技术领域
[0001] 本
发明属于航空飞行器设计领域，具体涉及一种固定翼扑翼复合式飞行器。
背景技术
[0002] 基于大型
鸟类和蝙蝠的升推和操纵机理提出一款固定翼扑翼复合式飞行器，内段机翼固定，可提供一定的稳定升
力；外段机翼通过扑动和弦向扭转产生升力和推力。
[0003] 复合式飞行器是一种综合固定翼飞行器和扑翼飞行器的各自优点，具有
气动效率高、可实现
水平起降等特点。飞行器集升推力于一体，起降场地限制更少，可实现微噪音动力飞行。
[0004] 现有固定翼飞行器的起降对场地的要求性高，飞行时易受侧
风影响，飞行的灵活性相对较差。
发明内容
[0005] 为了解决
现有技术中存在的问题，本发明提出一种采用固定翼扑翼的复合式飞行器，具有更高的
稳定性、安全性和舒适性，且可提升整个扑翼飞行器的升力特性。该构型飞行器平台提供了一种扑翼大型化的解决方案，同时在中小型扑翼飞行器上也具备一定的应用价值。
[0006] 一种扑翼固定翼复合式飞行器，其特征在于：包括
机体、机翼升力面、
尾翼与扑翼驱动系统。
[0007] 所述机体主体上方具有沿轴向的
连接杆，连接杆前部安装机翼升力面，后端安装位移。机翼升力面包括内翼与外翼。其中，内翼与连接杆间固定；外翼位于内翼两侧，通过连接件与内翼相连，使外翼实现上下扑动并产生被动扭转。进而由内翼产生飞行器飞行所需的部分稳定升力；外翼通过扑翼驱动系统驱动，实现大幅度扑动和弦向扭转，产生飞行器飞行所需的全部推力和部分升力。
[0008] 本发明的优点在于：
[0009] 1、本发明固定翼扑翼复合式飞行器，参考大型鸟类的飞行机理，采用分段式机翼设计，通过内翼可以提供相对稳定的升力，相比整机翼扑动具有更高的稳定性、安全性和舒适性。
[0010] 2、本发明固定翼扑翼复合式飞行器，外翼扑动除了能够产生推力驱动飞行器前进外，自身还能产生一定的升力，且在扑动过程中，会驱使前面的空气向后流动，改善内翼翼尖气流，可以在一定程度上提升整个
微型飞行器的升力特性。
[0011] 3、本发明固定翼扑翼复合式飞行器，可实现低空或超低空情况下飞行器较大载重的定高度/定功率飞行。在无动力模式下的净重为30KG，加装
电机后净重为50KG，完全符合民航总局第188号令关于超轻飞行器的要求规范。
[0012] 4、本发明固定翼扑翼复合式飞行器，在高机动飞行与水平起降方面具有独特的技术优势，可应用于一项集竞技、娱乐、观赏、教育于一体的仿生航空体育运动项目，能够为用户提供优于现有通航飞行器的飞行体验，拓展现有航空体育运动所带来的社会经济效益，未来可成为市场上最具潜力的个人和特技飞行器之一。
附图说明
[0013] 图1为本发明固定翼扑翼复合式飞行器整体结构示意图；
[0014] 图2为本发明固定翼扑翼复合式飞行器的机翼升力面结构示意图；
[0015] 图3为本发明固定翼扑翼复合式飞行器的扑翼驱动系统结构示意图；
[0016] 图4为扑翼驱动系统结构驱动原理示意图。
[0017] 图中：
[0018] 1-机体 2-机翼升力面 3-尾翼[0019] 4-扑翼驱动系统 101-吊袋 102-悬挂梁[0020] 103-连接杆 104-控制三
脚架 105-机轮[0021] 106-下张线 201-内翼 202外翼[0022] 201a-内翼翼膜 201b-前侧杆 201c-后侧杆[0023] 201d-内翼翼肋 202a-外翼翼膜 202b-外翼骨架[0024] 202c-外翼翼肋 301-尾翼骨架 302-尾翼翼膜[0025] 401-拉杆 402-
