一種四翼片平拍撲翼飛行器的制造方法
【專利摘要】一種四翼片平拍撲翼飛行器，屬航空【技術(shù)領(lǐng)域】，包括機身、垂直尾翼、左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置、右前拍翼裝置和起落架。機身內(nèi)配有操控系統(tǒng)、機載設(shè)備和電源設(shè)備。配置了自動導(dǎo)航自主駕駛裝置或遙控設(shè)備。左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置和右前拍翼裝置結(jié)構(gòu)和參數(shù)相同兩兩對稱布置于機身的左右兩側(cè)。垂直尾翼由垂直安定面和方向舵組成。左后拍翼裝置中的定同步輪與動同步輪的傳動比為1∶1。機身的左右兩側(cè)的后前位置分別設(shè)置了左后缺口、右后缺口、左前缺口和右前缺口。四個翼片在上下拍動的過程中不會在橫向產(chǎn)生水平分力，效率較高。該飛行器用于航拍、地理測量、交通執(zhí)勤、農(nóng)林作業(yè)、軍事偵查和搶險救災(zāi)多種任務(wù)。
【專利說明】 一種四翼片平拍撲翼飛行器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種四翼片平拍撲翼飛行器，屬航空【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種撲翼飛行器。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)撲翼飛行器的翅膀是按弧軌跡撲動的，翅膀上下拍動時在橫向的水平方向即翅膀展長方向產(chǎn)生了一部分空氣動力分量，該水平方向的分量對飛行器的前行和升空都沒有正面效果，是動力的一種損耗；傳統(tǒng)撲翼飛行器大多為兩片翅膀，飛行不夠靈活，機動性不強。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有撲翼飛行器的上述不足，發(fā)明一種效率較高的機動靈活的四翼片平拍撲翼飛行器。
[0004]一種四翼片平拍撲翼飛行器，包括機身、垂直尾翼、左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置、右前拍翼裝置和起落架。機身內(nèi)配有操控系統(tǒng)、機載設(shè)備和電源設(shè)備，該飛行器飛行姿態(tài)由操控系統(tǒng)操縱，機載設(shè)備包括各種飛行儀器儀表和拍攝設(shè)備，采用鋰電池為操控系統(tǒng)、機載設(shè)備和所有電機供電。配置了自動導(dǎo)航自主駕駛裝置或遙控設(shè)備，采用自動導(dǎo)航自主駕駛方式或遙控方式飛行。左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置和右前拍翼裝置結(jié)構(gòu)和參數(shù)相同兩兩對稱布置于機身的左右兩側(cè)。垂直尾翼由前段的固定部分即垂直安定面和后段的活動部分即方向舵組成。方向舵在操控系統(tǒng)的操控下左右偏轉(zhuǎn)，能使該飛行器向左或向右偏航。起落架采用輪式起落架。為了結(jié)構(gòu)緊湊且方便左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置和右前拍翼裝置能靈活上下?lián)鋭?，在機身的左右兩側(cè)的后前位置分別設(shè)置了左后缺口、右后缺口、左前缺口和右前缺口。
[0005]左后拍翼裝置的結(jié)構(gòu)是:包括電機、主軸、擺臂、翼軸、翼片、定同步輪、同步帶和動同步輪。翼片是非剛性的，翼片前緣渾圓厚實，翼片后緣尖細，靠近前緣的部分較硬，靠近后緣的部分較軟。翼片平面形狀呈矩形，翼片的翼型采用上凸下凹型或上凸下平型翼型。翼片水平布置，翼軸的后端垂直固連于翼片的前緣中部位置，翼軸水平布置且與主軸平行。主軸縱向水平布置，主軸的前段穿過定同步輪的中心孔后通過軸承與機身相連，主軸的前端與電機的輸出軸相連，主軸的后端通過軸承與機身相連。定同步輪通過定同步輪的端頭與機身固連于機身的左后缺口內(nèi)，定同步輪與主軸同高同軸。擺臂的一端與主軸的中段垂直固連于機身的左后缺口內(nèi)，擺臂的另一端通過軸承與翼軸垂直相連于翼軸的中段。動同步輪固連在翼軸的前端，動同步輪和定同步輪通過同步帶相連，定同步輪與動同步輪的傳動比為1:1。同步帶運動平面與主軸垂直。電機固定安裝在機身的機架上，操控系統(tǒng)能對電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角范圍進行控制。
