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一种箱式扑翼飞行器

阅读:4发布:2021-06-26

专利汇可以提供一种箱式扑翼飞行器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种箱式扑翼 飞行器 ,属航空技术领域,包括箱式架、 发动机 、左扑翼装置、右扑翼装置、前螺旋桨和后螺旋桨。左扑翼装置和右扑翼装置结构相同,它们对称安装于箱式架的纵向竖直对称面的左右两侧。前螺旋桨和后螺旋桨结构相同,但它们的转向相反。右扑翼装置包括右 主轴 、右大 齿轮 、右 叶片 、右导向框和右 曲柄 。起动发动机,驱动右大齿轮逆 时针 转动。在右大齿轮的带动下,由于右导向框的限制,右叶片在右导向框中往复滑动,右叶片主要做下扑运动,下扑时右叶片与箱式架存在气压差,会产生很大的向上的升 力 。该箱式扑翼飞行器能完成各种不同的飞行 姿态 ,如垂直 起飞 、空中 悬停 、 垂直降落 、前飞、后飞、空中原地转向和转弯飞行,可用于探测或科学研究。,下面是一种箱式扑翼飞行器专利的具体信息内容。

1.一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:包括箱式架(1)、发动机(2)、左扑翼装置(3)、右扑翼装置(4)、前螺旋桨(5)和后螺旋桨(6);箱式架(1)包括左板(11)、右板(12)、前板(13)和后板(14);左板(11)和右板(12)竖直纵向布置;前板(13)和后板(14)竖直横向布置;左板(11)和右板(12)同高,且左右对称布局;左板(11)和右板(12)固定在前板(13)和后板(14)的左右边缘的内侧,使得前板(13)和后板(14)的左右两侧有部分板伸出;左板(11)和右板(12)为异形板,左板(11)的上部分和下部分横向错开一段距离,在该错开的位置的板上还设有左缝隙(15);右板(12)的上部分和下部分横向错开一段距离,在该错开的位置的板上还设有右缝隙(16);左扑翼装置(3)和右扑翼装置(4)结构相同,它们对称安装于箱式架(1)的纵向竖直对称面的左右两侧;左扑翼装置(3)的左大齿轮(32)和右扑翼装置(4)的右大齿轮(42)相互啮合;箱式架(1)内配有飞控设备、机载设备和电源设备;左扑翼装置(3)包括左主轴(31)、左大齿轮(32)、左叶片(33)、左导向框(34)和左曲柄(35);左主轴(31)是左大齿轮(32)的转轴,左主轴(31)安装在后板(14)上;左曲柄(35)安装在前板(13)上;左主轴(31)与左曲柄(35)的转轴同轴地纵向平布置;左导向框(34)在左板(11)的左缝隙(15)中转动,左导向框(34)包括中段的左框体(341)和前后两端的左框轴(342);前后两端的左框轴(342)分别安装在前板(13)和后板(14)上;左导向框(34)也纵向水平布置;左导向框(34)绕左框轴(342)的轴线转动;左叶片(33)从左导向框(34)的左框体(341)的长方形孔中穿过;在左导向框(34)的左边,左叶片(33)的扑动度等于或大于90°;左叶片(33)的扑动角度为90°时,左叶片(33)从贴近左板(11)的上部的左侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置;
右扑翼装置(4)包括右主轴(41)、右大齿轮(42)、右叶片(43)、右导向框(44)和右曲柄(45);
右主轴(41)是右大齿轮(42)的转轴,右主轴(41)安装在后板(14)上;右曲柄(45)安装在前板(13)上;右主轴(41)与右曲柄(45)的转轴同轴地纵向水平布置;右导向框(44)在右板(12)的右缝隙(16)中转动,右导向框(44)包括中段的右框体(441)和前后两端的右框轴(442);前后两端的右框轴(442)分别安装在前板(13)和后板(14)上;右导向框(44)也纵向水平布置;右导向框(44)能绕右框轴(442)的轴线转动;右叶片(43)从右导向框(44)的右框体(441)的长方形孔中穿过;在右导向框(44)的右边,右叶片(43)的扑动角度等于或大于
