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原文传递基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器

专利名称：	基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器
摘要：	基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器属跨介质航行器技术领域，本发明中两段式机翼沿机身的a‑a中轴线两侧对称布置，两段机翼可相对水平转动；机身的主体外形仿照翠鸟和龙虱的流线外形，采用翠鸟头部和龙虱身体前后组合的方式；V形尾翼对称安装在机身尾部的尾翼座处，可绕尾翼座扭动；倾转螺旋桨安装于安装架上，可绕安装架向前倾转；水下推进器安装于机身尾部末端安装座上；起落架固接于机身下部；本发明利用翠鸟与龙虱组合外形，及可后掠机翼的总体设计能减少整机运行阻力、提高航行器出入水性能，同时可满足垂直起降的要求，对场地要求小，使航行器的适用性增强。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林大学
发明人：	张成春;贺永圣;王晶;王伟;罗自荣;郑益华
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910455619.4
公开号：	CN110154658A
代理机构：	长春吉大专利代理有限责任公司
代理人：	邵铭康;朱世林
分类号：	B60F5/02(2006.01);B;B60;B60F;B60F5
申请人地址：	130012 吉林省长春市前进大街2699号
主权项：	1.一种基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器，其特征在于：由机身(A)、倾转螺旋桨Ⅰ(B)、两段式机翼Ⅰ(C)、V形尾翼Ⅰ(D)、水下推进器(E)、V形尾翼Ⅱ(F)、两段式机翼Ⅱ(G)、倾转螺旋桨Ⅱ(H)和起落架(I)组成，其中倾转螺旋桨Ⅰ(B)和倾转螺旋桨Ⅱ(H)、两段式机翼Ⅰ(C)和两段式机翼Ⅱ(G)、V形尾翼Ⅰ(D)和V形尾翼Ⅱ(F)，均是关于机身(A)的a-a中心线的对称结构；机身(A)中过渡翼b(12)的左端与连接梭套b(13)的右端固接，连接梭套b(13)的左端与两段式机翼Ⅱ(G)中翼中段a(30)的右端固接；机身(A)中过渡翼a(1)的右端与连接梭套a(2)的左端固接，连接梭套a(2)的右端与两段式机翼Ⅰ(B)中翼中段b(49)的左端固接；倾转螺旋桨Ⅰ(B)中安装件a(18)和S形安装件a(22)的后部U形凹槽卡在两段式机翼Ⅰ(C)中翼中段b(49)的前端中部，安装件a(18)和S形安装件a(22)分别通过连接件a(19)和连接件b(21)与翼中段b(49)固接；倾转螺旋桨Ⅱ(H)中安装件b(26)和S形安装件b(29)的后部U形凹槽卡在两段式机翼Ⅱ(G)中翼中段a(30)的前端中部，安装件b(26)和S形安装件b(29)分别通过连接件c(27)和连接件d(28)与翼中段a(30)固接；V形尾翼Ⅰ(D)的舵机a(5)两侧分别与机身(A)的L形安装件a(4)和L形安装件b(6)固接；V形尾翼Ⅱ(F)的舵机e(53)两侧分别与机身(A)的L形安装件c(52)和L形安装件d(54)固接；V形尾翼Ⅰ(D)的轴c(56)穿过机身(A)中尾翼座a(7)上的a1孔(a1)，V形尾翼Ⅰ(D)尾翼(51)左端面与机身(A)的尾翼座a(7)右端面接触，两者活动连接；V形尾翼Ⅱ(F)的轴c穿过机身(A)中尾翼座b(10)上的b1孔(b1)，V形尾翼Ⅱ(F)的尾翼右端面与机身(A)的尾翼座b(10)左端面接触，两者活动连接；水下推进器(E)中推进电机(67)的前端面与机身(A)的推进器安装座(9)后端面固接；起落架(I)的安装片(63)上端面与机身(A)的机体下壳体(3)中线距前端51mm处下表面固接；起落架(I)的对称支撑件(57)上表面与机身(A)中机体下壳体(3)下表面固接。 