翼膜伸縮的傾轉翼飛行器制造技術

一種翼膜伸縮的傾轉翼飛行器。其包括機身、中軸、主傳動機構、第一至三動力組、外邊桿、支撐桿、主翼膜、飛行控制器、第一至三起落架。本發明專利技術飛行器是在傳統四旋翼飛行器結構基礎上進行的改進，并添加可傾轉四旋翼飛行器的傾轉結構和撲翼飛行器的翼膜結構。其結構狀態可分為地面滑行狀態、四旋翼飛行狀態和高空巡航狀態。當其處于地面運動狀態時，起落架與地面接觸，主翼膜打開，調整四個旋翼的速度來實現飛行器的前行、后行、左轉、右轉、爬坡、下坡運動。由于起落架的作用，實現了飛行器在地面運動狀態，這是傾轉四旋翼飛行器和撲翼飛行器均不可實現的。爬坡和下坡運動無需改變飛行器狀態也能實現，減少能耗和避免了控制程序的復雜性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于航天飛行動力機械
，尤其是涉及一種翼膜伸縮的傾轉翼飛行器。技術背景目前的四旋翼飛行器研宄方向主要是實現姿態穩定控制、多機組群控制等，但是這些控制都無法回避四旋翼飛行器的一些缺點，特別是飛行速度慢、儲能有限且不適合遠距離飛行等。因為傳統四旋翼飛行器是通過控制前后端旋翼轉速不同而產生升力差，但這樣不可避免地導致機身會產生俯仰運動，然后才實現水平前飛動作，這種前進方式會使傳統四旋翼飛行器水平前飛與豎直升降彼此影響。另一方面，傳統四旋翼飛行器受設計機理限制，難以達到像固定翼那樣較高的巡航速度，因此出現了可傾轉四旋翼飛行器。可傾轉四旋翼飛行器需要有動力裝置帶動旋翼等部件旋轉，這些動力裝置會在一定程度上增加能耗，因此在儲能量相等情況下，可傾轉四旋翼飛行器比傳統四旋翼飛行器巡航時間更短。正因為以上缺點使得可傾轉四旋翼飛行器在遠距離航程上的應用受到極大限制，因此有人在可傾轉四旋翼飛行器結構上添加了固定翼結構。撲翼飛行器機械效率高于固定翼飛行器，通過上下撲動產生升力和推力，在民用和國防領域具有十分重要而廣泛的應用前景，并能完成許多其他飛行器所無法執行的任務，但又由于撲翼飛行器的撲動過程消耗很大的能量，而且撲翼飛行器不能承載大量的能量，因此對于遠距離飛行有很大的障礙。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術的目的在于提供一種翼膜伸縮的傾轉翼飛行器。為了達到上述目的，本專利技術提供的翼膜伸縮的傾轉翼飛行器包括機身、中軸、主傳動機構、第一動力組、第二動力組、第三動力組、左側外邊桿、左側支撐桿、右側外邊桿、右側支撐桿、主翼膜、飛行控制器、第一起落架、第二起落架和第三起落架；其中機身為空心管狀結構；主傳動機構設置在機身內部，其包括電機、聯軸器、主軸、第一至第三動力組傳動機構以及翼膜伸縮傳動機構，電機的輸出軸通過聯軸器與主軸的一端相連接；主軸橫向設置在機身內部，其上從左至右相隔距離設置第一動力組傳動機構、第二動力組傳動機構、翼膜伸縮傳動機構和第三動力組傳動機構，第一動力組傳動機構的外端位于機身前端外部，第三動力組傳動機構的外端位于機身后端外部，并且第一動力組傳動機構、第二動力組傳動機構、翼膜伸縮傳動機構和第三動力組傳動機構上均安裝有電磁鎖緊裝置；第一動力組包括第一電機和第一旋翼，第一電機固定在第一動力組傳動機構的外端上，其輸出軸上連接第一旋翼；第三動力組包括第四電機、第四旋翼和鉸鏈連接，鉸鏈連接的一端固定在第三動力組傳動機構的外端上；第四電機固定在鉸鏈連接的另一端上，其輸出軸上連接第四旋翼；中軸的中部貫穿第二動力組傳動機構外端部位以及機身中部，并且與機身呈十字結構；第二動力組包括第二電機、第三電機、第二旋翼和第三旋翼；第二電機和第三電機分別安裝在中軸的兩端并且關于機身對稱，并且第二電機和第三電機的輸出軸上分別連接第二旋翼和第三旋翼；左側支撐桿和右側支撐桿的前端同時貫穿機身中部兩側而連接在翼膜伸縮傳動機構的外端