90°;右叶片(43)的扑动角度为90°时,右叶片(43)从贴近右板(12)的上部的右侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置;发动机(2)安装在后板(14)上,发动机(2)的输出轴上安装有小齿轮(21),小齿轮(21)与左扑翼装置(3)的左大齿轮(32)或右扑翼装置(4)的右大齿轮(42)啮合;左扑翼装置(3)的工作原理与右扑翼装置(4)的工作原理相同,两者叶片的扑动方向是对称的,左大齿轮(32)顺时针转动,左扑翼装置(3)的左叶片(33)在左扑翼装置(3)的左主轴(31)的左边为逆时针扑动;右大齿轮(42)逆时针转动,右扑翼装置(4)的右叶片(43)在右扑翼装置(4)的右主轴(41)的右边为顺时针扑动;前螺旋桨(5)和后螺旋桨(6)结构相同,它们的转向相反,它们均包括电机和桨叶。
2.根据权利要求1所述的一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:在左扑翼装置(3)中,左叶片的根部(36)与左大齿轮(32)和左曲柄(35)相连的形式:形式一,左叶片的根部(36)与左大齿轮(32)和左曲柄(35)相连的形式,左叶片的根部(36)的前端向前伸出一小段,该小段通过轴承与左曲柄(35)相连,左叶片的根部(36)的后端向后伸出一小段,该小段通过轴承与左大齿轮(32)相连;形式二,左大齿轮(32)与左曲柄(35)之间通过牵引杆相连,左叶片的根部(36)有一个前后方向的穿透孔,牵引杆从左叶片(33)的穿透孔中穿过,牵引杆纵向水平布置,为减小牵引杆与(33)的穿透孔的摩擦,在(33)的穿透孔中安装有轴承。
3.根据权利要求1所述的一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:为减小左叶片(33)与左框体(341)之间的摩擦及右叶片(43)与右框体(441)之间的摩擦,在左框体(341)和右框体(441)的孔壁上镶有多个减摩滚珠或滚针。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:发动机(2)采用电动机
5.根据权利要求1或2或3所述的一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:后螺旋桨(6)的桨叶的旋转平面在机的操控下能向左和向右倾斜。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:电源设备采用电池为箱式扑翼飞行器的用电设备提供电源。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:左主轴(31)和右主轴(41)通过轴承安装在后板(14)上。
8.根据权利要求1或2或3所述的一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:左导向框(34)前后两端的左框轴(342)和右导向框(44)前后两端的右框轴(442)通过轴承安装在前板(13)和后板(14)上。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:机上和地面配置匹配的遥控设备。
10.根据权利要求1或2或3所述的一种箱式扑翼飞行器,其特征在于:小齿轮(21)与左扑翼装置(3)的左大齿轮(32)啮合且传动比为2∶1。

