采用上凸下凹型或上凸下平型。右翼片水平安装，右翼轴的后端垂直固连于右翼片的前缘中部位置，右翼轴水平布置且与右主轴平行。右主轴纵向水平布置，右主轴的前段穿过右定同步轮的中心孔后通过轴承与机身相连，右主轴的前端与右电机的输出轴相连，右主轴的后端通过轴承与机身相连。右定同步轮通过右定同步轮的端头与机身固连于机身的右侧缺口内，右定同步轮与右主轴同高同轴。右摆臂的一端与右主轴的中段垂直固连于机身的右侧缺口内，右摆臂的另一端通过轴承与右翼轴垂直相连于右翼轴的中段。右动同步轮固连在右翼轴的前端，右动同步轮和右定同步轮通过右同步带相连，右定同步轮与右动同步轮的传动比为1:1。右同步带运动平面与右主轴垂直。右电机固定安装在机身的机架上，操控系统能对右电机的转速、转向和转角范围进行控制。
[0007]从该发明飞行器的尾端往前端看，右拍翼装置的工作原理是:下扑过程:假设起始位置是右翼片处于较高位置，在操控系统的控制下，启动右电机顺时针转动，在右电机的驱动下，右主轴顺时针转动，带动右摆臂顺时针转动，右定同步轮固定不动，由于右定同步轮与右动同步轮的传动比为1: 1，右同步带带动右动同步轮逆时针自转，保持右翼片的前缘处于水平位置下拍，沿翼展方向右翼片相同弦长位置下拍的位移相同，实现向下平拍。由于右翼片是非刚性的，有一定的柔度和弹性，右翼片下拍时右翼片的后缘要滞后右翼片的前缘一些。由于右翼片的翼型是上凸下凹型或上凸下平型，右翼片下拍产生较大的向上的升力和较小的向前的推力。上扑过程是:从右翼片处于较低位置开始，操控系统控制右电机反转，在右电机的驱动下，右主轴逆时针转动，带动右摆臂逆时针转动，右定同步轮固定不动，由于右定同步轮与右动同步轮的传动比为1:1，右同步带带动右动同步轮顺时针转动，保持右翼片的前缘处于水平位置上拍，沿翼展方向右翼片相同弦长位置上拍的位移相同，实现向上平拍。由于右翼片是非刚性的，有一定的柔度和弹性，右翼片上拍时右翼片的后缘也会滞后右翼片的前缘。由于右翼片的翼型是上凸下凹型或上凸下平型，与下拍相比，右翼片的后缘滞后右翼片的前缘的程度大一些。上拍右翼片产生较大的向前的推力和较小的向上的升力或不产生升力，上拍过程产生升力的大小与该飞行器前飞的速度有关，前飞的速度越快产生的升力越大。右翼片拍动的快慢和角度范围是通过控制右电机的转速、转向和转角进行调节的，拍动的范围在0°至180°之间。若上扑使右摆臂转至右主轴正上方处于竖直位置，下扑使右摆臂转至右主轴正下方处于竖直位置，则扑动的范围为180°。
[0008]左拍翼装置的工作原理与右拍翼装置的工作原理相同。拍动的方向是对称的，从该发明飞行器的尾端往前端看，左主轴逆时针转动，左翼片下拍；左主轴顺时针转动，左翼片上拍。
[0009]左翼片和右翼片在上下拍动的过程中不会在翼展方向即横向产生水平分力，效率较闻。
[0010]同步带传动方式可更换成链传动方式。左拍翼装置和右拍翼装置独立分开控制，左电机和右电机采用伺服电机，控制比较方便，尤其方便控制左拍翼装置和右拍翼装置的扑动角度范围及扑动速度，使该飞行器飞行更加灵活安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明一种平拍翼片扑翼飞行器的后视示意图，此图中，左拍翼装置和右拍翼装置处于下扑过程中，左翼片和右翼片处于下拍中，它们的前缘朝下，后缘朝上；图2是图1的俯视示意图；图3是图1的左视示意图；图4是本发明一种平拍翼片扑翼飞行器的左拍翼装置和右拍翼装置处于上扑过程时的后视示意图，图中，左翼片和右翼片处于上拍过程中，它们的前缘朝上，后缘朝下。