套管 403-
齿轮[0026] 404-
摇臂 405-连接件 406-
外壳具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0028] 本发明扑翼固定翼复合式飞行器，如图1所示，包括机体1、机翼升力面2、尾翼3与扑翼驱动系统4。
[0029] 所述机体1包括吊袋101、悬挂梁102、连接杆103、控制三脚架104与机轮105。其中，吊袋101主要是用于承挂人或物体，外形为蛹状，呈
流线型，前缘较钝，
后缘较尖。吊袋101上部距吊袋101后端1/3吊袋101前后方向长度
位置处安装有纵向设置的悬挂梁102，悬挂梁102底端与吊袋101上部固定，顶部安装连接杆103。连接杆103沿前后方向水平；连接杆103中部与悬挂梁102固定。连接杆103的前部安装机翼升力面2，后部安装尾翼3，用于提供飞行器飞行时的稳定性。控制三脚架104为等腰三
角形，顶角处与连接杆103前端端部间固定，且使吊袋101前端位于控制三脚架104内部。控制三角架104底边上靠近两个底角处装有机轮
105，用于承受飞行器在地面停放、
滑行、
起飞着陆滑跑时的重力，以及滑跑与滑行时的
制动。。
[0030] 所述机翼升力面2由内翼201和外翼202组成，如图2所示，其中内翼201用于产生飞行器飞行所需的部分稳定升力；外翼202通过扑翼驱动系统4驱动，实现大幅度扑动和弦向扭转，产生飞行器飞行所需的全部推力和部分升力。
[0031] 所述内翼201包括内翼翼膜201a与内翼骨架。其中内翼骨架由两根前侧杆201b、一根后侧杆201c以及内翼翼肋201d构成。两根前侧杆201b端部相接固定，形成120°～160°的钝角。两根前侧杆201b后端分别与后侧杆201c两端通过插接件插接固定，形成等腰钝角三角形骨架，且后侧杆201c与顶角间的垂直距离为1m左右为宜。内翼骨架的顶角处(钝角位置)与连接杆103前端端部固定，底边中心位置与连接杆103固定。
[0032] 所述内翼翼膜201a前侧边与两根前侧杆201b形成的钝角匹配，沿内翼翼膜201a前侧边设计有前侧杆通道，使内翼翼模201a前侧边套于翼模骨架的两根前侧杆201b上；同时内翼翼膜上与后侧杆201c对应位置设计有后侧杆穿入通道，使后侧杆201c穿过该通道后与前侧杆201b插接。内翼翼膜201a上还沿展向等间隔设计有平行于连接杆103的内翼肋通道，各内翼肋通道内插入内翼翼肋201d后，使内翼翼肋201d通过端部安装的插接件与前侧杆201b上设计的插头插接固定，通过内翼翼肋201d
支撑内翼翼膜201a，维持内翼翼膜201a的
气动外形。内翼翼膜201a后侧边大致平行于后侧杆201c即可，与后侧杆201c间的垂直距离为1.5m左右。内翼翼膜201a左右宽度等于后侧杆201c长度，左右两侧边为等长度直边，均平行于连接杆103。
[0033] 所述外翼202安装于内翼201左右两侧，包括外翼翼膜202a、外翼骨架202b与外翼翼肋202c。其中，外翼翼膜202a前侧边为直边，沿外翼翼模202a前侧边设计有外翼骨架通道，使外翼翼膜202a前侧边可套于杆状外翼骨架202b上。同样外翼翼膜202a上沿展向等间隔设计有平行于连接杆103的外翼肋通道，各外翼肋通道内插入外翼翼肋202c后，使外翼翼肋202c通过端部安装的插接件与外翼骨架202b上设计的插头插接固定，通过外翼翼肋202c支撑翼膜，维持外翼翼膜202a的外形。外翼骨架202b与内翼骨架的前侧杆201b间具有150～160°夹角，同时外翼骨架202b末端与内翼骨架所形成的钝角三角形底角处通过铰接件铰接。该铰接件的铰接轴轴线平行于连接杆103；同时该铰接件通过
