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原文传递一种对拍式四翼扑翼飞行器及运动方法

专利名称：	一种对拍式四翼扑翼飞行器及运动方法
摘要：	一种对拍式四翼扑翼飞行器。其包括机身和四个机翼；机身设有机翼控制器；四个机翼分别为两个上机翼和两个下机翼；两个上机翼分别为右上和左上机翼；两个下机翼分别为右下和左下机翼；右上机翼包括右上内翼和右上外翼，左上机翼包括左上内翼和左上外翼；右上内翼和左上内翼的内端分别铰接在机身的两侧；右下机翼包括右下内翼和右下外翼，左下机翼包括左下内翼和左下外翼；右下内翼和左下内翼的内端分别铰接在机身两侧位于右上内翼和左上内翼下侧的部位。本发明优点：机翼能实现弯曲折叠和转动，实现上下翼对拍运动。具有两种运动方式，一种为高升力模式，一种为快速推进模式。在高升力模式下一次扑动循环内实现两次下扑和一次上扑，从而提高升力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	中国民航大学
发明人：	杨永刚;陆冠廷
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910451983.3
公开号：	CN110155321A
代理机构：	天津才智专利商标代理有限公司
代理人：	庞学欣
分类号：	B64C33/00(2006.01);B;B64;B64C;B64C33
申请人地址：	300300 天津市东丽区津北公路2898号
主权项：	1.一种对拍式四翼扑翼飞行器，其特征在于：所述的对拍式四翼扑翼飞行器包括机身(1)和四个机翼；其中，机身(1)内部设有多个机翼控制器；四个机翼分别为两个上机翼和两个下机翼；两个上机翼分别为右上机翼和左上机翼；两个下机翼分别为右下机翼和左下机翼；右上机翼包括右上内翼(2)和右上外翼(3)，左上机翼包括左上内翼(6)和左上外翼(7)；右上内翼(2)和左上内翼(6)的内端分别铰接在机身(1)的两侧，并且能够以铰接处为轴上下转动；外端分别与右上外翼(3)和左上外翼(7)的内端铰接，并且右上外翼(3)和左上外翼(7)能够以铰接处为轴上下转动；右下机翼包括右下内翼(4)和右下外翼(5)，左下机翼包括左下内翼(8)和左下外翼(9)；右下内翼(4)和左下内翼(8)的内端分别铰接在机身(1)两侧位于右上内翼(2)和左上内翼(6)下侧的部位，并且能够以铰接处为轴上下转动，外端分别与右下外翼(5)和左下外翼(9)的内端铰接，并且右下外翼(5)和左下外翼(9)能够以铰接处为轴上下转动；每个机翼控制器分别控制一个内翼或一个外翼的动作。 2.根据权利要求1所述的对拍式四翼扑翼飞行器，其特征在于：所述的机翼最高点位置与水平面间的夹角为15°～60°。 3.根据权利要求1所述的对拍式四翼扑翼飞行器，其特征在于：所述的机翼最低点位置与水平面间的夹角为15°～60°。 4.一种如权利要求1所述的对拍式四翼扑翼飞行器的高升力运动方法，其特征在于：所述的高升力运动方法包括按顺序进行的下列步骤： 1)以机翼最高点位置作为起始点，此时上机翼和下机翼处于合并状态； 2)在相应机翼控制器的控制下，上机翼保持不动，下机翼开始做下扑运动，运动到最低点位置时停止； 3)下机翼保持不动，上机翼开始做下扑运动，运动到最低点位置时停止，由此完成与下机翼的合并； 4)上机翼和下机翼在合并状态下同时做上扑运动，同时四个外翼开始绕各自的内翼做向下弯曲折叠运动；当上机翼和下机翼运动到行程中点时，外翼的弯曲折叠角达到最大值；当上机翼和下机翼经过行程中点后，外翼的弯曲折叠角逐渐减小，直到与内翼处于同一条直线上，最后上机翼和下机翼达到最高点位置而完成一个循环过程。 5.根据权利要求4所述的对拍式四翼扑翼飞行器的高升力运动方法，其特征在于：所述的高升力运动的模型能够分解为3个正弦运动：其中，φ为机翼以机身为轴绕机身转动的扑动角函数；β为外翼绕内翼转动的弯曲折叠角函数；θ为机翼绕机翼前缘转动的扭转角函数；φ0，β0，θ0为各角度初始位置；Δφ为扑动角幅值；Δβ为弯曲折叠初始角幅值；Δθ为扭转角幅值；f为扑动频率；ξφ，ξβ，ξθ为相位角。 6.根据权利要求4所述的对拍式四翼扑翼飞行器的高升力运动方法，其特征在于：所述的内翼中左上内翼和右上内翼扑动模型为：其中，Δφ1为左上内翼或右上内翼扑动角幅值；T1为对拍式四翼扑翼飞行器下扑时间；T2为对拍式四翼扑翼飞行器上扑时间；n为扑动循环次数，n≥0；m为分段函数相位调整参数，m≥1；改变扑动循环次数n和分段函数相位调整参数m能够得到任意时刻机翼的扑动函数及时间区间范围；所述的内翼中左下内翼和右下内翼扑动模型为：其中，Δφ2为左下内翼或右下内翼扑动角幅值；所述的内翼中左上内翼和右上内翼扭转运动模型为：其中，Δθ1为左上内翼或右上内翼扭转角幅值；所述的内翼中左下内翼和右下内翼扭转运动模型为：其中，Δθ2为左下内翼或右下内翼扭转角幅值；所述的外翼的弯曲折叠运动模型为：其中，Δβ为外翼弯曲折叠初始角幅值。 7.一种如权利要求1所述的对拍式四翼扑翼飞行器的快速推进运动方法，其特征在于：所述的快速推进运动方法包括按顺序进行的下列步骤： 1)上机翼以最高点位置作为起始点，下机翼以最低点位置作为起始点，此时上机翼和下机翼处于分离状态； 2)上机翼开始做下扑运动，同时下机翼开始做上扑运动，当上机翼和下机翼相遇时停止； 3)上机翼开始做上扑运动，同时下机翼开始做下扑运动，当上机翼达到最高点位置，下机翼达到最低点位置时而完成一个循环过程。 8.根据权利要求7所述的对拍式四翼扑翼飞行器的快速推进运动方法，其特征在于：所述的快速推进运动的模型能够分解为2个正弦运动：其中，φ为上机翼或下机翼以机身为轴绕机身转动的扑动角函数；θ为上机翼或下机翼绕机翼前缘转动的扭转角函数；φ0，θ0为各角度初始位置；Δφ为扑动角幅值；Δθ为扭转角幅值；f为扑动频率；ξφ，ξθ为相位角。 9.根据权利要求8所述的对拍式四翼扑翼飞行器的快速推进运动方法，其特征在于：所述的上机翼和下机翼扑动模型为：其中φ0为扑动初始角，Δφ1为上机翼扑动角幅值，Δφ2为下机翼扑动角幅值；所述的快速推进模式的运动模型为： θ1(t)＝Δθ1sin(2πft) θ2(t)＝Δθ2sin(2πft) 其中，Δθ1为上机翼扭转角幅值，Δθ2为下机翼扭转角幅值。
所属类别：	发明专利