[0006]從該發(fā)明飛行器的尾端往前端看，左后拍翼裝置的工作原理是:下?lián)溥^程:假設(shè)起始位置是翼片處于較高位置，在操控系統(tǒng)的控制下，啟動電機逆時針轉(zhuǎn)動，在電機的驅(qū)動下，主軸逆時針轉(zhuǎn)動，帶動擺臂逆時針轉(zhuǎn)動，定同步輪固定不動，由于定同步輪與動同步輪的傳動比為1: 1，同步帶帶動動同步輪順時針自轉(zhuǎn)，保持翼片的前緣處于水平位置下拍，沿翼展方向翼片相同弦長位置下拍的位移相同，實現(xiàn)向下平拍。由于翼片是非剛性的，有一定的柔度和彈性，翼片下拍時翼片的后緣要滯后翼片的前緣一些。由于翼片的翼型是上凸下凹型或上凸下平型，翼片下拍產(chǎn)生較大的向上的升力和較小的向前的推力。上撲過程是:從翼片處于較低位置開始，操控系統(tǒng)控制電機反轉(zhuǎn)，在電機的驅(qū)動下，主軸順時針轉(zhuǎn)動，帶動擺臂順時針轉(zhuǎn)動，定同步輪固定不動，由于定同步輪與動同步輪的傳動比為1: 1，同步帶帶動動同步輪逆時針自轉(zhuǎn)，保持翼片的前緣處于水平位置上拍，沿翼展方向翼片相同弦長位置上拍的位移相同，實現(xiàn)向上平拍。由于翼片是非剛性的，有一定的柔度和彈性，翼片上拍時翼片的后緣也會滯后翼片的前緣。由于翼片的翼型是上凸下凹型或上凸下平型，與下拍相比，翼片的后緣滯后翼片的前緣的程度大一些。上拍翼片產(chǎn)生較大的向前的推力和較小的向上的升力或不產(chǎn)生升力，上拍過程產(chǎn)生升力的大小與該飛行器前飛的速度有關(guān)，前飛的速度越快產(chǎn)生的升力越大。翼片拍動的快慢和角度范圍是通過控制電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角進行調(diào)節(jié)的，拍動的范圍在0°至180°之間可調(diào)。若上撲使擺臂轉(zhuǎn)至主軸正上方處于豎直位置，下?lián)涫箶[臂轉(zhuǎn)至主軸正下方處于豎直位置，則撲動的范圍為180°。
[0007]左前拍翼裝置的工作原理與左后拍翼裝置的工作原理相同，撲動的方向相同。
[0008]右后拍翼裝置的工作原理與左后拍翼裝置的工作原理相同，撲動的方向是對稱的。從該發(fā)明飛行器的尾端往前端看，右后拍翼裝置的主軸順時針轉(zhuǎn)動，其翼片下拍；右后拍翼裝置的主軸逆時針轉(zhuǎn)動，其翼片上拍。
[0009]右前拍翼裝置的工作原理與右后拍翼裝置的工作原理相同，撲動的方向相同。
[0010]左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置和右前拍翼裝置的翼片在上下拍動的過程中都不會在橫向產(chǎn)生水平分力，效率較高。
[0011]左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置和右前拍翼裝置中的同步帶傳動方式同時更換成鏈傳動方式該發(fā)明飛行器的功率能大一些，載荷能力會強一些。
[0012]左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置和右前拍翼裝置獨立分開控制，它們的電機都采用伺服電機，控制比較方便，尤其方便控制它們的撲動角度范圍及撲動速度，使該飛行器飛行更加機動靈活。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種四翼片平拍撲翼飛行器的后視示意圖，此圖中，左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置和右前拍翼裝置都處于下?lián)溥^程中，它們的翼片都處于下拍中，四個翼片的前緣朝下，后緣朝上；圖2是圖1的俯視示意圖；圖3是圖1的左視示意圖；圖4是本發(fā)明一種四翼片平拍撲翼飛行器的左后拍翼裝置、右后拍翼裝置、左前拍翼裝置和右前拍翼裝置都處于上撲過程時的后視示意圖，圖中，它們的翼片都處于上拍過程中，四個翼片的前緣朝上，后緣朝下。
