一種微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)，機(jī)體架上安裝有扭轉(zhuǎn)舵機(jī)，扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂一端連接扭轉(zhuǎn)舵機(jī)，另一端連接扭轉(zhuǎn)連桿，扭轉(zhuǎn)連桿的另一端連接扭轉(zhuǎn)軸搖臂，扭轉(zhuǎn)軸搖臂連接扭轉(zhuǎn)軸，機(jī)體架上安裝有前軸承和后軸承，尾舵安定面上固連有扭轉(zhuǎn)軸，尾舵安定面通過兩個(gè)尾舵鉸鏈分別連接左尾舵和右尾舵，尾舵安定面上安裝有左尾舵機(jī)和右尾舵機(jī)，左尾舵上設(shè)有左尾舵搖臂，右尾舵上設(shè)有右尾舵搖臂，左尾舵機(jī)搖臂一端連接左尾舵機(jī)，另一端連接左尾舵連桿，左尾舵連桿的另一端連接左尾舵搖臂，右尾舵機(jī)搖臂一端連接右尾舵機(jī)，另一端連接右尾舵連桿，右尾舵連桿的另一端連接右尾舵搖臂。本發(fā)明具有操縱效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微型撲翼飛行器【技術(shù)領(lǐng)域】，是一種高效的微型撲翼飛行器尾翼操縱機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]微型撲翼飛行器(Flapping-Wing Micro Air Vehicle,簡稱FMAV)是一種模仿動物飛行的新型飛行器。與固定翼和旋翼飛行器相比，撲翼的主要特點(diǎn)是可以將舉升、懸停和推進(jìn)功能集成于一體，無需螺旋槳或噴氣裝置，可以用很小的能量進(jìn)行長距離飛行，同時(shí)具有很強(qiáng)的機(jī)動性和靈活性，更適于執(zhí)行軍事偵察任務(wù)。
[0003]目前能夠真正實(shí)現(xiàn)飛行的微型撲翼飛行器主要分為仿鳥型、仿昆蟲型兩種。仿昆蟲型的撲翼飛行器主要通過雙翼的復(fù)雜運(yùn)動或四翼中兩翼的迎角變化實(shí)現(xiàn)飛行操縱。仿鳥型撲翼飛行器主要通過以下三種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)飛行操縱:一、采用與常規(guī)固定翼飛行器相同的倒T型尾翼或V型尾翼實(shí)現(xiàn)俯仰和偏航操縱。二、采用單片式似鳥尾翼，通過推拉和扭轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)俯仰和偏航操縱。三、通過改變左右撲翼薄膜翼根段后緣的高度，使左右撲翼安裝角變化，實(shí)現(xiàn)偏航操縱；通過改變撲動速度，操縱撲翼飛行器高度變化。
[0004]在現(xiàn)有仿鳥型撲翼飛行器的三種飛行操縱機(jī)構(gòu)中，第一種采用與常規(guī)固定翼相同的尾翼結(jié)構(gòu)，由于撲翼飛行器的飛行速度一般低于常規(guī)固定翼飛行器，所以這種尾翼往往舵效不夠，特別在撲翼飛行器飛行的低速段難以操縱飛機(jī)；第二種采用單片式似鳥尾翼，這是一種仿生設(shè)計(jì)，能夠較好的進(jìn)行撲翼飛行器的俯仰和偏航操縱，但由于單片式的似鳥尾翼基本上是剛性的，不能做到像真實(shí)鳥類一樣靈活改變羽毛角度，所以仍然無法實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)控制，只能笨拙的飛行；第三種采用改變左右撲翼安裝角的方式實(shí)現(xiàn)偏航，撲動速度改變高度，這也是市面上多數(shù)玩具撲翼飛行器的操縱方式，但這種方式不但不能有效的實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)操縱，甚至連俯仰操縱也難以實(shí)現(xiàn)。
[0005]真實(shí)鳥類的飛行是復(fù)雜的，盡管有少數(shù)鳥類在剪除尾部部分羽毛后仍能飛行，但大多數(shù)鳥類的飛行機(jī)動還是主要依靠尾羽的，所以如何做一個(gè)真正仿生的尾巴成為微型撲翼飛行器【技術(shù)領(lǐng)域】的一個(gè)重大課題。分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)是一種更為仿生的設(shè)計(jì)，除能真實(shí)模擬鳥類飛行中尾部骨骼肌肉的扭轉(zhuǎn)和擺動外，還可以模擬尾部羽毛角度的大致變化，較大的提高了微型撲翼飛行器的機(jī)動和敏捷性。試驗(yàn)型微型撲翼飛行器在換裝分裂式差動尾翼后，能夠進(jìn)行筋斗和橫滾機(jī)動，極大的提高了飛行性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有微型撲翼飛行器機(jī)動和敏捷性較弱的現(xiàn)狀，提高微型撲翼飛行器的操縱效率，改善飛行性能，本發(fā)明提出一種操縱效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)的微型撲翼飛行器分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)。
