一種撲翼微飛行器的可摺疊抗風撲翼的製作方法
2023-05-04 08:59:27 1
本發明是指一種撲翼式微型飛行器的翼，具體是設計了一種具有高抗風性能的可摺疊撲翼。
背景技術：
微飛行器簡稱為MAV(Micro Air vehicle)，其不同於傳統概念上的飛機，其特點為體積小，質量輕，攜帶方便，隱蔽性好等，在微小化飛行過程，撲翼式微飛行器展現出了其獨特的優勢。
在撲翼式微飛行器的研究中，可摺疊撲翼式微飛行器具有良好的應用前景。一方面，在執行低空偵查、複雜地形勘測等任務時，會遇到狹窄的通道或空間，直翼無法通過，而這種可摺疊撲翼式微飛行器能在摺疊後縮小其體積，採用其爬行功能完成越障、勘測等工作，在空間條件允許後，又可再次展開其摺疊翼進行飛行操作，其機動性和靈巧性非常突出；另一方面，可摺疊撲翼式微飛行器在儲運時，因其摺疊後體積更小，更易於攜帶，且可降低其機翼損壞概率。
然而目前可摺疊撲翼式微飛行器研發中，依然存在一些問題，如由於其撲翼摺疊機構的存在，在風中飛行時其撲翼並不能成為一個穩定的整體，當其遇到強風或強氣流的幹擾時，其可摺疊翼可能發生折彎甚至無法維持翼型及其正確的飛行姿態，因此實現抗風穩態是可摺疊撲翼式微飛行器設計過程中亟待解決的一個問題。
技術實現要素：
本發明在金龜子可摺疊後翼的啟發下，設計出一種用於撲翼式微飛行器的可摺疊抗風撲翼。其目的是使撲翼式微飛行器在飛行中獲得足夠升力的同時，能夠抵抗強氣流的壓力，提高其翅翼強度，保證了可摺疊撲翼式微飛行器在飛行過程中的翼型穩定性，不因強氣流的影響而失態；在不飛行的時候其撲翼可自動摺疊起來，減小體積，降低了機翼破損的概率。
本發明包括翅基、第一翅脈、第一彈性鉸鏈、第二翅脈、翅膜、第二彈性鉸鏈、第三翅脈、第四翅脈；翅基內部設有液腔，液腔與注液口和出液管連通，第一翅脈、第三翅脈和第四翅脈固定在翅基上，第一翅脈、第三翅脈和第四翅脈與出液管連通，第一翅脈、第三翅脈和第四翅脈為軟導管，軟導管起到液壓管的作用；
第一彈性鉸鏈安裝於第一翅脈上，第二翅脈通過第一彈性鉸鏈與第一翅脈連接，兩條第四翅脈安裝於翅基上，成放射狀分布，第四翅脈、第三翅脈、第一翅脈從外側向內依次分布，第三翅脈中間通過第二彈性鉸鏈鉸接；翅膜覆蓋固定在第一翅脈、第二翅脈、第三翅脈和第四翅脈上；
所述的第一翅脈還具有柔性導管，柔性導管是由直線圓柱軟管和圓柱滑塊組成，圓柱滑塊的外徑與導管的內徑相同，直線圓柱軟管的一端與出液管相連通；圓柱滑塊的外端面上安裝有圓環套扣，V型彈片安裝在和柔性導管同一水平線的第二翅脈上；翅基內部的液腔與柔性導管、圓柱滑塊共同形成一個密閉容器；V型彈片具有錐形柱，圓環套扣中間的套孔能套在V型彈片的錐形柱上。
所述的錐形柱高度h為3～5mm，斜度β為5°～10°。
所述圓環套扣外緣水平線與切線之間的夾角α為10°～15°。
本發明的可摺疊翼高效抗風原理：
當從注液口將液體注入液腔時，軟導管即液壓管在液體壓力的作用下驅動可摺疊翼展開，同時，柔性導管內的圓柱滑塊也在液壓的作用下，開始朝著V型彈片的方向運動，最終當圓柱滑塊運動到柔性導管末端時，滑塊上的圓環套扣正好和V型彈片鎖緊，此時，第一翅脈、第二翅脈和柔性導管構成了一個三角形結構，具有很好的穩定性，使得可摺疊撲翼式微飛行器在飛行中能夠抵抗強氣流的壓力，提高其機翼抗風效果。
本發明的摺疊過程原理：