说明书全文

一种箱式扑翼飞行器

技术领域

[0001] 一种箱式扑翼飞行器,属航空技术领域,尤其涉及一种扑翼飞行器。

背景技术

[0002] 目前扑翼机还没能达到真正的实用阶段,主要是传统的扑翼方式效率低,扑翼做上下往复摆动,运动的连续性差,运动装置对材料的疲劳强度要求太高,扑翼上扑时会有能量损失,不利于升空;传统的扑翼机很难垂直升降。发明内容
[0003] 本发明的目的是克服现有扑翼机的上述不足,发明一种效率较高的能垂直升降的箱式扑翼飞行器。
[0004] 一种箱式扑翼飞行器,包括箱式架、发动机、左扑翼装置、右扑翼装置、前螺旋桨和后螺旋桨。箱式架包括左板、右板、前板和后板。左板和右板竖直纵向布置;前板和后板竖直横向布置;左板和右板同高,且左右对称布局;左板和右板固定在前板和后板的左右边缘的内侧,使得前板和后板的左右两侧有部分板伸出。左板和右板为异形板,板的上部分和下部分横向错开一段距离,在该错开的位置的板上还设有缝隙,该缝隙便于扑翼装置滑动。左扑翼装置和右扑翼装置结构相同,它们对称安装于箱式架的纵向竖直对称面的左右两侧。左扑翼装置的大齿轮和右扑翼装置的大齿轮相互啮合。发动机安装在后板上,发动机的输出轴上安装有小齿轮,小齿轮与左扑翼装置的大齿轮或右扑翼装置的大齿轮啮合。发动机的动通过齿轮传动方式传递给左扑翼装置和右扑翼装置。前螺旋桨和后螺旋桨结构相同,但它们的转向相反,它们均包括电机和桨叶。前螺旋桨安装在箱式架的前端上方,后螺旋桨活装于箱式架的后端上方。前螺旋桨的桨叶的旋转平面平布置,后螺旋桨的桨叶的旋转平面在机的操控下能向左和向右倾斜。箱式架内配有飞控设备、机载设备和电源设备,飞控设备对飞行器进行飞行姿态控制,机载设备包括各种飞行仪器仪表、拍摄设备及导航设备。发动机采用内燃机电动机
[0005] 右扑翼装置包括主轴、大齿轮、叶片、导向框和曲柄。主轴是大齿轮的转轴,主轴通过轴承安装在后板上。曲柄安装在前板上。主轴与曲柄的转轴同轴地纵向水平布置。导向框包括中段的框体和前后两端的框轴。前后两端的框轴分别通过轴承安装在前板和后板上。导向框也纵向水平布置。导向框能绕框轴的轴线转动。叶片从导向框的框体的长方形孔中穿过,为减小叶片在框体中滑动时与框体之间的摩擦,在框体的孔壁上镶有多个减摩滚珠或滚针。叶片的根部与大齿轮和曲柄相连包括但不限于以下结构形式:形式一,叶片的根部的前端向前伸出一小段,该小段通过轴承与曲柄相连,叶片的根部的后端向后伸出一小段,该小段通过轴承与大齿轮相连。形式二,大齿轮与曲柄之间通过牵引杆相连,叶片的根部有一个前后方向的穿透孔,牵引杆从叶片的穿透孔中穿过,牵引杆纵向水平布置;为减小牵引杆与叶片的穿透孔的摩擦,在叶片的穿透孔中安装有轴承。在导向框的右边,叶片的扑动度等于或大于90°。叶片的扑动角度为90°时,叶片从贴近右板的上部的右侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置。
[0006] 右扑翼装置的工作原理是:从所述箱式扑翼飞行器的尾端往前端观察,起动发动机,驱动大齿轮逆时针转动。在大齿轮的带动下,由于导向框的限制,叶片在导向框中往复滑动,叶片的根部在右板的左边作逆时针转动,在右板的左边叶片主要做下扑运动,在右板的右边叶片也主要做下扑运动,这样叶片将产生向上的升力。在右板的右边,由于叶片贴近右板的上部突然快速打开,使叶片与右板的上部所夹空间变成压力极低的低压区,在叶片和右板的上方空间会产生类似昆虫翅膀的“急张”效果,会产生很大的向上的升力。在右板的左边,由于叶片快速靠近右板的下部,使叶片与右板的下部所夹空气快速挤出,在叶片和右板的下方会产生类似昆虫翅膀的“相扑”效果,也会产生向上的升力。还有,在右板的右边导向框的下方区域会形成高压区,在右板的左边导向框的上方区域会形成低压区,这样也有利于产生向上的升力。同时由于有前板和后板的存在,阻碍了空气进入到右叶片与右板所形成的低压区和高压区,使得右叶片上下方的压差增大,从而增大了升力。
[0007] 左扑翼装置的工作原理与右扑翼装置的工作原理相同,两者叶片的扑动方向是对称的,从所述箱式扑翼飞行器的尾端往前端看,左扑翼装置的大齿轮顺时针转动,左扑翼装置的叶片在左扑翼装置的主轴的左边为逆时针扑动;右扑翼装置的大齿轮逆时针转动,右扑翼装置的叶片在右扑翼装置的主轴的右边为顺时针扑动。
[0008] 当前螺旋桨和后螺旋桨两者的桨叶都处于水平位置时,且前螺旋桨和后螺旋桨同速时所述箱式扑翼飞行器可实现垂直起飞、空中悬停垂直降落飞行姿态。起飞后,调整前螺旋桨和后螺旋桨的转速,并且调节后螺旋桨的桨叶旋转平面向左或向右倾斜角度,可使所述箱式扑翼飞行器实现前飞、后飞、空中原地转向和转弯飞行等飞行姿态,可用于探测或科学研究。附图说明
[0009] 图1是本发明一种箱式扑翼飞行器的内部结构示意图;图2是右扑翼装置的结构示意图;图3是右板结构示意图;图4是本发明一种箱式扑翼飞行器的整体示意图。
[0010] 图中,1-箱式架,11-左板,12-右板,13-前板,14-后板,15-左缝隙,16-右缝隙;2-发动机,21-小齿轮;3-左扑翼装置,31-左主轴,32-左大齿轮,33-左叶片,34-左导向框,341-左框体,342-,左框轴,35-左曲柄,36-左叶片的根部;4-右扑翼装置,41-右主轴,42-右大齿轮,43-右叶片,44-右导向框,441-右框体,442-,右框轴,45-右曲柄,46-右叶片的根部;5-前螺旋桨;6-后螺旋桨。

