本實(shí)用新型涉及一種仿生鳥類撲翼飛行的飛行器，并且具體地涉及一種撲翼飛行器。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代材料、動(dòng)力、加工技術(shù)，特別是微機(jī)電技術(shù)(MEMS)的進(jìn)步，已經(jīng)能夠制造出接近實(shí)用的撲翼飛行器。而撲翼飛行具有小巧、靈活以及極高的飛行效率，并且可實(shí)現(xiàn)垂直起落、懸停、前飛、后飛、俯沖、急轉(zhuǎn)等特技，基于仿生學(xué)原理的飛行器和常規(guī)飛機(jī)相比，僅用一套撲翼系統(tǒng)就既可代替螺旋槳或者噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)提供推力。

但是現(xiàn)在的撲翼飛行器雖然已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的飛行與控制，但距實(shí)用仍有一定差距，因此仍無法廣泛應(yīng)用，而只能用在一些有特殊要求的任務(wù)中，例如城市反恐中的狹小空間偵查。

并且，現(xiàn)在的撲翼飛行器的撲翼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是一個(gè)整體，因此，需要解決的主要問題是氣動(dòng)效率低、動(dòng)力及機(jī)構(gòu)要求高、材料要求高以及有效載荷小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種撲翼飛行器，其能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)的某種或某些問題。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種撲翼飛行器，包括機(jī)身以及從左右兩側(cè)連接到機(jī)身的撲翼裝置，撲翼裝置包括：

一對(duì)撲翼主軸，這一對(duì)撲翼主軸連接到機(jī)身的左右兩側(cè)并且能夠相對(duì)于機(jī)身進(jìn)行上下?lián)鋭?dòng)；以及

撲翼，該撲翼的前端連接到撲翼主軸，撲翼的尾端連接到機(jī)身，

其中，撲翼主軸由多個(gè)活動(dòng)連接的節(jié)段組成。

根據(jù)本實(shí)用新型，能夠有效地降低撲翼飛行器對(duì)材料的要求；提高撲翼飛行的效率；以及操作的簡(jiǎn)便化。

根據(jù)一個(gè)具體實(shí)施例，撲翼主軸通過連動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到機(jī)身。另外，連動(dòng)機(jī)構(gòu)為相對(duì)地設(shè)置機(jī)身的左右兩側(cè)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，該曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括曲柄連桿和齒輪，曲柄連桿的一端與撲翼主軸活動(dòng)連接，曲柄連桿的另一端活動(dòng)連接到齒輪，齒輪連接到機(jī)身并且能夠相對(duì)于機(jī)身進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。根據(jù)該實(shí)施例，能夠使結(jié)構(gòu)和連接簡(jiǎn)化且容易操作，并且能夠減少部件的數(shù)量。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，連動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有鎖定裝置，能夠?qū)鋭?dòng)主軸進(jìn)行任意姿態(tài)的鎖定。根據(jù)該實(shí)施例，能夠方便對(duì)撲動(dòng)主軸的角度進(jìn)行控制。

在一具體實(shí)施例中，撲翼包括多個(gè)活動(dòng)連接的支撐框架和分別位于各個(gè)支撐框架內(nèi)的多個(gè)撲翼片，撲翼的多個(gè)撲翼片均能夠相對(duì)于各自的支撐框架以預(yù)定角度進(jìn)行上下轉(zhuǎn)動(dòng)。通過將撲翼設(shè)置成多個(gè)能單獨(dú)活動(dòng)的多個(gè)部分，能夠使撲翼變得與鳥類的翅膀一樣具有柔韌性，靈活性，并且能夠進(jìn)一步提高撲翼的操作靈活性和操作效率，可活動(dòng)的撲翼片由于受力面積小而轉(zhuǎn)動(dòng)角度大，從而可以提升撲翼的升力使飛行效率更高。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，撲翼飛行器還包括滑動(dòng)系統(tǒng)，該滑動(dòng)系統(tǒng)將撲翼的尾端連接到機(jī)身并且能夠控制撲翼尾端的高低從而控制撲翼撲動(dòng)的角度。具體地，滑動(dòng)系統(tǒng)包括對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身左右兩側(cè)的滑軌和分別能夠在滑軌中進(jìn)行滑動(dòng)的滑塊。通過該實(shí)施例，可以通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來完成撲翼飛行器在空中的高效率的可靠控制。