[0007]—種微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)，包括機(jī)體架、扭轉(zhuǎn)舵機(jī)、扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂、右尾舵、左尾舵搖臂、左尾舵、尾舵鉸鏈、左尾舵連桿、尾舵安定面、左尾舵機(jī)搖臂、左尾舵機(jī)、后軸承、扭轉(zhuǎn)連桿、扭轉(zhuǎn)軸搖臂、扭轉(zhuǎn)軸、前軸承、右尾舵機(jī)、右尾舵搖臂、右尾舵機(jī)搖臂、右尾舵連桿；在機(jī)體架上安裝有扭轉(zhuǎn)舵機(jī)，扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂一端連接扭轉(zhuǎn)舵機(jī)，另一端連接扭轉(zhuǎn)連桿，扭轉(zhuǎn)連桿的另一端連接扭轉(zhuǎn)軸搖臂，扭轉(zhuǎn)軸搖臂連接扭轉(zhuǎn)軸，機(jī)體架上安裝有前軸承和后軸承，尾舵安定面上固連有扭轉(zhuǎn)軸，扭轉(zhuǎn)軸前端過盈配合于前軸承和后軸承中；尾舵安定面通過兩個(gè)尾舵鉸鏈分別連接左尾舵和右尾舵，尾舵安定面上安裝有左尾舵機(jī)和右尾舵機(jī)，左尾舵上設(shè)有左尾舵搖臂，右尾舵上設(shè)有右尾舵搖臂，左尾舵機(jī)搖臂一端連接左尾舵機(jī)，另一端連接左尾舵連桿，左尾舵連桿的另一端連接左尾舵搖臂，右尾舵機(jī)搖臂一端連接右尾舵機(jī)，另一端連接右尾舵連桿，右尾舵連桿的另一端連接右尾舵搖臂。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0009](1)飛行器機(jī)動型強(qiáng)、操縱效率高，可以有效地進(jìn)行微型撲翼飛行器的滾轉(zhuǎn)控制，可以進(jìn)行普通微型撲翼飛行器難以實(shí)施的橫滾、筋斗等動作；
[0010](2)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)安裝示意圖；
[0013]圖3俯仰操縱示意圖；
[0014]圖4偏航操縱示意圖；
[0015]圖5滾轉(zhuǎn)操縱示意圖；
[0016]圖中:
[0017]1.機(jī)體架；2.扭轉(zhuǎn)舵機(jī)；3.扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂；
[0018]4.右尾舵；5.左尾舵搖臂；6.左尾舵；
[0019]7.尾舵鉸鏈； 8.左尾舵連桿；9.尾舵安定面；
[0020]10.左尾舵機(jī)搖臂；11.左尾舵機(jī)；12.后軸承；
[0021]13.扭轉(zhuǎn)連桿； 14.扭轉(zhuǎn)軸搖臂；15.扭轉(zhuǎn)軸；
[0022]16.前軸承17.右尾舵機(jī) 18.右尾舵搖臂
[0023]19.右尾舵機(jī)搖臂20.右尾舵連桿

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025]一般來說，飛行器的滾轉(zhuǎn)是靠大幅度改變機(jī)體左右升力差來實(shí)現(xiàn)的；對于微型撲翼飛行器來講，由于撲翼是動部件，在其上安裝或改裝大幅度改變升力差的機(jī)構(gòu)是困難的；而較為寬大的尾翼除扭轉(zhuǎn)方向外，可以看作是一個(gè)靜部件。只要將原有單片尾翼分作兩片，大幅度的差動推拉到不同角度，便可為飛行器帶來強(qiáng)烈的滾轉(zhuǎn)力矩；同時(shí)尾部扭動加上尾舵同向偏轉(zhuǎn)又可以帶來俯仰與偏航力矩。
[0026]根據(jù)上述原理，本發(fā)明是一種微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)，如圖
1、圖2所示，包括機(jī)體架1、扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2、扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂3、右尾舵4、左尾舵搖臂5、左尾舵6、尾舵鉸鏈7、左尾舵連桿8、尾舵安定面9、左尾舵機(jī)搖臂10、左尾舵機(jī)11、后軸承12、扭轉(zhuǎn)連桿13、扭轉(zhuǎn)軸搖臂14、扭轉(zhuǎn)軸15、前軸承16、右尾舵機(jī)17、右尾舵搖臂18、右尾舵機(jī)搖臂19、右尾舵連桿20 ；