具体实施方式

[0011] 现结合附图对本发明加以具体说明:一种箱式扑翼飞行器,包括箱式架1、发动机2、左扑翼装置3、右扑翼装置4、前螺旋桨5和后螺旋桨6。箱式架1包括左板11、右板12、前板
13和后板14。左板11和右板12竖直纵向布置;前板13和后板14竖直横向布置;左板11和右板
12同高,且左右对称布局;左板11和右板12固定在前板13和后板14的左右边缘的内侧,使得前板13和后板14的左右两侧有部分板块伸出。左板11和右板12为异形板,左板11的上部分和下部分横向错开一段距离,在该错开的位置的板上还设有左缝隙15,左缝隙15便于扑翼装置滑动。右板12的上部分和下部分横向错开一段距离,在该错开的位置的板上还设有右缝隙16,右缝隙16便于扑翼装置滑动。左扑翼装置3和右扑翼装置4结构相同,它们对称安装于箱式架1的纵向竖直对称面的左右两侧。左扑翼装置3的左大齿轮32和右扑翼装置4的右大齿轮42相互啮合。发动机2安装在后板14上,发动机2的输出轴上安装有小齿轮21,小齿轮
21与左扑翼装置3的左大齿轮32啮合且传动比为2∶1。发动机2的动力通过齿轮传动方式传递给左扑翼装置3和右扑翼装置4。前螺旋桨5和后螺旋桨6结构相同,但它们的转向相反,它们均包括电机和桨叶。前螺旋桨5安装在箱式架1的前端上方,后螺旋桨6活装于箱式架1的后端上方。前螺旋桨5的桨叶的旋转平面水平布置,后螺旋桨6的桨叶的旋转平面在舵机的操控下能向左和向右倾斜。箱式架1内配有飞控设备、机载设备和电源设备;飞控设备对飞行器进行飞行姿态控制,机载设备包括各种飞行仪器仪表、拍摄设备及导航设备;电源设备采用电池为箱式扑翼飞行器的用电设备提供电源;发动机2采用电动机。
[0012] 左扑翼装置3包括左主轴31、左大齿轮32、左叶片33、左导向框34和左曲柄35。左主轴31是左大齿轮32的转轴,左主轴31通过轴承安装在后板14上。左曲柄35安装在前板13上。左主轴31与左曲柄35的转轴同轴地纵向水平布置。左导向框34在左板11的左缝隙15中转动,左导向框34包括中段的左框体341和前后两端的左框轴342。前后两端的左框轴342分别通过轴承安装在前板13和后板14上。左导向框34也纵向水平布置。左导向框34能绕左框轴
342的轴线转动。左叶片33从左导向框34的左框体341的长方形孔中穿过,为减小左叶片33在左框体341中运动时与左框体341之间的摩擦,在左框体341的孔壁上镶有多个减摩滚珠或滚针。左叶片的根部36与左大齿轮32和左曲柄35相连的形式,左叶片的根部36的前端向前伸出一小段,该小段通过轴承与左曲柄35相连,左叶片的根部36的后端向后伸出一小段,该小段通过轴承与左大齿轮32相连。在左导向框34的左边,左叶片33的扑动角度等于或大于90°。左叶片33的扑动角度为90°时,左叶片33从贴近左板11的上部的左侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置。