在另一具體實(shí)施例中，滑軌固定連接到機(jī)身并且沿上下方向相對(duì)于機(jī)身以預(yù)定的彎度設(shè)置，滑塊活動(dòng)連接在撲翼的尾部。另外，由舵機(jī)來控制滑塊在滑軌中的運(yùn)動(dòng)。通過這樣的設(shè)置，能夠使滑軌沿軌道進(jìn)行可靠的滑動(dòng)從而完成飛行動(dòng)作的控制。

優(yōu)選地，滑軌朝向機(jī)身的左右兩側(cè)設(shè)置，當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚的是，滑軌也可以朝向機(jī)身的前方設(shè)置。

優(yōu)選地，滑軌的預(yù)定彎度所呈的角度為-30度到60度。通過這們?cè)O(shè)置滑軌的彎度，能夠使得撲翼擺動(dòng)靈活性高，進(jìn)行進(jìn)行高難度飛行。

除非明顯抵觸，本實(shí)用新型的不同實(shí)施例所涉及的特征可以相互組合。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的撲翼飛行器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的撲翼飛行器的撲動(dòng)原理示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的撲翼飛行器的撲翼連接示意圖。

圖4為本實(shí)用新型的撲翼飛行器的滑動(dòng)系統(tǒng)示意圖。

附圖中：1機(jī)身板、2齒輪、3曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、4轉(zhuǎn)動(dòng)副、5轉(zhuǎn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)、6滑軌、7撲翼主軸、8撲翼片框架、9撲翼片、10轉(zhuǎn)動(dòng)副、11尾翼、12軸、13尾翼方向舵、14轉(zhuǎn)動(dòng)副、15滑塊機(jī)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的撲翼飛行器。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面描述的實(shí)施例僅是對(duì)本實(shí)用新型的示例性說明，而非用于對(duì)其作出任何限制。

如圖1所示，撲翼飛行器包括機(jī)身1以及連接到機(jī)身1的左右兩側(cè)的撲翼裝置，撲翼裝置通過轉(zhuǎn)動(dòng)副4和轉(zhuǎn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)5連接到機(jī)身1，因此能夠圍繞機(jī)身1進(jìn)行上下?lián)鋭?dòng)。

具體地，撲翼裝置包括一對(duì)撲翼主軸7，這一對(duì)撲翼主軸7通過轉(zhuǎn)動(dòng)副4和轉(zhuǎn)動(dòng)副機(jī)構(gòu)5在機(jī)身1的前部連接到機(jī)身1的左右兩側(cè)，因此能夠相對(duì)于機(jī)身1進(jìn)行上下?lián)鋭?dòng)。

撲翼裝置還包括連動(dòng)機(jī)構(gòu)，該連動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)撲翼主軸7進(jìn)行上下?lián)鋭?dòng)。

具體地，如圖1和2所示，所述連動(dòng)機(jī)構(gòu)為曲柄連桿機(jī)構(gòu)，該曲柄連桿機(jī)構(gòu)包括曲柄連桿3和齒輪2。曲柄連桿3的一端與撲翼主軸7活動(dòng)連接，曲柄連桿3的另一端活動(dòng)連接到齒輪2。齒輪2連接到機(jī)身1并且能夠由電機(jī)(圖中未示出)帶動(dòng)而相對(duì)于機(jī)身1進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