當液腔中的液體被抽出後，柔性導管的內部形成很大的壓力差，圓柱滑塊在壓力的作用下被往回壓，同時安裝在圓柱滑塊上的圓環套扣和V型彈片分離，組成的三角形結構解除，液壓管在彈性鉸鏈的拉動下摺疊。
本發明的有益效果：
在液壓力的作用下，圓柱滑塊上的圓環套扣與V型彈片鎖緊，使得第一翅脈、第二翅脈和柔性導管構成了一個三角形結構，具有良好的穩定性，而且由於圓環套扣的設計表面成流線型，在摺疊開始時，又可使得圓環套扣與V型彈片順利分離，易於實現其摺疊過程。
附圖說明
圖1為本發明完全展開狀態的結構示意圖。
圖2為本發明完全摺疊狀態的結構示意圖。
圖3為圖1中的V型彈片示意圖。
圖4為圖1中的圓柱滑塊上圓環套扣的結構圖。
其中：1-翅基；2-第一翅脈；3-柔性導管；4-第一彈性鉸鏈；5-第二翅脈；6-V型彈片；7-圓環套扣；8-翅膜；9-圓柱滑塊；10-第二彈性鉸鏈；11-第三翅脈；12-第四翅脈；13-直線圓柱軟管；B-注液口；C-出液管。
具體實施方式
請參閱圖1、圖2、圖3所示，本發明包括翅基1、第一翅脈2、第一彈性鉸鏈4、第二翅脈5、翅膜8、第二彈性鉸鏈10、第三翅脈11、第四翅脈12；翅基1內部設有液腔，液腔與注液口B和出液管C連通，第一翅脈2、第三翅脈11和第四翅脈12固定在翅基1上，第一翅脈2、第三翅脈11和第四翅脈12與出液管C連通，第一翅脈2、第三翅脈11和第四翅脈12為軟導管，軟導管起到液壓管的作用；
第一彈性鉸鏈4安裝於第一翅脈2上，第二翅脈5通過第一彈性鉸鏈4與第一翅脈2連接，兩條第四翅脈12安裝於翅基1上，成放射狀分布，第四翅脈12、第三翅脈11、第一翅脈2從外側向內依次分布，第三翅脈11中間通過第二彈性鉸鏈10鉸接；翅膜8覆蓋固定在第一翅脈2、第二翅脈5、第三翅脈11和第四翅脈12上。
所述的第一翅脈2還具有柔性導管3，柔性導管3是由直線圓柱軟管13和圓柱滑塊9組成，圓柱滑塊9的外徑與導管的內徑相同，直線圓柱軟管13的一端與出液管C相連通；圓柱滑塊9的外端面上安裝有圓環套扣7，V型彈片6安裝在和柔性導管3同一水平線的第二翅脈5上；翅基1內部的液腔與柔性導管3、圓柱滑塊9共同形成一個密閉容器；V型彈片6具有錐形柱61，圓環套扣7中間的套孔71能套在V型彈片6的錐形柱61上。
所述的錐形柱6高度h為3～5mm，斜度β為5°～10°。
所述圓環套扣7外緣水平線與切線之間的夾角α為10°～15°。
本發明展開和摺疊過程：
本發明的初始狀態為完全摺疊狀態，如圖2所示。翅基1內部的液腔與柔性導管3、圓柱滑塊9共同形成一個密閉容器，在填充液體後，形成一個液壓系統。
當從注液口B將液體注入液腔時，多條液壓管在液體壓力的作用下驅動撲翼展開，實現了翅膀的展開，如圖1所示；同時，柔性導管3內的圓柱滑塊9也在液壓的作用下，開始朝著V型彈片6的方向運動，最終當圓柱滑塊9運動到柔性導管3末端時，圓柱滑塊9上的圓環套扣7正好和V型彈片6鎖緊，此時，第一翅脈2、第二翅脈5和柔性導管3構成了一個三角形結構，具有很好的穩定性，使得可摺疊撲翼式微飛行器在飛行中能夠抵抗強氣流的壓力，提高其機翼抗風效果。
當機翼需要摺疊時，柔性導管3的內部形成很大的壓力差，圓柱滑塊9在壓力的作用下被往回壓，同時安裝在圓柱滑塊9上的圓環套7扣和V型彈片6分離，組成的三角形結構解除，翅脈在第一彈性鉸鏈4和第二彈性鉸鏈10的拉動下摺疊。