[0012]图中，1-机身，11-左侧缺口，12-右侧缺口 ；2_尾翼，21-水平尾翼，22-垂直尾翼；3-左拍翼装置，31-左电机，32-左主轴，33-左摆臂，34-左翼轴，35-左翼片，351-左翼片的前缘，352-左翼片的后缘，36-左定同步轮，361-左定同步轮的端头，37-左同步带，38-左动同步轮；4_右拍翼装置，41-右电机，42-右主轴，43-右摆臂，44-右翼轴，45-右翼片，451-右翼片的前缘，452-右翼片的后缘，46-右定同步轮，461-右定同步轮的端头，47-右同步带，48-右动同步轮；5_起落架。341表示左拍翼装置3扑动时左翼轴34可能的最长运动轨迹；441表不右拍翼装直4扑动时右翼轴44可能的最长运动轨迹。
【具体实施方式】
[0013]现结合附图1~4对本发明加以具体说明:一种平拍翼片扑翼飞行器，包括机身1、尾翼2、左拍翼装置3、右拍翼装置4和起落架5。机身I内配有操控系统、机载设备和电源设备，该飞行器飞行姿态由操控系统操纵，机载设备包括各种飞行仪器仪表和拍摄设备，采用锂电池为左电机31、右电机41和其它的用电设备供电。机身内配置了自动导航自主驾驶装置，采用自动导航自主驾驶模式飞行。左拍翼装置3和右拍翼装置4结构和参数相同对称布置于机身I的左右两侧。尾翼2包括水平尾翼21和垂直尾翼22，水平尾翼21由前段的固定部分即水平安定面和后段的活动部分即升降舵组成，垂直尾翼22由前段的固定部分即垂直安定面和后段的活动部分即方向舵组成。升降舵在操控系统的操控下能上下偏转，向上偏转会使该飞行器抬头，实现上仰；向下偏转会使该飞行器低头，实现下俯。方向舵在操控系统的操控下左右偏转，能使该飞行器向左或向右偏航。起落架5采用后三点式轮式起落架。为了结构紧凑且方便左拍翼装置3和右拍翼装置4能灵活上下扑动，在机身I的左右两侧分别设置了左侧缺口 11和右侧缺口 12。
[0014]左拍翼装置3包括左电机31、左主轴32、左摆臂33、左翼轴34、左翼片35、左定同步轮36、左同步带37和左动同步轮38。左翼片35是非刚性的，左翼片的前缘351浑圆厚实，后缘尖细，左翼片的后缘352较薄，靠近左翼片的前缘351的部分较硬，靠近左翼片的后缘352的部分较软。左翼片35平面形状呈矩形，左翼片35的翼型采用上凸下凹型或上凸下平型。左翼片35水平安装，左翼轴34的后端垂直固连于左翼片的前缘351中部位置，左翼轴34水平布置且与左主轴32平行。左主轴32纵向水平布置，左主轴32的前段穿过左定同步轮36的中心孔后通过轴承与机身I相连，左主轴32的前端与左电机31的输出轴相连，左主轴32的后端通过轴承与机身I相连。左定同步轮36通过左定同步轮的端头361与机身I固连于机身I的左侧缺口 11内，左定同步轮36与左主轴32同高同轴。左摆臂33的一端与左主轴32的中段垂直固连于机身I的左侧缺口 11内，左摆臂33的另一端通过轴承与左翼轴34垂直相连于左翼轴34的中段。左动同步轮38固连在左翼轴34的前端，左动同步轮38和左定同步轮36通过左同步带37相连，左定同步轮36与左动同步轮38的传动比为1:1。左同步带37运动平面与左主轴32垂直。左电机31固定安装在机身I的机架上，操控系统能对左电机31的转速、转向和转角范围进行控制。