[0014]圖中，1-機身，11-左后缺口，12-右后缺口，13-左前缺口，14-右前缺口 ；2-垂直尾翼，21-垂直安定面，22-方向舵；3_左后拍翼裝置；4_右后拍翼裝置；5_左前拍翼裝置；
6-右前拍翼裝置；7-起落架。
[0015]在圖中標(biāo)明的屬于左后拍翼裝置3的組成部分的有:31_電機，32-主軸，33-擺臂，34-翼軸，35-翼片，351-翼片的前緣，352-翼片的后緣，36-定同步輪，361-定同步輪的端頭，37-同步帶，38-動同步輪。
[0016]圖1和圖4中，341表示左后拍翼裝置3撲動時其翼軸34可能的最長運動軌跡。

【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)結(jié)合附圖1~4對本發(fā)明加以具體說明:一種四翼片平拍撲翼飛行器，包括機身
1、垂直尾翼2、左后拍翼裝置3、右后拍翼裝置4、左前拍翼裝置5、右前拍翼裝置6和起落架7。機身I內(nèi)配有操控系統(tǒng)、機載設(shè)備和電源設(shè)備，該飛行器飛行姿態(tài)由操控系統(tǒng)操縱，機載設(shè)備包括各種飛行儀器儀表和拍攝設(shè)備，采用鋰電池為操控系統(tǒng)、機載設(shè)備和所有電機供電。配置了自動導(dǎo)航自主駕駛裝置或遙控設(shè)備，采用自動導(dǎo)航自主駕駛方式或遙控方式飛行。左后拍翼裝置3、右后拍翼裝置4、左前拍翼裝置5和右前拍翼裝置6結(jié)構(gòu)和參數(shù)相同兩兩對稱布置于機身I的左右兩側(cè)。垂直尾翼2由前段的固定部分即垂直安定面21和后段的活動部分即方向舵22組成。方向舵22在操控系統(tǒng)的操控下左右偏轉(zhuǎn)，能使該飛行器向左或向右偏航。起落架7采用輪式起落架。為了結(jié)構(gòu)緊湊且方便左后拍翼裝置3、右后拍翼裝置4、左前拍翼裝置5和右前拍翼裝置6能靈活上下?lián)鋭?，在機身I的左右兩側(cè)的后前位置分別設(shè)置了左后缺口 11、右后缺口 12、左前缺口 13和右前缺口 14。
[0018]左后拍翼裝置3的結(jié)構(gòu)是:包括電機31、主軸32、擺臂33、翼軸34、翼片35、定同步輪36、同步帶37和動同步輪38。翼片35是非剛性的，翼片35前緣渾圓厚實，翼片后緣尖細，靠近前緣的部分較硬，靠近后緣的部分較軟。翼片35平面形狀呈矩形，翼片35的翼型采用上凸下凹型或上凸下平型。翼片35水平布置，翼軸34的后端垂直固連于翼片35的前緣中部位置，翼軸34水平布置且與主軸32平行。主軸32縱向水平布置，主軸32的前段穿過定同步輪36的中心孔后通過軸承與機身I相連，主軸32的前端與電機31的輸出軸相連，若電機31采用高速電機，則電機31通過減速后再與主軸32相連，主軸32的后端通過軸承與機身I相連。定同步輪36通過定同步輪的端頭361與機身I固連于機身I的左后缺口 11內(nèi)，定同步輪36與主軸32同高同軸。擺臂33的一端與主軸32的中段垂直固連于機身I的左后缺口 11內(nèi)，擺臂33的另一端通過軸承與翼軸34垂直相連于翼軸34的中段。動同步輪38固連在翼軸34的前端，動同步輪38和定同步輪36通過同步帶37相連，定同步輪36與動同步輪38的傳動比為1:1。同步帶37運動平面與主軸32垂直。電機31固定安裝在機身I的機架上，操控系統(tǒng)能對電機31的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角范圍進行控制。
[0019]從該發(fā)明飛行器的尾端往前端看，左后拍翼裝置3的工作原理是:下?lián)溥^程:假設(shè)起始位置是翼片35處于較高位置，在操控系統(tǒng)的控制下，啟動電機31逆時針轉(zhuǎn)動，在電機31的驅(qū)動下，主軸32逆時針轉(zhuǎn)動，帶動擺臂33逆時針轉(zhuǎn)動，定同步輪36固定不動，由于定同步輪36與動同步輪38的傳動比為1: 1，同步帶37帶動動同步輪38順時針自轉(zhuǎn)，保持翼片的前緣351處于水平位置下拍，沿翼展方向翼片35相同弦長位置下拍的位移相同，實現(xiàn)向下平拍。由于翼片35是非剛性的，有一定的柔度和彈性，翼片35下拍時翼片的后緣352要滯后翼片的前緣351 —些。