[0027]在機(jī)體架1上安裝有扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2，扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂3 —端連接扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2，另一端連接扭轉(zhuǎn)連桿13，扭轉(zhuǎn)連桿13的另一端連接扭轉(zhuǎn)軸搖臂14，扭轉(zhuǎn)軸搖臂14連接扭轉(zhuǎn)軸15，機(jī)體架1上安裝有前軸承16和后軸承12，尾舵安定面9上固連有扭轉(zhuǎn)軸15，扭轉(zhuǎn)軸15前端過盈配合于前軸承16和后軸承12中，扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2的動作將帶動扭轉(zhuǎn)軸15動作，進(jìn)而帶動整個(gè)尾部扭轉(zhuǎn)；
[0028]從機(jī)體架1左側(cè)觀察，扭轉(zhuǎn)軸15與飛行器飛行方向方向呈一定角度安裝，整個(gè)尾部安裝角為-10?-30度，以保證在所有舵機(jī)不偏轉(zhuǎn)動作時(shí)，飛行器的飛行處于配平狀態(tài)；扭轉(zhuǎn)軸15在扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2的推拉下能夠自如轉(zhuǎn)動，扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2保留足夠的偏轉(zhuǎn)動作角度，保證扭轉(zhuǎn)軸15左右扭轉(zhuǎn)角度都大于30度，可在偏航操縱時(shí)保證飛行器有足夠的偏航力矩。
[0029]尾舵安定面9通過兩個(gè)尾舵鉸鏈7分別連接左尾舵6和右尾舵4，尾舵安定面9上安裝有左尾舵機(jī)11和右尾舵機(jī)17，左尾舵6上設(shè)有左尾舵搖臂5，右尾舵4上設(shè)有右尾舵搖臂18，左尾舵機(jī)搖臂10—端連接左尾舵機(jī)11，另一端連接左尾舵連桿8，左尾舵連桿8的另一端連接左尾舵搖臂5，右尾舵機(jī)搖臂19 一端連接右尾舵機(jī)17，另一端連接右尾舵連桿20，右尾舵連桿20的另一端連接右尾舵搖臂18。
[0030]左尾舵機(jī)11、右尾舵機(jī)17的動作將分別帶動左尾舵6、右尾舵4上偏或下偏；尾舵鉸鏈7對左尾舵6、右尾舵4和尾翼安定面9的連接穩(wěn)固且靈活，左尾舵6和右尾舵4在左尾舵機(jī)11、右尾舵機(jī)17的推拉下能夠自如轉(zhuǎn)動，左尾舵機(jī)11、右尾舵機(jī)17保留足夠的偏轉(zhuǎn)動作角度，保證左尾舵6、右尾舵4上下偏轉(zhuǎn)角度都大于30度，可在滾轉(zhuǎn)操縱時(shí)保證飛行器有足夠的滾轉(zhuǎn)力矩。
[0031]裝配時(shí):
[0032]將前軸承16和后軸承12膠結(jié)在機(jī)體架1相應(yīng)槽內(nèi)，將扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2膠結(jié)在機(jī)體架1相應(yīng)槽內(nèi)；將扭轉(zhuǎn)軸搖臂14膠結(jié)在扭轉(zhuǎn)軸15相應(yīng)位置；將左尾舵機(jī)11、右尾舵機(jī)17膠結(jié)在尾舵安定面9相應(yīng)槽內(nèi)；將左尾舵搖臂5、右尾舵搖臂18分別膠結(jié)在左尾舵6和右尾舵4相應(yīng)槽內(nèi)。
[0033]用兩個(gè)尾舵鉸鏈7分別將尾舵安定面9和左尾舵6、右尾舵4連接在一起；將扭轉(zhuǎn)軸15后端和尾舵安定面9膠結(jié)在一起。
[0034]將扭轉(zhuǎn)軸15過盈配合插入前軸承16和后軸承12中。
[0035]將扭轉(zhuǎn)連桿13的一端插入扭轉(zhuǎn)軸搖臂14孔中，將扭轉(zhuǎn)連桿13的另一端插入扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂3的孔中，將扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂3壓緊在扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2上；將左尾舵連桿8的一端插入左尾舵搖臂5的孔中，將左尾舵連桿8的另一端插入左尾舵機(jī)搖臂10的孔中，將尾舵機(jī)搖臂10壓緊在左尾舵機(jī)11上。將右尾舵連桿20的一端插入右尾舵搖臂18的孔中，將右尾舵連桿20的另一端插入右尾舵機(jī)搖臂19的孔中，將右尾舵機(jī)搖臂19壓緊在右尾舵機(jī)17上。
[0036]注:機(jī)體架1上同時(shí)安裝有動力機(jī)構(gòu)、減速機(jī)構(gòu)、遙控設(shè)備、電源、左右主翼等部件來實(shí)現(xiàn)撲翼飛行器的可控飛行，由于這些部件與本發(fā)明中所述操縱機(jī)構(gòu)無關(guān)，所以在結(jié)構(gòu)介紹和附圖中將其省略。