转轴安装于外翼骨架202b末端，转轴轴线垂直于连接杆103。由此使外翼202具有可绕铰接轴转动的转动副，同时具有绕外翼弦向扭转的转动副。外翼翼膜202a的内侧边为直边，与内翼翼膜外侧边相接，无连接关系。外翼翼膜202a的后侧边为弧形边。
[0034] 如图3、图4所示，所述扑翼驱动系统4通过
连杆悬挂于连接杆103上，由电机输出动力，减速器减速后，输出至
齿轮传动机构，最后由齿轮传动机构将动力输出至两根拉杆401。两根拉杆401末端套有套筒402，同时套筒402之间以及与电机相对固定的
支架三者间铰接，两根拉杆402的外端固定安装有连接件405，通过连接件405连接外翼骨架202b内端。齿轮传动机构中，驱动两根拉杆401运动的两个相互捏合的齿轮403通过摇臂404与拉杆401末端上的套筒402铰接，该摇臂404与齿轮403间偏心连接。由此在两个齿轮403转动时，通过摇臂
404可带动拉杆401末端进行圆周运动，使拉杆401同时具有上下以及左右的位移，进而拉杆
401可带动外翼202上下扑动，同时还会使外翼202产生绕外翼弦向的被动扭转，使外翼202产生部分升力和全部推力，且在外翼202扑动过程中，会驱使前面的空气向后流动，改善内翼201翼尖气流，从而能提升固定翼的升力特性。外翼202优选的扑动幅度在±60°以内，扭转幅度在45°以内。
[0035] 所述尾翼3包括左尾翼与右尾翼，对称安装于连接杆103后部。左尾翼与右尾翼均由尾翼骨架301和尾翼翼膜302组成。尾翼骨架301具有前侧杆301a与后侧杆301b；前侧杆301a与后侧杆301b内端与连接杆103固定连接，后端间固定连接，形成整体尾翼骨架。尾翼骨架301上固定安装尾翼翼膜302。左尾翼与右尾翼的翼膜面积为内翼翼膜201a面积的10％～15％。
[0036] 本发明中在控制三脚架104与机翼升力面2间加装下张线106，如图1所示，下张线共四根，令其为第一～第四下张线。其中，第一、第二下张线左右对称布置，一端通过卡钩连接内翼骨架顶角；另一端通过卡钩分别连接控制三脚架两底角。第三、第四下张线一端通过卡钩分别连接后测杆201c两端；另一端通过卡钩分别连接控制三脚架两底角。通过安装下张线106，将内翼骨架与控制三角架104连接，以承受飞行器在飞行过程中来自内翼201的拉力。
[0037] 上述内翼翼膜201a、外翼翼膜202a与机体的蒙皮由柔性材料组成，采用滑翔伞布料，并在内翼翼膜与外翼翼膜202a前缘部分加厚，便于安装内翼膜连杆与外翼膜连杆。外翼翼膜202a面积是内翼翼膜201a面积的35％～45％，整机机翼翼展为10m～13m为宜。
[0038] 本发明扑翼固定翼复合式飞行器起飞时，需满足一定的水平速度条件，内翼201提供稳定升力的同时，扑翼驱动系统4驱动外翼202以1-2Hz扑频扑动提供推力和部分升力，到达一定高度后，外翼202扑频降低，飞行器可维持巡航状态，亦可实现滑翔。
[0039] 飞行过程中，以
滑翔飞行为主，升力由内翼201与外翼202提供，辅以较低扑频的外翼202扑动，尾翼3以提高飞行器的飞行稳定性。当机体内载人的情况下，可通过调节改变人体
重心，调整飞行器的飞行
姿态。紧急状态下，外翼202可停止扑动并
锁定在
指定位置，与内翼201平行，形成固定翼布局，实现滑翔飞行。