上；左側外邊桿和右側外邊桿的后端分別鉸接在左側支撐桿和右側支撐桿的后端，而左側外邊桿和右側外邊桿的前端則分別鉸接在機身前部兩側部位，由此構成兩個關于機身對稱的四桿機構，以控制主翼膜的收縮；主翼膜呈等腰三角形，由上膜片和下膜片構成，其中下膜片的底邊中線固定在機身下端圓周面上，兩腰分別固定在左側外邊桿和右側外邊桿上；上膜片中間部位凸起，三條邊與下膜片的三條邊重疊固定在一起；飛行控制器安裝在主翼膜的中間凸起部位內部，并且與所有電機和電磁鎖緊裝置電連接；第一起落架安裝在機身下部靠近第一動力組處，第二起落架和第三起落架關于機身對稱，并且上端分別安裝在左側外邊桿和左側支撐桿以及右側外邊桿和右側支撐桿的交點處。所述的第一動力組傳動機構包括第一不完全齒輪、齒輪帶輪、皮帶、第一皮帶輪和第一電磁鎖緊裝置；其中第一不完全齒輪安裝在主軸上；齒輪帶輪和第一不完全齒輪的外部圓周接嚙合；第一皮帶輪位于機身前端外部，外側面連接第一電機；皮帶套在齒輪帶輪和第一皮帶輪的外部圓周上；第一皮帶輪的上下方分別安裝一個第一電磁鎖緊裝置。所述的第二動力組傳動機構包括第二不完全齒輪、齒輪和第二電磁鎖緊裝置；其中第二不完全齒輪安裝在主軸上；齒輪與第二不完全齒輪的外部圓周相接嚙合，中軸的中部貫穿設置在齒輪的中心孔內，并且齒輪的上下方分別安裝一個第二電磁鎖緊裝置。所述的翼膜伸縮傳動機構包括第三不完全齒輪、齒條、固定塊和第三電磁鎖緊裝置；其中第三不完全齒輪安裝在主軸上；齒條與第三不完全齒輪相嚙合；固定塊安裝在齒條的前端表面，其與左側支撐桿和右側支撐桿的前端相連接；第三電磁鎖緊裝置安裝在齒條后端上方。所述的第二動力組傳動機構包括第四不完全齒輪、不完全齒帶、第二皮帶輪和第四電磁鎖緊裝置；其中第四不完全齒輪安裝在主軸上；第二皮帶輪位于機身的后端外部，外側面與鉸鏈連接的一端相連；不完全齒帶套在第四不完全齒輪和第二皮帶輪的外部圓周上，并且第二皮帶輪的上下方分別安裝一個第四電磁鎖緊裝置。所述的翼膜伸縮的傾轉翼飛行器還包括安裝在鉸鏈連接上端以及第四電機外圓周面上的三角形尾翼膜。本專利技術提供的翼膜伸縮的傾轉翼飛行器是在傳統四旋翼飛行器結構基礎上進行的改進，并添加了可傾轉四旋翼飛行器的傾轉結構和撲翼飛行器的翼膜結構。其結構狀態可分為三種:地面滑行狀態、四旋翼飛行狀態和高空巡航狀態。當其處于地面運動狀態時，起落架與地面接觸，主翼膜打開，調整四個旋翼的速度來實現飛行器的前行、后行、左轉、右轉、爬坡、下坡運動。由于起落架的作用，實現了飛行器在地面運動狀態，這是傾轉四旋翼飛行器和撲翼飛行器均不可實現的。爬坡和下坡運動無需改變飛行器狀態也能實現，減少能耗和避免了控制程序的復雜性。當其處于四旋翼飛行狀態時與傳統的四旋翼飛行狀態相似，每個電動機單獨控制一個旋翼，控制系統簡單，即使其中一個電動機出現故障也不會影響其它電機帶動旋翼的工作。垂直起降快，無需起降跑道。主翼膜收縮，優化氣動布局，空氣阻力小。當其處于高空巡航狀態時，第一動力組和第二動力組提供向前的推力，使飛行器高空巡航速度更快。主翼膜打開，提供向上的升力，翼膜結構不需拍動，減少了耗能。與傾轉四旋翼飛行器和撲翼飛行器相比較，本飛行器巡航速度更快，耗能更小，更適合遠距離飛行。即使在巡航過程中能源耗盡，由于翼膜的作用也能使飛行器平穩降落，不至于由于突然降落而造成飛行器損壞。本專利技術提供的翼膜伸縮的傾轉翼飛行器由地面運動狀態變化到四旋翼飛行狀態或者從四旋翼飛行狀態變化到高空飛行狀態均由一個主傳動機構來執行，以實現第一動力組、第二動力組和第三動力組的旋轉以及主翼膜的展開和收縮。結構新穎簡單，只需一個電機帶動，能耗小，控制系統簡單。本專利技術中翼膜結構和飛行控制器相結合的結構，一方面保護了飛行控制器不受潮濕、噪音等外界環境干擾，另一方面飛行控制器優化了翼膜結構，優化翼膜的氣動布局，更利于翼膜為飛行器提供升力。