撲翼裝置還包括撲翼，該撲翼的前端連接到撲翼主軸7因此能夠隨著撲翼主軸7進(jìn)行上下?lián)鋭?dòng)，撲翼的尾端連接到機(jī)身。

如圖3所示，撲翼包括多排活動(dòng)連接的支撐框架8和分別位于各個(gè)支撐框架8內(nèi)的多個(gè)撲翼片9，因此，支撐框架8能夠分別進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，多個(gè)撲翼片9能夠相對(duì)于各自的支撐框架8以預(yù)定角度進(jìn)行上下轉(zhuǎn)動(dòng)，該結(jié)構(gòu)類似于鳥類翅膀上覆蓋的羽毛的結(jié)構(gòu)，從而減小了受力面積并進(jìn)一步降低對(duì)撲翼材料的要求。

進(jìn)一步地，如圖1所示，位于最前一排的撲翼的支撐框架8的邊緣能夠同時(shí)作為撲翼主軸7。

雖然在圖中未示出，但位于最前一排的撲翼的支撐框架8能夠與撲翼主軸7相連接，因此撲翼主軸7也由多個(gè)活動(dòng)連接的節(jié)段組成。

雖然在圖中未示出，但連動(dòng)機(jī)構(gòu)還安裝有鎖定裝置，該鎖定裝置能夠?qū)鋭?dòng)主軸7進(jìn)行任意姿態(tài)的鎖定，從而使撲翼飛行器能夠進(jìn)行設(shè)定狀態(tài)的飛行。

如圖1所示，撲翼的尾端通過滑動(dòng)系統(tǒng)連接到機(jī)身，滑動(dòng)系統(tǒng)能夠控制撲翼尾端的高低從而控制撲翼撲動(dòng)的角度。

具體地如圖1和圖4所示，所述滑動(dòng)系統(tǒng)包括對(duì)稱地設(shè)置在機(jī)身左右兩側(cè)的滑軌6和分別能夠在滑軌6中進(jìn)行滑動(dòng)的滑塊15?；?位于機(jī)身1的尾部上并且沿機(jī)身的上下方向相對(duì)于機(jī)身以預(yù)定彎度延伸?；瑝K15連接到撲翼的尾端靠近機(jī)身一側(cè)，因此能夠控制撲翼的角度，以進(jìn)行各種動(dòng)作的飛行。

雖然在圖中未示出，但是滑塊15在滑軌6中的運(yùn)動(dòng)由舵機(jī)來控制。

現(xiàn)在說明根據(jù)本實(shí)用新型的撲翼飛行器的動(dòng)作原理。

如前所述，本實(shí)用新型的撲翼飛行器根據(jù)鳥類的翅膀進(jìn)行的設(shè)計(jì)，鳥類的翅膀可以圍繞身體作一定角度的擺動(dòng)，向下擺動(dòng)時(shí)翅膀展開，向上擺動(dòng)時(shí)翅膀折疊成到V形。由于翅膀上下擺動(dòng)時(shí)受力面積不同，從而導(dǎo)致翅膀上下擺動(dòng)時(shí)的受力大小不同，向下擺動(dòng)時(shí)空氣對(duì)翅膀的反作用力(F1，并且豎直向上)大于向上擺時(shí)空氣對(duì)翅膀的反作用力，當(dāng)F1>G時(shí)，產(chǎn)生向上的升力。

對(duì)于本實(shí)用新型，通過設(shè)計(jì)這些可以活動(dòng)的撲翼片9能夠使撲翼飛行器的撲翼上擺時(shí)撲翼片9向下轉(zhuǎn)動(dòng)，使撲翼的面積減少，從而減少空氣對(duì)撲翼的阻力，下擺時(shí)撲翼片又恢復(fù)原狀，這樣撲翼在向下擺動(dòng)時(shí)空氣對(duì)撲翼的反作用力F1變得更大，此設(shè)計(jì)在撲翼原來的基礎(chǔ)上提高了飛行效率，可以用更小的力做更大的功。