[0015]右拍翼装置4包括右电机41、右主轴42、右摆臂43、右翼轴44、右翼片45、右定同步轮46、右同步带47和右动同步轮48。右翼片45是非刚性的，右翼片的前缘451较厚，右翼片的后缘452较薄，靠近右翼片的前缘451的部分较硬，靠近右翼片的后缘452的部分较软。右翼片45平面形状呈矩形，右翼片45的翼型采用上凸下凹型或上凸下平型。右翼片45水平安装，右翼轴44的后端垂直固连于右翼片45的前缘中部位置，右翼轴44水平布置且与右主轴42平行。右主轴42纵向水平布置，右主轴42的前段穿过右定同步轮46的中心孔后通过轴承与机身I相连，右主轴42的前端与右电机41的输出轴相连，右主轴42的后端通过轴承与机身I相连。右定同步轮46通过右定同步轮的端头461与机身I固连于机身I的右侧缺口 12内，右定同步轮46与右主轴42同高同轴。右摆臂43的一端与右主轴42的中段垂直固连于机身I的右侧缺口 12内，右摆臂43的另一端通过轴承与右翼轴44垂直相连于右翼轴44的中段。右动同步轮48固连在右翼轴44的前端，右动同步轮48和右定同步轮46通过右同步带47相连，右定同步轮46与右动同步轮48的传动比为1:1。右同步带47运动平面与右主轴42垂直。右电机41固定安装在机身I的机架上，操控系统能对右电机41的转速、转向和转角范围进行控制。
[0016]从该发明飞行器的尾端往前端看，左拍翼装置3的工作原理是:下扑过程:假设起始位置是左翼片35处于高于过左主轴32的水平位置的较高位置，在操控系统的控制下，启动左电机31逆时针转动，在左电机31的驱动下，左主轴32逆时针转动，带动左摆臂33逆时针转动，左定同步轮36固定不动，由于左定同步轮36与左动同步轮38的传动比为1: 1，左同步带37带动左动同步轮38顺时针转动，保持左翼片35的前缘处于水平位置下拍，沿翼展方向左翼片35相同弦长位置下拍的位移相同，实现向下平拍。由于左翼片35是非刚性的，有一定的柔度和弹性，左翼片35下拍时左翼片35的后缘452要滞后左翼片35的前缘451 —些。由于左翼片35的翼型是上凸下凹型或上凸下平型，左翼片35下拍产生较大的向上的升力和较小的向前的推力。上扑过程是:从左翼片35处于低于过左主轴32的水平位置的较低位置开始，操控系统控制左电机31反转，在左电机31的驱动下，左主轴32顺时针转动，带动左摆臂33顺时针转动，左定同步轮36固定不动，由于左定同步轮36与左动同步轮38的传动比为1:1，左同步带37带动左动同步轮38逆时针自转，保持左翼片35的前缘处于水平位置上拍，沿翼展方向左翼片35相同弦长位置上拍的位移相同，实现向上平拍。由于左翼片35是非刚性的，有一定的柔度和弹性，左翼片35上拍时左翼片35的后缘也会滞后左翼片35的前缘。由于左翼片35的翼型是上凸下凹型或上凸下平型，与下拍相比，左翼片的后缘352滞后左翼片的前缘351的程度大一些。上拍左翼片35产生较大的向前的推力和较小的向上的升力或不产生升力，上拍过程产生升力的大小与该飞行器前飞的速度有关，前飞的速度越快产生的升力越大。左翼片35拍动的快慢和角度范围是通过控制左电机31的转速、转向和转角进行调节的，扑动的范围在0°至180°之间。若上扑使左摆臂33转至左主轴32正上方处于竖直位置，下扑使左摆臂33转至左主轴32正下方处于竖直位置，则扑动的范围为180°。