【附圖說明】圖1為本專利技術提供的翼膜伸縮的傾轉翼飛行器處于地面滑行狀態和高空巡航狀態時結構示意圖。圖2為本專利技術提供的翼膜伸縮的傾轉翼飛行器處于四旋翼飛行狀態時結構示意圖。圖3為本專利技術提供的翼膜伸縮的傾轉翼飛行器中主傳動機構結構示意圖。圖4為本專利技術提供的翼膜伸縮的傾轉翼飛行器的主傳動機構中第一動力組傳動機構結構初始位置示意圖。圖5為本專利技術提供本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種翼膜伸縮的傾轉翼飛行器，其特征在于：其包括機身(4)、中軸(303)、主傳動機構、第一動力組、第二動力組、第三動力組、左側外邊桿(603)、左側支撐桿(604)、右側外邊桿(601)、右側支撐桿(602)、主翼膜、飛行控制器(8)、第一起落架(201)、第二起落架(202)和第三起落架(203)；其中機身(4)為空心管狀結構；主傳動機構設置在機身(4)內部，其包括電機(701)、聯軸器(702)、主軸(703)、第一至第三動力組傳動機構以及翼膜伸縮傳動機構，電機(701)的輸出軸通過聯軸器(702)與主軸(703)的一端相連接；主軸(703)橫向設置在機身(4)內部，其上從左至右相隔距離設置第一動力組傳動機構、第二動力組傳動機構、翼膜伸縮傳動機構和第三動力組傳動機構，第一動力組傳動機構的外端位于機身(4)前端外部，第三動力組傳動機構的外端位于機身(4)后端外部，并且第一動力組傳動機構、第二動力組傳動機構、翼膜伸縮傳動機構和第三動力組傳動機構上均安裝有電磁鎖緊裝置；第一動力組包括第一電機(101)和第一旋翼(102)，第一電機(101)固定在第一動力組傳動機構的外端上，其輸出軸上連接第一旋翼(102)；第三動力組包括第四電機(501)、第四旋翼(502)和鉸鏈連接(504)，鉸鏈連接(504)的一端固定在第三動力組傳動機構的外端上；第四電機(501)固定在鉸鏈連接(504)的另一端上，其輸出軸上連接第四旋翼(502)；中軸(303)的中部貫穿第二動力組傳動機構外端部位以及機身(4)中部，并且與機身(4)呈十字結構；第二動力組包括第二電機(302)、第三電機(304)、第二旋翼(302)和第三旋翼(305)；第二電機(302)和第三電機(304)分別安裝在中軸(303)的兩端并且關于機身(4)對稱，并且第二電機(302)和第三電機(304)的輸出軸上分別連接第二旋翼(302)和第三旋翼(305)；左側支撐桿(604)和右側支撐桿(602)的前端同時貫穿機身(4)中部兩側而連接在翼膜伸縮傳動機構的外端上；左側外邊桿(603)和右側外邊桿(601)的后端分別鉸接在左側支撐桿(604)和右側支撐桿(602)的后端，而左側外邊桿(603)和右側外邊桿(601)的前端則分別鉸接在機身(4)前部兩側部位，由此構成兩個關于機身對稱的四桿機構，以控制主翼膜的收縮；主翼膜呈等腰三角形，由上膜片(605)和下膜片(606)構成，其中下膜片(606)的底邊中線固定在機身(4)下端圓周面上，兩腰分別固定在左側外邊桿(603)和右側外邊桿(601)上；上膜片(605)中間部位凸起，三條邊與下膜片(606)的三條邊重疊固定在一起；飛行控制器(8)安裝在主翼膜的中間凸起部位內部，并且與所有電機和電磁鎖緊裝置電連接；第一起落架(201)安裝在機身(4)下部靠近第一動力組處，第二起落架(202)和第三起落架(203)關于機身(4)對稱，并且上端分別安裝在左側外邊桿(603)和左側支撐桿(604)以及右側外邊桿(601)和右側支撐桿(602)的交點處。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉曉琳，韓婷，郭雙，金雷，張華，
申請(專利權)人：中國民航大學，
類型：發明
國別省市：天津;12