由于整個(gè)撲翼由多片撲翼片9相連，并且撲翼主軸7通過曲柄連桿3與齒輪2相連，齒輪2與機(jī)身1相連，并通過電機(jī)(圖中未示出)帶動(dòng)齒輪2轉(zhuǎn)動(dòng)從而將動(dòng)力由曲柄連桿3傳遞給撲動(dòng)主軸7使其上下?lián)鋭?dòng)，再由撲動(dòng)主軸7的撲動(dòng)帶動(dòng)整個(gè)撲翼的上下?lián)鋭?dòng)從而完成撲翼的撲翼運(yùn)動(dòng)。

由于撲翼的尾端連接著機(jī)身1并且安裝有滑動(dòng)系統(tǒng)，因此能夠利用滑動(dòng)系統(tǒng)來控制撲翼尾端的高低以控制撲翼撲動(dòng)的角度。在滑動(dòng)系統(tǒng)中，滑塊15在滑軌6中向下滑動(dòng)從而改變撲翼撲動(dòng)的角度向前扇動(dòng)，使撲翼產(chǎn)生的力改變方向，使撲翼飛行器達(dá)到空中急停，短距垂直起降等超機(jī)動(dòng)性能的完成；相反地，滑塊15在滑軌6中向上滑動(dòng)改變撲翼撲動(dòng)角度向后扇動(dòng)，使撲翼飛行器加速飛行。(滑動(dòng)系統(tǒng)示意圖如圖4所示)

另外，通過控制左右滑塊15在滑軌6中反向滑動(dòng)從而使左右撲翼進(jìn)行不對(duì)稱的擺動(dòng)，以完成撲翼飛行器的轉(zhuǎn)向。本實(shí)用新型撲翼的橫截面是采用飛機(jī)的撲翼形狀，這樣可以使撲翼飛行器可以進(jìn)行長(zhǎng)距離滑翔。曲柄連桿機(jī)構(gòu)設(shè)置有鎖定裝置(圖中未示出)，使撲動(dòng)主翼能在任意姿態(tài)下鎖定以進(jìn)行不同狀態(tài)的飛行。

而且，尾部的副翼和V形全動(dòng)尾翼可調(diào)整撲翼飛行器的俯仰姿態(tài)。

以下說明本實(shí)用新型所述的撲翼飛行器的工作過程。

(1)由未示出的電機(jī)帶動(dòng)齒輪2，齒輪2帶動(dòng)曲柄連桿3，曲柄連桿3拉動(dòng)撲翼主軸7使撲翼進(jìn)行上下?lián)鋭?dòng)，從而撲翼產(chǎn)生升力與推力使撲翼飛行器升空前進(jìn)。

(2)在飛行過程中，通過未示出的舵機(jī)來控制滑塊15在滑軌6中滑動(dòng)，造成左右兩片撲翼的不對(duì)稱撲動(dòng)從而使撲翼飛行器在空中實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

(3)在空中，可以通過舵機(jī)控制滑塊15在滑軌6中同時(shí)滑動(dòng)，使撲翼扇動(dòng)角度改變，從而使撲翼飛行器完成垂直起落、懸停、前飛、后飛。

(4)由于尾翼11通過轉(zhuǎn)動(dòng)副10連接到機(jī)身上的軸12，并且尾翼方向舵13通過轉(zhuǎn)動(dòng)副14連接到尾翼并且控制尾翼11的上下擺動(dòng)，從而使撲翼飛行器進(jìn)行上升，俯沖飛行動(dòng)作。

本實(shí)用新型所述的新型撲翼飛行器的有益效果：整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，體積小，通過控制撲翼角度使撲翼飛行器完成各種飛行狀態(tài)，撲翼效率更高，噪音小。

由于將整片的撲翼分解成多個(gè)小撲翼片，使撲翼變得與鳥類的翅膀一樣具有柔韌性，靈活性。

撲翼角度的控制系統(tǒng)可以幫助撲翼飛行器完成多項(xiàng)超機(jī)動(dòng)性能

當(dāng)然，上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。