[0017]右拍翼装置4的工作原理与左拍翼装置3的工作原理相同。拍动的方向是对称的，从该发明飞行器的尾端往前端看，右主轴42顺时针转动，右翼片45下拍；右主轴42逆时针转动，右翼片45上拍。
[0018]左翼片35和右翼片45在上下拍动的过程中不会在翼展方向即横向产生水平分力，效率较高。
[0019]载荷较重时，所述同步带传动方式可更换成链传动方式，具体变化为:将左定同步轮36、左同步带37和左动同步轮38相应更换成左定链轮、左链条和左动链轮，左定链轮与左动链轮的传动比为1:1 ;将右定同步轮46、右同步带47和右动同步轮48相应更换成右定链轮、右链条和右动链轮，右定链轮与右动链轮的传动比为1:1。
[0020]机身I内配有摄像机及信息处理系统，能进行航拍，能将拍摄的影像信息传送到地面设备。机上和地面配置匹配的遥控设备该飞行器能实现遥控飞行。
[0021]该飞行器采用手投方式起飞或采用跑道滑行方式起飞；将左翼片35和右翼片45锁定在同高的过左主轴32的水平位置或高于过左主轴32的水平位置，方便该飞行器滑翔或降落。
[0022]本发明一种平拍翼片扑翼飞行器可用于航拍、地理测量、交通执勤、农林作业、军事侦查和抢险救灾等多种任务。
【权利要求】
1.一种平拍翼片扑翼飞行器，包括机身(I)、尾翼(2)、左拍翼装置(3)、右拍翼装置(4)和起落架(5)，其特征在于:机身(I)内配有操控系统、机载设备和电源设备，配有自动导航自主驾驶装置或遥控设备；左拍翼装置(3)和右拍翼装置(4)结构和参数相同对称布置于机身(I)的左右两侧；尾翼(2)包括水平尾翼(21)和垂直尾翼(22);机身(I)的左右两侧分别设置了左侧缺口(11)和右侧缺口(22);左拍翼装置(3)包括左电机(31)、左主轴(32)、左摆臂(33)、左翼轴(34)、左翼片(35)、左定同步轮(36)、左同步带(37)和左动同步轮(38)；左翼片(35)是非刚性的，左翼片(35)前缘浑圆厚实，后缘尖细，靠近前缘的部分较硬，靠近后缘的部分较软；左翼片(35)平面形状呈矩形，左翼片(35)的翼型采用上凸下凹型或上凸下平型；左翼片(35)水平安装，左翼轴(34)的后端垂直固连于左翼片(35)的前缘中部位置，左翼轴(34 )水平布置且与左主轴(32 )平行；左主轴(32 )纵向水平布置，左主轴(32 )的前段穿过左定同步轮(36)的中心孔后通过轴承与机身(I)相连，左主轴(32)的前端与左电机(31)的输出轴相连，左主轴(32)的后端通过轴承与机身(I)相连；左定同步轮(36)通过左定同步轮的端头(361)与机身(I)固连于机身(I)的左侧缺口(11)内，左定同步轮(36)与左主轴(32)同高同轴；左摆臂(33)的一端与左主轴(32)的中段垂直固连于机身(I)的左侧缺口(11)内，左摆臂(33)的另一端通过轴承与左翼轴(34)垂直相连于左翼轴(34)的中段；左动同步轮(38)固连在左翼轴(34)的前端，左动同步轮(38)和左定同步轮(36)通过左同步带(37)相连，左定同步轮(36)与左动同步轮(38)的传动比为1:1;左同步带(37)运动平面与左主轴(32)垂直；左电机(31)固定安装在机身(I)的机架上，操控系统能对左电机(31)的转速、转向和转角范围进行控制；右拍翼装置(4)包括右电机(41)、右主轴(42)、右摆臂(43)、右翼轴(44)、右翼片(45)、右定同步轮(46)、右同步带(47)和右动同步轮(48);右翼片(45)是非刚性的，右翼片(45)前缘厚后缘薄，靠近前缘的部分较硬，靠近后缘的部分较软；右翼片(45)平面形状呈矩形，右翼片(45)的翼型采用上凸下凹型或上凸下平型；右翼片(45)水平安装，右翼轴(44)的后端垂直固连于右翼片(45)的前缘中部位置，右翼轴(44)水平布置且与右主轴(42)平行；右主轴(42)纵向水平布置，右主轴(42)的前段穿过右定同步轮(46 )的中心孔后通过轴承与机身(I)相连，右主轴(42 )的前端与右电机(41)的输出轴相连，右主轴(42)的后端通过轴承与机身(I)相连；右定同步轮(46)通过右定同步轮的端头(461)与机身(I)固连于机身(I)的右侧缺口(12)内，右定同步轮(46)与右主轴(42)同高同轴；右摆臂(43)的一端与右主轴(42)的中段垂直固连于机身(I)的右侧缺口(12)内，右摆臂(43)的另一端通过轴承与右翼轴(42)垂直相连于右翼轴(44)的中段；右动同步轮(48)固连在右翼轴(44)的前端，右动同步轮(48)和右定同步轮(46)通过右同步带(47)相连，右定同步轮(46)与右动同步轮(48)的传动比为1:1;右同步带(47)运动平面与右主轴(42)垂直；右电机(41)固定安装在机身(I)的机架上，操控系统能对右电机(41)的转速、转向和转角范围进行控制；右翼片(45)拍动的快慢和角度范围是通过控制右电机(41)的转速、转向和转角进行调节的，拍动的范围在0°至180°之间；左拍翼装置(3)的工作原理与右拍翼装置(4)的工作原理相同，拍动的方向是对称的。
2.根据权利要求1所述的一种平拍翼片扑翼飞行器，其特征在于:采用锂电池为左电机(31)、右电机(32 )、操控系统和机载设备供电。
3.根据权利要求1所述的一种平拍翼片扑翼飞行器，其特征在于:机身(I)内配有摄像机及信息处理系统，能将拍摄的影像信息传送到地面设备。
4.根据权利要求1所述的一种平拍翼片扑翼飞行器，其特征在于:机上和地面配置匹配的遥控设备。
5.根据权利要求1所述的一种平拍翼片扑翼飞行器，其特征在于:左翼片(35)和右翼片(45)能锁定在同高的过左主轴(32)的水平位置或高于过左主轴(32)的水平位置。
6.根据权利要求1所述的一种平拍翼片扑翼飞行器，其特征在于:起落架(5)采用后三点式轮式起落架。
7.根据权利要求1所述的一种平拍翼片扑翼飞行器，其特征在于:左拍翼装置(3)和右拍翼装置(4)独立分开控制。
8.根据权利要求1所述的一种平拍翼片扑翼飞行器，其特征在于:左电机(31)和右电机(41)米用伺服电机。
9.根据权利要求1所述的一种平拍翼片扑翼飞行器，其特征在于:同步带传动方式更换成链传动方式时，左定同步轮(36)、左同步带(37)和左动同步轮(38)相应更换成左定链轮、左链条和左动链轮，左定链轮与左动链轮的传动比为1:1 ;右定同步轮(46)、右同步带(47)和右动同步轮(48)相应更换成右定链轮、右链条和右动链轮，右定链轮与右动链轮的传动比为1:1。
10.根据权利要求1或9所述的一种平拍翼片扑翼飞行器，其特征在于:该飞行器采用手投方式起飞或采用跑道滑行方式起飞。
【文档编号】B64C33/02GK104477391SQ201410769999
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】王志成 申请人:佛山市神风航空科技有限公司