由于翼片35的翼型是上凸下凹型或上凸下平型，翼片35下拍產(chǎn)生較大的向上的升力和較小的向前的推力。上撲過程是:從翼片35處于較低位置開始，操控系統(tǒng)控制電機31反轉(zhuǎn)，在電機31的驅(qū)動下，主軸32順時針轉(zhuǎn)動，帶動擺臂33順時針轉(zhuǎn)動，定同步輪36固定不動，由于定同步輪36與動同步輪38的傳動比為1: 1，同步帶37帶動動同步輪38逆時針自轉(zhuǎn)，保持翼片的前緣351處于水平位置上拍，沿翼展方向翼片35相同弦長位置上拍的位移相同，實現(xiàn)向上平拍。由于翼片35是非剛性的，有一定的柔度和彈性，翼片35上拍時翼片的后緣352也會滯后翼片的前緣351。由于翼片35的翼型是上凸下凹型或上凸下平型，與下拍相比，翼片的后緣352滯后翼片的前緣351的程度大一些。上拍翼片35產(chǎn)生較大的向前的推力和較小的向上的升力或不產(chǎn)生升力，上拍過程產(chǎn)生升力的大小與該飛行器前飛的速度有關(guān)，前飛的速度越快產(chǎn)生的升力越大。翼片35拍動的快慢和角度范圍是通過控制電機31的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角進行調(diào)節(jié)的，拍動的范圍在O。至180°之間。若上撲使擺臂33轉(zhuǎn)至主軸32正上方處于豎直位置，下?lián)涫箶[臂33轉(zhuǎn)至主軸32正下方處于豎直位置，則撲動的范圍為180°。
[0020]左前拍翼裝置5的工作原理與左后拍翼裝置3的工作原理相同，撲動的方向相同。
[0021]右后拍翼裝置4的工作原理與左后拍翼裝置3的工作原理相同，撲動的方向是對稱的。從該發(fā)明飛行器的尾端往前端看，右后拍翼裝置4的主軸順時針轉(zhuǎn)動，其翼片下拍；右后拍翼裝置4的主軸逆時針轉(zhuǎn)動，其翼片上拍。
[0022]右前拍翼裝置6的工作原理與右后拍翼裝置4的工作原理相同，撲動的方向相同。
[0023]左后拍翼裝置3、右后拍翼裝置4、左前拍翼裝置5和右前拍翼裝置6的翼片在上下拍動的過程中都不會在橫向產(chǎn)生水平分力，效率較高。
[0024]載荷較重時，左后拍翼裝置3、右后拍翼裝置4、左前拍翼裝置5和右前拍翼裝置6中的同步帶傳動方式同時更換成鏈傳動方式，傳動比不變。
[0025]左后拍翼裝置3、右后拍翼裝置4、左前拍翼裝置5和右前拍翼裝置6獨立分開控制，它們的電機都采用伺服電機，控制比較方便，尤其方便控制它們的撲動角度范圍及撲動速度，使該飛行器飛行更加機動靈活。
[0026]機身I內(nèi)配有攝像機及信息處理系統(tǒng)，能進行航拍，能將拍攝的影像信息傳送到地面設(shè)備。機上和地面配置匹配的遙控設(shè)備該飛行器能實現(xiàn)遙控飛行。
[0027]該飛行器采用手投方式起飛或采用跑道滑行方式起飛；左后拍翼裝置3、右后拍翼裝置4、左前拍翼裝置5和右前拍翼裝置6這四個拍翼裝置的拍動頻率和拍動角度范圍由操控系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)，實現(xiàn)控制調(diào)節(jié)它們的四個翼片產(chǎn)業(yè)的空氣動力的大小和方向，結(jié)合對垂直尾翼2的控制，從而實現(xiàn)前飛、俯仰、轉(zhuǎn)彎等不同的飛行姿態(tài)；將左后拍翼裝置3、右后拍翼裝置4、左前拍翼裝置5和右前拍翼裝置6的四個翼片鎖定在同高的過飛行器的重心的水平位置或高于過飛行器重心的水平位置，方便該飛行器滑翔或降落。
[0028]本發(fā)明一種四翼片平拍撲翼飛行器可用于航拍、地理測量、交通執(zhí)勤、農(nóng)林作業(yè)、軍事偵查和搶險救災(zāi)等多種任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:它包括機身(1)、垂直尾翼(2)、左后拍翼裝置(3)、右后拍翼裝置(4)、左前拍翼裝置(5)、右前拍翼裝置(6)和起落架(7);機身(I)內(nèi)配有操控系統(tǒng)、機載設(shè)備和電源設(shè)備；配置了自動導(dǎo)航自主駕駛裝置或遙控設(shè)備；左后拍翼裝置(3)、右后拍翼裝置(4)、左前拍翼裝置(5)和右前拍翼裝置(6)結(jié)構(gòu)和參數(