本發(fā)明涉及一種彈射飛行機(jī)器人，具體涉及一種可變掠角彈射串置翼飛行機(jī)器人。

背景技術(shù)：

目前，彈射飛行機(jī)器人由于發(fā)射速度高、發(fā)射穩(wěn)定性好、能夠在復(fù)雜地形發(fā)射等特點(diǎn)受到了廣大的研究者的青睞，同時(shí)彈射飛行機(jī)器人機(jī)翼可以折疊，便于運(yùn)輸和存放。通常情況下飛行機(jī)器人控制方式是利用副翼配合尾舵實(shí)現(xiàn)其滾轉(zhuǎn)和俯仰姿態(tài)控制，但是由于彈射折疊翼飛行機(jī)器人的機(jī)翼折疊特性，這種方式會(huì)使折疊結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜，零件數(shù)量增多，故障率也比較高。同時(shí)對(duì)于串置翼布局，如果使用兩個(gè)副翼控制，產(chǎn)生的控制力較小，響應(yīng)速度慢，而利用四個(gè)副翼結(jié)構(gòu)會(huì)使飛行機(jī)器人機(jī)翼結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，同時(shí)機(jī)身整體阻力也會(huì)變大。對(duì)于折疊翼飛行機(jī)器人的折疊機(jī)構(gòu)一般是利用扭簧或者齒輪齒條的方式展開，扭簧結(jié)構(gòu)不能進(jìn)行主動(dòng)驅(qū)動(dòng)，在機(jī)翼展開后就失去了作用，對(duì)于緊湊型小型無人飛行機(jī)器人降低了零件的利用率，齒輪齒條結(jié)構(gòu)笨重不適用于小型無人飛行機(jī)器人。公開號(hào)為CN103587686B、申請(qǐng)日為2013年12月2日的發(fā)明專利公開了一種彈射折疊翼飛行機(jī)器人，該專利雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制力大，響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)，但是，該專利中的兩個(gè)前折疊翼2是通過扭簧安裝在前轉(zhuǎn)臺(tái)7上，兩個(gè)后折疊翼3是通過扭簧安裝在后轉(zhuǎn)臺(tái)17上，由此可知該飛行機(jī)器人是通過扭簧驅(qū)動(dòng)折疊翼，扭簧結(jié)構(gòu)屬于被動(dòng)驅(qū)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式在折疊翼展開后扭簧就失去了作用，而且該專利中的兩個(gè)前折疊翼2不能分別展開，只能同時(shí)展開相同角度；兩個(gè)后折疊翼3也不能分別展開，只能同時(shí)展開相同角度；也沒有副翼機(jī)構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)飛行機(jī)器人的姿態(tài)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有彈射飛行機(jī)器人的兩個(gè)前折疊翼2不能分別展開及兩個(gè)后折疊翼3也不能分別展開，無法實(shí)現(xiàn)飛行機(jī)器人的姿態(tài)控制的問題，提供一種可變掠角彈射串置翼飛行機(jī)器人。

本發(fā)明的一種可變掠角彈射串置翼飛行機(jī)器人，其組成包括折疊螺旋槳、機(jī)身、左后翼、右后翼、左前翼、右前翼、兩個(gè)垂直尾翼、兩個(gè)垂尾銷軸和四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈，折疊螺旋槳安裝在機(jī)身的頭部，左前翼和右前翼對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身前端的兩側(cè)，左后翼和右后翼對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身后端的兩側(cè)，左前翼、右前翼、左后翼和右后翼分別與其相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈鉸接，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈與機(jī)身內(nèi)部相對(duì)應(yīng)的舵機(jī)連接，兩個(gè)垂直尾翼對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身尾端的兩側(cè)，且垂直尾翼通過扭簧安裝在機(jī)身尾部的上表面上。

本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

一、本發(fā)明的四個(gè)機(jī)翼是獨(dú)立控制的，兩個(gè)前翼可以進(jìn)行后掠變化，兩個(gè)后翼可以進(jìn)行前掠變化，通過控制舵機(jī)，合理的分配機(jī)翼的后掠和前掠變化，使飛行機(jī)器人的升力左右或者前后不平衡，從而使飛行機(jī)器人能夠進(jìn)行滾轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)飛行機(jī)器人副翼和升降舵的作用，從而使飛行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)得到控制。