2.按权利要求1所述的基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器，其特征在于：所述的机身(A)由过渡翼a(1)、机体下壳体(3)、竖直涵道(8)、机体上壳体(11)、过渡翼b(12)和机头(14)组成，其中机体下壳体(3)后部末端加工有竖直的推进器安装座(9)，机体下壳体(3)后部内侧右端固接有L形安装件a(4)和L形安装件b(6)，机体下壳体(3)左侧和右侧对称固接有L形安装件c(52)和L形安装件d(54)；机头(14)与机体下壳体(3)为一体结构，机体上壳体(11)与机体下壳体(3)上下固接，机头(14)、机体上壳体(11)和机体下壳体(3)共同组成机身主体(64)；机体上壳体(11)后部左右两侧分别固接有尾翼座b(10)和尾翼座a(7)，尾翼座b(10)和尾翼座a(7)上分别设有b1孔(b1)和a1孔(a1)；机身(A)的后部中央设有竖直涵道(8)，竖直涵道(8)内部安有涵道发动机；过渡翼a(1)左端与机身主体(64)的右端固接；过渡翼b(12)的右端与机身主体(64)的左端固接；机身主体(64)的轮廓曲线由翠鸟头部左侧轮廓曲线n-o段曲线、翠鸟头部右侧轮廓曲线r-s段曲线、翠鸟头部上侧轮廓曲线e-f段曲线、翠鸟头部下侧轮廓曲线i-j段曲线、龙虱身体左侧轮廓p-q段曲线、龙虱身体右侧轮廓t-u段曲线、龙虱身体上侧轮廓g-h段曲线、龙虱身体下侧轮廓k-m段曲线组成，其中：翠鸟头部左侧轮廓曲线n-o段曲线方程为： f(y)＝2.983-5.823cos(0.04806x)+1.897sin(0.04806x)+2.178cos(0.01872x) +1.932sin(0.08172x)+1.394cos(1.2258x)-0.4344sin(1.2258x) -0.5086cos(0.19224x)-0.5518sin(0.19224x) 其中：0≤x≤64；翠鸟头部右侧轮廓曲线r-s段曲线方程为: f(y)＝-[2.983-5.823cos(0.04806x)+1.897sin(0.04806x)+2.178cos(0.01872x) +1.932sin(0.08172x)+1.394cos(1.2258x)-0.4344sin(1.2258x) -0.5086cos(0.19224x)-0.5518sin(0.19224x)] 其中：0≤x≤64；翠鸟头部上侧轮廓曲线e-f段曲线方程为： f(z)＝5.872-4.492cos(0.06497x)-2.174sin(0.06497x)-0.5748cos(0.12994x) +1.189sin(0.12994x)-0.6724cos(0.19494x)+0.712sin(0.19494x) +0.4528cos(0.25988x)+0.2825sin(0.25988x)+0.2187cos(0.32485x) +0.099sin(0.32485x)-0.03042cos(0.38982x)-0.189sin(0.38982x) 其中：0≤x≤64；翠鸟头部下侧轮廓曲线i-j段曲线方程为： f(z)＝-4.409+5.481cos(0.0484x)+0.6224sin(0.0484x)-0.7099cos(0.0968x) -2.069sin(0.0968x)-0.8594cos(0.1452x)-0.01176sin(0.1452x) +0.3621cos(0.1936x)+0.3923sin(0.1936x) 其中：0≤x≤64；龙虱身体左侧轮廓p-q段曲线方程为： f(y)＝4.256-2.429cos(0.1196x)+7.543sin(0.1196x)+2.272cos(0.2392x) +1.395sin(0.2392x)+0.5577cos(0.3588x)-0.5371sin(0.3588x) 