shù)相同兩兩對稱布置于機身(I)的左右兩側(cè)；垂直尾翼(2)由前段的固定部分即垂直安定面(21)和后段的活動部分即方向舵(22)組成；機身(I)的左右兩側(cè)的后前位置分別設(shè)置了左后缺口(11)、右后缺口(12)、左前缺口(13)和右前缺口(14);左后拍翼裝置(3)包括電機(31)、主軸(32)、擺臂(33)、翼軸(34)、翼片(35)、定同步輪(36)、同步帶(37)和動同步輪(38);翼片(35)是非剛性的，翼片(35)前緣渾圓厚實，翼片(35)后緣尖細，靠近前緣的部分較硬，靠近后緣的部分較軟；翼片(35)水平布置，翼軸(34)的后端垂直固連于翼片(35)的前緣中部位置，翼軸(34)水平布置且與主軸(32)平行；主軸(32)縱向水平布置，主軸(32)的前段穿過定同步輪(36)的中心孔后通過軸承與機身(I)相連，主軸(32)的前端與電機(31)的輸出軸相連，主軸(32)的后端通過軸承與機身(I)相連；定同步輪(36)通過定同步輪的端頭(361)與機身(I)固連于機身(I)的左后缺口(11)內(nèi)，定同步輪(36)與主軸(32)同高同軸；擺臂(33)的一端與主軸(32)的中段垂直固連于機身(I)的左后缺口(11)內(nèi)，擺臂(33)的另一端通過軸承與翼軸(34)垂直相連于翼軸(34)的中段；動同步輪(38)固連在翼軸(34)的前端，動同步輪(38)和定同步輪(36)通過同步帶(37)相連，定同步輪(36)與動同步輪(38)的傳動比為1:1 ;同步帶(37)運動平面與主軸(32)垂直；電機(31)固定安裝在機身(I)的機架上，操控系統(tǒng)能對電機(31)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)角范圍進行控制；左后拍翼裝置(3)、右后拍翼裝置(4)、左前拍翼裝置(5)和右前拍翼裝置(6)的工作原理相同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:左后拍翼裝置(3)、右后拍翼裝置(4)、左前拍翼裝置(5)和右前拍翼裝置(6)的翼片平面形狀呈矩形，翼型采用上凸下凹型或上凸下平型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:左后拍翼裝置(3)、右后拍翼裝置(4)、左前拍翼裝置(5)和右前拍翼裝置(6)獨立分開控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:左后拍翼裝置(3)、右后拍翼裝置(4)、左前拍翼裝置(5)和右前拍翼裝置(6)的電機都采用伺服電機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:機身(I)內(nèi)配有攝像機及信息處理系統(tǒng)，能將拍攝的影像信息傳送到地面設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:機上和地面配置匹配的遙控設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:翼片(35)拍動的范圍在0°至180°之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:起落架(7)采用輪式起落架。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:電機采用高速電機時，電機通過減速后再與相對應(yīng)的主軸相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:左后拍翼裝置(3)、右后拍翼裝置(4)、左前拍翼裝置(5)和右前拍翼裝置(6)中的同步帶傳動或者采用鏈傳動，傳動比不變。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或9或10所述的一種四翼片平拍撲翼飛行器，其特征在于:該飛行器采用手投方式起飛或采用跑道滑行方式起飛。
【文檔編號】B64C33/02GK104477388SQ201410769872
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】王志成 申請人:佛山市神風(fēng)航空科技有限公司