扑旋翼设计方法及利用此方法设计的微小型扑旋翼飞行器

摘要

本发明提出了一种结合扑翼与旋翼技术，通过扑翼拍动产生的推力带动扑翼旋转而无须电机驱动的方法。利用本发明方法设计的飞行器包括扑翼、电磁式驱动机构、连接轴、滚子轴承、电源、有效载荷、电动舵机、控制面、起落架、控制器、机体壳、滑环、电刷；其中，电磁式驱动机构驱动一对扑翼上下拍动。机体壳通过滚子轴承与旋转的连接轴连接，三个控制面均匀分布在机体壳下部，同时兼顾飞行器起落架功能。本发明扑旋翼具有很好气动效能，可以满足飞行器垂直起降和悬停的任务需求。同时飞行器扑翼的旋转是一种自驱动旋转，不需要外加抗扭转机构来抵消旋转。该设计结构简单、重量轻、飞行效率高，适于微型化飞行器设计要求。

主权项

一种微小型扑旋翼飞行器的设计方法，其特征在于：利用扑翼上下拍动时，翼面柔性变形产生向上的升力和向前的推力，另一个反对称安装的扑翼向下拍动时，产生方向相反的推力；结合扑翼与旋翼技术，通过扑翼拍动产生的推力带动扑翼旋转而无须电机驱动；扑旋翼飞行器设计步骤如下：第一步、制作扑翼选用普通包装用的聚氯乙烯薄膜作为扑翼翼面材料，按照扑翼形状修剪翼面，在修剪好的翼面(1b)上粘上四根加强筋(1a)；第二步，制作电磁式驱动机构采用“W”电磁式驱动机构，首先，将两个U形软铁并列在一起，中间夹入磁闭合铁片(2a)，外表面缠绕导线构成“W”形电磁铁驱动装置，两片磁闭合铁片(2a)一端固定在两个U形软铁之间，铁片底端与连接轴(3)连接，另一端与扑翼(1)根部用螺钉固连或胶接；两个弹簧(2c)分别固定在“W”形电磁铁两侧，弹簧两端分别胶接在外侧软铁柱上端与软铁片(2a)之间；第三步，制作机体壳将矩形塑料薄板弯成圆筒，作为机体壳外表面；剪裁与圆筒直径相同的两块塑料圆板，作为圆筒形机体壳上封盖与下封盖；在上封盖剪出两个圆孔，一个圆孔位于圆形封盖圆心处，圆孔直径根据拟选用滚子轴承外径而定，另一个小圆孔的位置任意定；机体壳(11)下部以圆柱形中轴为圆心，间隔120度均匀钻三个圆孔；第四步，制作起落架与控制面选用三根玻璃纤维棒作为起落架材料，玻璃纤维棒下端弯成圆弧形；将控制面裁剪成矩形，粘在起落架上；第五步，装配各部件将第一步制作好的两个扑翼1，反对称用螺钉固定或胶接在“W”形电磁驱动机构(2)磁闭合铁片(2a)端部；在连接轴(3)上装配滑环(12)与电磁线圈两端相连；电刷(13)固定在机体壳(11)上封盖与电源(5)相连；用滚子轴承4连接第三步制作完成的圆形上封盖与连接轴(3)，然后将上封盖粘在第三步制作的塑料圆筒上端；将控制器(10)、电源(5)以及电动舵机(7)放置进塑料圆筒内，再将第三步制作的圆形下封盖粘在圆筒底端；将三个集成了控制面(8)的起落架(9)分别插入机体壳(11)下部圆孔内，与电动舵机(7)相连。