[0013] 右扑翼装置4包括右主轴41、右大齿轮42、右叶片43、右导向框44和右曲柄45。右主轴41是右大齿轮42的转轴,右主轴41通过轴承安装在后板14上。右曲柄45安装在前板13上。右主轴41与右曲柄45的转轴同轴地纵向水平布置。右导向框44在右板12的右缝隙16中转动,右导向框44包括中段的右框体441和前后两端的右框轴442。前后两端的右框轴442分别通过轴承安装在前板13和后板14上。右导向框44也纵向水平布置。右导向框44能绕右框轴
442的轴线转动。右叶片43从右导向框44的右框体441的长方形孔中穿过,为减小右叶片43在右框体441中运动时与右框体441之间的摩擦,在右框体441的孔壁上镶有多个减摩滚珠或滚针。右叶片的根部46与右大齿轮42和右曲柄45相连的形式,右叶片的根部46的前端向前伸出一小段,该小段通过轴承与右曲柄45相连,右叶片的根部46的后端向后伸出一小段,该小段通过轴承与右大齿轮42相连。在右导向框44的右边,右叶片43的扑动角度等于或大于90°。右叶片43的扑动角度为90°时,右叶片43从贴近右板12的上部的右侧面竖直位置顺时针扑动至水平位置。
[0014] 右扑翼装置4的工作原理是:从所述箱式扑翼飞行器的尾端往前端观察,起动发动机2,驱动右大齿轮42逆时针转动。在右大齿轮42的带动下,由于右导向框44的限制,右叶片43在右导向框44中往复滑动,右叶片的根部46在右板12的左边作逆时针转动,在右板12的左边右叶片43主要做下扑运动,在右板12的右边右叶片43也主要做下扑运动,这样右叶片
43将产生向上的升力。在右板12的右边,由于右叶片43贴近右板12的上部突然快速打开,使右叶片43与右板12的上部所夹空间变成压力极低的低压区,在右叶片43和右板12的上方空间会产生类似昆虫翅膀的“急张”效果,会产生很大的向上的升力。在右板12的左边,由于右叶片43快速靠近右板12的下部,使右叶片43与右板12的下部所夹空气快速挤出,在右叶片
43和右板12的下方会产生类似昆虫翅膀的“相扑”效果,也会产生向上的升力。还有,在右板
12的右边右导向框44的下方区域会形成高压区,在右板12的左边右导向框44的上方区域会形成低压区,这样也有利于产生向上的升力。同时由于有前板13和后板14的存在,阻碍了空气进入到右叶片43与右板12所形成的低压区和高压区,使得右叶片43上下方的压差增大,从而增大了升力。
[0015] 左扑翼装置3的工作原理与右扑翼装置4的工作原理相同,两者叶片的扑动方向是对称的,从所述箱式扑翼飞行器的尾端往前端看,左大齿轮32顺时针转动,左扑翼装置3的左叶片33在左扑翼装置3的左主轴31的左边为逆时针扑动;右大齿轮42逆时针转动,右扑翼装置4的右叶片43在右扑翼装置4的右主轴41的右边为顺时针扑动。
[0016] 当前螺旋桨5和后螺旋桨6两者的桨叶都处于水平位置时,且前螺旋桨5和后螺旋桨6同速时所述箱式扑翼飞行器可实现垂直起飞、空中悬停和垂直降落飞行姿态。起飞后,调整前螺旋桨5和后螺旋桨6的转速,并且调节后螺旋桨6的桨叶旋转平面向左或向右倾斜角度,可使所述箱式扑翼飞行器实现前飞、后飞、空中原地转向和转弯飞行等飞行姿态。
[0017] 机上和地面配置匹配的遥控设备。
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