一种基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器的制作方法

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器。

背景技术：

扑翼飞行器是一种新式飞行器，推力和升力只靠扑翼产生，在小尺度、低雷诺数时具有优异的气动性能。由于其独特的隐蔽性和飞行性能，在可见的未来，将成为新一代无人侦察机的探索方向，执行侦察，窃听，情报收集等军事任务。同时其尺寸小，安全性高，噪音小，也可用于灾后搜救，飞行科普教育，居家摄像等民用领域。

延时失速、快速翻转以及尾涡捕获是目前已知的几种扑翼飞行获得升力的机制。目前多数扑翼飞行器也是基于这些高升力机制研制的，这些扑翼飞行器在本质上是模仿鸟类飞行，对于扑翼飞行器的机动控制只是简单的照搬固定翼模式。

然而对于蝇、蝴蝶类等飞行生物，开合机制是产生升力的重要因素，同时这种机制更加节约能源。当前的扑翼飞行器由于扑动机制原因导致两侧翅膀以较大间距扑动，中间空挡需要额外材料补充，效率较低，不利于小型化，机动性能较差；同时当前扑翼飞行器只是简单的模仿固定翼飞行器控制方式，采用两套舵面分别控制偏航和俯仰机动飞行，控制机构复杂。

因此，发明一种基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器来解决上述问题很有必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器，实现其节能飞行，提高其机动性能，有利于小型化，且转向控制机构简单可靠，以达到解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器，包括主机架、驱动模块、曲轴、左摆板、右摆板、机翼模块、方向控制模块及尾翼；所述驱动模块设于主机架上，曲轴的后段转动连接于主机架前端，驱动模块驱动连接于曲轴的后段，且曲轴前段倾斜于曲轴后段；所述左摆板及右摆板均呈三角结构，左摆板与右摆板转动连接于主机架的前端并呈轴对称设置；所述机翼模块包括左连杆、右连杆、左上翅、左下翅、右上翅及右下翅，左连杆、右连杆的一端铰接于曲轴前段，另一端分别铰接于左摆板与右摆板的拐角处；所述左上翅及右下翅设于左摆板的两个拐角处，所述右上翅及左下翅设于右摆板的两个拐角处；所述方向控制模块包括舵机架及舵机组件，舵机架设于主机架的尾部，尾翼设于舵机架上，舵机组件控制尾翼上下或左右摆动。

本发明的进一步改进方案是，所述主机架整体呈p字型，主机架的前端固接有竖杆，竖杆与主机架之间形成齿轮箱，且竖杆的顶端固接有支座，主机架的后端设有舵机座a；所述驱动模块包括电机及齿轮组，电机固接于支座上，齿轮组转动连接于齿轮箱中，电机驱动连接于齿轮组的输入端，曲轴的后段固接于齿轮组的输出端。

本发明的进一步改进方案是，所述齿轮组包括第一齿轮、第二齿轮及第三齿轮；所述第一齿轮固接于电机的输出轴上，第二齿轮为双排结构且通过转轴转动连接于齿轮箱，其大齿轮啮合于第一齿轮，小齿轮啮合于第三齿轮，曲轴固接于第三齿轮上。

本发明的进一步改进方案是，所述曲轴的后段呈l字型，曲轴的前段呈z字型，且曲轴前段倾斜于曲轴后段形成夹角β；所述左连杆铰接于曲轴后段的尾部，右连杆铰接于曲轴后段的头部。

本发明的进一步改进方案是，所述舵机架顶部设有舵机座b，且舵机座的底部为u型架，u型架销接于主机架的后端；所述舵机组件包括俯仰舵机及偏航舵机，俯仰舵机固接于舵机座a上，且俯仰舵机拉动或推动舵机架俯仰转动；所述偏航舵机固接于舵机座b上，尾翼固接于偏航舵机的输出轴上，且偏航舵机控制尾翼左右摆动。

本发明的进一步改进方案是，所述俯仰舵机的输出轴上固接有推拉板，推拉板的底端铰接有推拉杆，推拉杆的另一端销接于u型架的底部。

本发明的进一步改进方案是，所述尾翼呈等腰三角形状，其顶部设有呈三角形状的平衡板。

本发明的进一步改进方案是，所述左上翅、左下翅、右上翅及右下翅均包括扑动轴与柔性薄膜，柔性薄膜固接于扑动轴的后侧；所述左摆板与右摆板上固接有插管，扑动轴与插管过盈配合。

本发明的进一步改进方案是，所述主机架的前端固接有枢轴，左摆板与右摆板的中心处转动连接于枢轴。

本发明的进一步改进方案是，所述夹角β的数值范围为40°～50°。

本发明的有益效果：

第一、本发明的基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器，实现其节能飞行，提高其机动性能，有利于小型轻便化，且转向控制机构简单可靠。

第二、本发明的基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器，尾翼呈等腰三角形状，其顶部设有呈三角形状的平衡板，保证飞行器整体的平衡性能。

第三、本发明的基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器，所述曲轴的后段呈l字型，曲轴的前段呈z字型，且曲轴前段倾斜于曲轴后段形成夹角β，以实现两侧机翼共轴扑动。

第四、本发明的基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器，单边上下两个翅膀由柔性薄膜组成，安装时两个扑动轴保留一定的距离，扑动时两个翅膀可以完全接触，将气流斜向下挤出从而产生升力及推力，实现基于开合机制来产生高升力。