[0037]當(dāng)完成上述實(shí)施過程后，具體應(yīng)用時(shí)操縱過程如下:
[0038]扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2不動作，左尾舵機(jī)11逆時(shí)針動作一定角度，右尾舵機(jī)17順時(shí)針動作同樣角度，受前向來流作用，左尾舵6、右尾舵4上分別產(chǎn)生2個(gè)大小相同的向下的氣動力F，飛行器整體受到抬頭力矩Μ的作用抬頭；扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2不動作，左尾舵機(jī)11順時(shí)針動作一定角度，右尾舵機(jī)17逆時(shí)針動作同樣角度，受前向來流作用，左尾舵6、右尾舵4上分別產(chǎn)生2個(gè)大小相同的向上的氣動力F，飛行器整體受到低頭力矩Μ的作用低頭，如圖3所示。
[0039]扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2順時(shí)針動作一定角度，左尾舵機(jī)11、右尾舵機(jī)17不動作，受前向來流作用，左尾舵6、右尾舵4上分別產(chǎn)生2個(gè)大小相同的向飛行器左上方的氣動力F，飛行器整體受到左偏航力矩Μ的作用左偏航；扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2逆時(shí)針動作一定角度，左尾舵機(jī)11、右尾舵機(jī)17不動作，受前向來流作用，左尾舵6、右尾舵4上分別產(chǎn)生2個(gè)大小相同的向飛行器右上方的氣動力F，飛行器整體受到右偏航力矩Μ的作用右偏航，如圖4所示，。
[0040]扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2處于任意動作位置，左尾舵機(jī)11逆時(shí)針動作一定角度，右尾舵機(jī)17逆時(shí)針動作一定角度，受前向來流作用，左尾舵6上產(chǎn)生向下的氣動力F、右尾舵4上產(chǎn)生向上的氣動力F，飛行器整體受到左滾轉(zhuǎn)力矩Μ的作用左滾轉(zhuǎn)；扭轉(zhuǎn)舵機(jī)2處于任意動作位置，左尾舵機(jī)11順時(shí)針動作一定角度，右尾舵機(jī)17順時(shí)針動作一定角度，受前向來流作用，左尾舵6上產(chǎn)生向上的氣動力F、右尾舵4上產(chǎn)生向下的氣動力F，飛行器整體受到右滾轉(zhuǎn)力矩Μ的作用右滾轉(zhuǎn)，如圖5所示。
【權(quán)利要求】
1.一種微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)，包括機(jī)體架、扭轉(zhuǎn)舵機(jī)、扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂、右尾舵、左尾舵搖臂、左尾舵、尾舵鉸鏈、左尾舵連桿、尾舵安定面、左尾舵機(jī)搖臂、左尾舵機(jī)、后軸承、扭轉(zhuǎn)連桿、扭轉(zhuǎn)軸搖臂、扭轉(zhuǎn)軸、前軸承、右尾舵機(jī)、右尾舵搖臂、右尾舵機(jī)搖臂、右尾舵連桿；在機(jī)體架上安裝有扭轉(zhuǎn)舵機(jī)，扭轉(zhuǎn)舵機(jī)搖臂一端連接扭轉(zhuǎn)舵機(jī)，另一端連接扭轉(zhuǎn)連桿，扭轉(zhuǎn)連桿的另一端連接扭轉(zhuǎn)軸搖臂，扭轉(zhuǎn)軸搖臂連接扭轉(zhuǎn)軸，機(jī)體架上安裝有前軸承和后軸承，尾舵安定面上固連有扭轉(zhuǎn)軸，扭轉(zhuǎn)軸前端過盈配合于前軸承和后軸承中；尾舵安定面通過兩個(gè)尾舵鉸鏈分別連接左尾舵和右尾舵，尾舵安定面上安裝有左尾舵機(jī)和右尾舵機(jī)，左尾舵上設(shè)有左尾舵搖臂，右尾舵上設(shè)有右尾舵搖臂，左尾舵機(jī)搖臂一端連接左尾舵機(jī)，另一端連接左尾舵連桿，左尾舵連桿的另一端連接左尾舵搖臂，右尾舵機(jī)搖臂一端連接右尾舵機(jī)，另一端連接右尾舵連桿，右尾舵連桿的另一端連接右尾舵搖臂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)，所述的尾翼安裝角為-10?-30度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)，所述的左右扭轉(zhuǎn)角度均大于30度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型撲翼飛行器的分裂式差動尾翼操縱機(jī)構(gòu)，所述的尾舵、右尾舵上下偏轉(zhuǎn)角度均大于30度。
【文檔編號】B64C33/02GK104229138SQ201410503465
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】向錦武, 孫毅, 李道春, 甄沖, 范新 申請人:北京航空航天大學(xué)