二、本發(fā)明去掉了飛行機(jī)器人的副翼和控制舵面，簡(jiǎn)化了飛行機(jī)器人的折疊結(jié)構(gòu)和尾舵結(jié)構(gòu)，利用安裝在機(jī)身內(nèi)部的舵機(jī)控制機(jī)翼的展開，其體積小、重量輕、響應(yīng)速度快；通過舵機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)翼展開，同時(shí)在飛行時(shí)控制四個(gè)機(jī)翼掠角變化，從而改變飛行機(jī)器人的氣動(dòng)外形進(jìn)行低速巡航和高速飛行模式的切換。

三、本發(fā)明的機(jī)翼為串置翼布局，該布局提高了載荷，同時(shí)也解決了非串置翼布局機(jī)翼掠角變化不能實(shí)現(xiàn)升降舵作用的難題，對(duì)提高飛行機(jī)器人的氣動(dòng)性能具有較高的工程實(shí)用價(jià)值，可推廣應(yīng)用于類似布局的飛行機(jī)器人的姿態(tài)控制。

四、本發(fā)明能夠保證飛行機(jī)器人在氣動(dòng)中心不變的情況下使飛行機(jī)器人的展弦比減小、飛行阻力減小，利于飛行機(jī)器人的高速飛行，由于機(jī)翼較輕，對(duì)重心的影響可以忽略。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的飛行機(jī)器人折疊狀態(tài)的主視圖；

圖2為圖1的仰視圖；

圖3為飛行機(jī)器人展開狀態(tài)的立體圖；

圖4為飛行機(jī)器人展開狀態(tài)的仰視圖；

圖5為飛行機(jī)器人高速飛行狀態(tài)機(jī)翼掠角變化示意圖；

圖6為飛行機(jī)器人向右滾轉(zhuǎn)狀態(tài)機(jī)翼掠角變化示意圖；

圖7為飛行機(jī)器人向左滾轉(zhuǎn)狀態(tài)機(jī)翼掠角變化示意圖；

圖8為飛行機(jī)器人俯沖運(yùn)動(dòng)機(jī)翼掠角變化示意圖；

圖9為飛行機(jī)器人爬升運(yùn)動(dòng)機(jī)翼掠角變化示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1～圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括折疊螺旋槳1、機(jī)身2、左后翼3、右后翼4、左前翼5、右前翼6、兩個(gè)垂直尾翼7、兩個(gè)垂尾銷軸8和四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈9，折疊螺旋槳1安裝在機(jī)身2的頭部，這樣布置有利于飛行機(jī)器人的彈射發(fā)射，左前翼5和右前翼6對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身2前端的兩側(cè)，左后翼3和右后翼4對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身2后端的兩側(cè)，左前翼5、右前翼6、左后翼3和右后翼4分別與其相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈9鉸接，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈9與機(jī)身2內(nèi)部相對(duì)應(yīng)的舵機(jī)連接(由舵機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈9)，兩個(gè)垂直尾翼7對(duì)稱設(shè)置在機(jī)身2尾端的兩側(cè)，且垂直尾翼7通過扭簧安裝在機(jī)身2尾部的上表面上。機(jī)身2為現(xiàn)有技術(shù)，機(jī)身2內(nèi)部有四個(gè)舵機(jī)，四個(gè)舵機(jī)與四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈9一一對(duì)應(yīng)。

從飛行機(jī)器人的仰視圖看，處于折疊狀態(tài)時(shí)四個(gè)機(jī)翼位置與機(jī)身2重疊。這樣可以在機(jī)身投影面積一定情況下有效的增大機(jī)翼面積，從而增大飛行機(jī)器人的有效載荷。

具體實(shí)施方式二：結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的左前翼5和右前翼6從與機(jī)身2平行的位置向前旋轉(zhuǎn)0°～90°。這樣布置可以保證飛行機(jī)器人機(jī)翼的快速準(zhǔn)確地展開以及飛行過程中前翼只能后掠變化，減小飛行機(jī)器人控制的復(fù)雜程度。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的左后翼3和右后翼4從與機(jī)身2平行的位置向后旋轉(zhuǎn)0°～90°。這樣布置可以保證飛行機(jī)器人機(jī)翼的快速準(zhǔn)確地展開以及飛行過程中后翼只能前掠變化，減小飛行機(jī)器人控制的復(fù)雜程度。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式二相同。