附图说明

图1、2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明的机翼最大扑动幅值的前视图。

图4为本发明的机翼最小扑动幅值的前视图。

图5为本发明的局部结构示意图。

图6为本发明的右摆板结构示意图。

图7为本发明的曲柄结构示意图。

图8为图7的前视图。

图9为本发明的舵机架结构示意图。

图10为本发明的向上飞行的结构示意图。

图11为本发明的向下飞行的结构示意图。

图12为本发明的向左飞行的结构示意图。

图13为本发明的向右飞行的结构示意图。

图中：1-主机架、101-竖杆、102-齿轮箱、103-舵机a、104-枢轴、2-驱动模块、201-电机、202-第一齿轮、203-第二齿轮、204-第三齿轮、3-曲轴、301-前段、302-后段、4-左摆板、5-右摆板、6-机翼模块、601-左连杆、602-右连杆、603-左上翅、604-左下翅、605-右上翅、606-右下翅、7-舵机架、701-舵机座b、702-u型架、8-舵机组件、801-俯仰舵机、802-偏航舵机、803-推拉板、804-推拉杆、9-尾翼、901-平衡板、10-扑动轴、11-柔性薄膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1：如图1～9所示，一种基于开合机制的共轴四翅扑翼飞行器，包括主机架1、驱动模块2、曲轴3、左摆板4、右摆板5、机翼模块6、方向控制模块及尾翼9；所述驱动模块2设于主机架1上，曲轴3的后段302转动连接于主机架1前端，驱动模块2驱动连接于曲轴3的后段302，且曲轴3前段301倾斜于曲轴3后段302；所述左摆板4及右摆板5均呈三角结构，左摆板4与右摆板5转动连接于主机架1的前端并呈轴对称设置；所述机翼模块6包括左连杆601、右连杆602、左上翅603、左下翅604、右上翅605及右下翅606，左连杆601、右连杆602的一端铰接于曲轴3前段301，另一端分别铰接于左摆板4与右摆板5的拐角处；所述左上翅603及右下翅606设于左摆板4的两个拐角处，所述右上翅605及左下翅604设于右摆板5的两个拐角处；所述方向控制模块包括舵机架7及舵机组件8，舵机架7设于主机架1的尾部，尾翼9设于舵机架7上，舵机组件8控制尾翼9上下或左右摆动；所述主机架1整体呈p字型，主机架1的前端固接有竖杆101，竖杆101与主机架1之间形成齿轮箱102，且竖杆101的顶端固接有支座，主机架1的后端设有舵机座a103；所述驱动模块2包括电机201及齿轮组，电机201固接于支座上，齿轮组转动连接于齿轮箱102中，电机201驱动连接于齿轮组的输入端，曲轴3的后段302固接于齿轮组的输出端；所述齿轮组包括第一齿轮202、第二齿轮203及第三齿轮204；所述第一齿轮202固接于电机201的输出轴上，第二齿轮203为双排结构且通过转轴转动连接于齿轮箱102，其大齿轮啮合于第一齿轮202，小齿轮啮合于第三齿轮204，曲轴3固接于第三齿轮204上；所述曲轴3的后段302呈l字型，曲轴3的前段301呈z字型，且曲轴3前段301倾斜于曲轴3后段302形成夹角β；所述左连杆601铰接于曲轴3后段302的尾部，右连杆602铰接于曲轴3后段302的头部；所述舵机架7顶部设有舵机座b701，且舵机座的底部为u型架702，u型架702销接于主机架1的后端；所述舵机组件8包括俯仰舵机801及偏航舵机802，俯仰舵机801固接于舵机座a103上，且俯仰舵机801拉动或推动舵机架7俯仰转动；所述偏航舵机802固接于舵机座b701上，尾翼9固接于偏航舵机802的输出轴上，且偏航舵机802控制尾翼9左右摆动；所述俯仰舵机801的输出轴上固接有推拉板10803，推拉板10803的底端铰接有推拉杆11804，推拉杆11804的另一端销接于u型架702的底部；所述尾翼9呈等腰三角形状，其顶部设有呈三角形状的平衡板901；所述左上翅603、左下翅604、右上翅605及右下翅606均包括扑动轴与柔性薄膜，柔性薄膜固接于扑动轴的后侧；所述左摆板4与右摆板5上固接有插管，扑动轴与插管过盈配合；所述主机架1的前端固接有枢轴104，左摆板4与右摆板5的中心处转动连接于枢轴104；所述夹角β的数值范围为40°～50°，在本实施例中，夹角β的数值为45°。

本发明的具体工作原理如下：

正常飞行时，电机201驱动齿轮组工作，齿轮组驱动曲轴3转动，曲轴3带动左连杆601于右连杆602摆动，左连杆601与右连杆602推拉左摆杆于右摆杆的摆动，进而实现左上翅603、左下翅604、右上翅605及右下翅606的扑动，扑动时单侧两个翅膀可以完全接触，将气流斜向下挤出从而产生升力及推力，实现基于开合机制来产生高升力。

如图10所示，向上飞行时，俯仰舵机801逆时针转动，从而推拉杆11804推动舵机架7上仰，尾翼9跟随舵机架7上仰，进而实现飞行器向上飞行。

如图11所示，向下飞行时，俯仰舵机801顺时针转动，从而推拉杆11804拉动舵机架7下俯，尾翼9跟随舵机架7下俯，进而实现飞行器向下飞行。

如图12所示，向左飞行时，偏航舵机802顺时针转动，从而尾翼9向左偏转，进而实现飞行器向左飞行。

如图13所示，向右飞行时，偏航舵机802逆时针转动，从而尾翼9向右偏转，进而实现飞行器向右飞行。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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