本發(fā)明的工作原理：

⑴、飛行機(jī)器人彈射起飛前，各機(jī)翼旋轉(zhuǎn)到與機(jī)身2平行的位置，見圖1和圖2；

⑵、當(dāng)飛行機(jī)器人被彈射發(fā)射以后，左前翼5和右前翼6在舵機(jī)驅(qū)動(dòng)下向前轉(zhuǎn)動(dòng)90°后完全展開；左后翼3和右后翼4在舵機(jī)驅(qū)動(dòng)下向后轉(zhuǎn)動(dòng)90°后完全展開，見圖3和圖4；兩個(gè)垂直尾翼7在扭簧作用下展開，垂直尾翼7上不含升降舵和方向舵，只起到橫向穩(wěn)定作用。

⑶、當(dāng)需要飛行機(jī)器人進(jìn)行高速飛行時(shí)，左前翼5和右前翼6同時(shí)后掠變化20°，即向后旋轉(zhuǎn)20°，左后翼3和右后翼4同時(shí)前掠變化20°，即向前旋轉(zhuǎn)20°，見圖5，飛行機(jī)器人的展弦比減小、飛行阻力減小。

⑷、當(dāng)需要飛行機(jī)器人低速巡航時(shí)，左前翼5和右前翼6完全展開狀態(tài)，左后翼3和右后翼4完全展開，飛行機(jī)器人的各個(gè)機(jī)翼掠角為零，見圖3和圖4；

⑸、當(dāng)需要飛行機(jī)器人向右滾轉(zhuǎn)時(shí)，右前翼6由展開狀態(tài)變后掠、右后翼4由展開狀態(tài)變前掠，左前翼5和左后翼3維持完全展開狀態(tài)不變，見圖6，使飛行機(jī)器人右邊的升力減小且氣動(dòng)中心向左偏移，造成左右升力不平衡，產(chǎn)生使飛行機(jī)器人向右滾轉(zhuǎn)的滾轉(zhuǎn)力矩，達(dá)到代替副翼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)飛行機(jī)器人滾轉(zhuǎn)姿態(tài)控制的目的。

⑹、當(dāng)需要飛行機(jī)器人向左滾轉(zhuǎn)時(shí)，左前翼5由展開狀態(tài)變后掠、左后翼3由展開狀態(tài)變前掠，右前翼6和右后翼4維持完全展開狀態(tài)不變，見圖7，使飛行機(jī)器人左邊的升力減小且氣動(dòng)中心向右偏移，造成左右升力不平衡，產(chǎn)生使飛行機(jī)器人向左滾轉(zhuǎn)的滾轉(zhuǎn)力矩，達(dá)到代替副翼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)飛行機(jī)器人滾轉(zhuǎn)姿態(tài)控制的目的。

⑺、當(dāng)需要飛行機(jī)器人俯沖運(yùn)動(dòng)時(shí)，左前翼5和右前翼6由展開狀態(tài)變后掠相同的角度，左后翼3和右后翼4維持完全展開狀態(tài)不變，見圖8，使飛行機(jī)器人前部的升力減小且氣動(dòng)中心后移，飛行機(jī)器人前后升力不平衡，產(chǎn)生使飛行機(jī)器人低頭的力矩，達(dá)到代替升降舵實(shí)現(xiàn)飛行機(jī)器人俯沖姿態(tài)控制的目的。

⑻、當(dāng)需要飛行機(jī)器人爬升運(yùn)動(dòng)時(shí)，左后翼3和右后翼4由展開狀態(tài)變前掠相同的角度，左前翼5和右前翼6維持完全展開狀態(tài)不變，見圖9，使飛行機(jī)器人后部的升力減小且氣動(dòng)中心前移，飛行機(jī)器人前后升力不平衡，產(chǎn)生使飛行機(jī)器人抬頭的力矩，達(dá)到代替升降舵實(shí)現(xiàn)飛行機(jī)器人爬升姿態(tài)控制的目的。