其中：0≤x≤35；龙虱身体右侧轮廓t-u段曲线方程为： f(y)＝-[4.256-2.429cos(0.1196x)+7.543sin(0.1196x)+2.272cos(0.2392x) +1.395sin(0.2392x)+0.5577cos(0.3588x)-0.5371sin(0.3588x)] 其中：0≤x≤35；龙虱身体上侧轮廓g-h段曲线方程为： f(z)＝0.8929-0.6163cos(0.1101x)+5.203sin(0.1101x) +1.5cos(0.2202x)+0.7325sin(0.2202x)+0.3478cos(0.3303x) -0.4165sin(0.3303x)-0.09798cos(0.4404x)-0.0833sin(0.4404x) 其中：0≤x≤35；龙虱身体下侧轮廓k-m段曲线方程为： f(z)＝-4.267-0.2246cos(0.1194x)-2.938sin(0.1194x) -0.3431cos(0.2388x)-0.2316sin(0.2388x) 其中：0≤x≤35；根据以上所述的曲线方程，将龙虱身体整体放大2.5倍，并沿x轴平移后与翠鸟头部圆滑连接，连接后翠鸟头部占机身主体(64)总长度的2/5，龙虱身体占总长的1/2。 3.按权利要求1所述的基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器，其特征在于：所述的倾转螺旋桨Ⅰ(B)和倾转螺旋桨Ⅱ(H)为关于机身(A)的a-a中心线的对称结构，且方向相反，倾转螺旋桨Ⅰ(B)和倾转螺旋桨Ⅱ(H)均由螺旋桨(15)、椭圆形轮a(16)、传动杆a(17)、舵机b(20)、轴a(23)、安装座(24)和电机(25)组成，其中倾转螺旋桨Ⅰ(B)中设有安装件a(18)和S形安装件a(22)，两者后部均设有U形凹槽；舵机b(20)转盘向外固接于安装件a(18)的中部；传动杆a(17)前端与椭圆形轮a(16)铰接，传动杆a(17)后端与舵机b(20)转盘铰接；S形安装件a(22)、安装座(24)、安装件a(18)、椭圆形轮a(16)自右至左顺序排列，轴a(23)右端与S形安装件a(22)前端活动连接，轴a(23)中部与安装座(24)中部固接，轴a(23)近左端与安装件a(18)前端活动连接，轴a(23)左端与椭圆形轮a(16)下端固接；安装座(24)固接于电机(25)下面；螺旋桨(15)固接于电机(25)的转轴上；倾转螺旋桨Ⅱ(H)中设有安装件b(26)和S形安装件b(29),两者后部均设有U形凹槽；倾转螺旋桨Ⅱ(H)的舵机b的转盘向外固接于倾转螺旋桨Ⅱ(H)的安装件b(26)的中部；倾转螺旋桨Ⅱ(H)的传动杆a前端与椭圆形轮a铰接，传动杆a后端与倾转螺旋桨Ⅱ(H)的舵机b的转盘铰接；倾转螺旋桨Ⅱ(H)的S形安装件b(29)、安装座、安装件b(26)、椭圆形轮a自左至右顺序排列，倾转螺旋桨Ⅱ(H)的轴a左端与S形安装件b(29)前端活动连接，倾转螺旋桨Ⅱ(H)的轴a中部与倾转螺旋桨Ⅱ(H)的安装座中部固接，倾转螺旋桨Ⅱ(H)的轴a近右端与安装件b(26)前端活动连接，倾转螺旋桨Ⅱ(H)的轴a右端与倾转螺旋桨Ⅱ(H)的椭圆形轮a下端固接；倾转螺旋桨Ⅱ(H)的安装座固接于倾转螺旋桨Ⅱ(H)的电机下面；倾转螺旋桨Ⅱ(H)的螺旋桨固接于倾转螺旋桨Ⅱ(H)的电机的转轴上。 4.按权利要求1所述的基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器，其特征在于：所述的两段式机翼Ⅰ(C)和两段式机翼Ⅱ(G)为关于机身(A)的a-a中心线的对称结构，且方向相反，两段式机翼Ⅰ(C)和两段式机翼Ⅱ(G)均由翼中段a(30)、连接段(31)、V形垫(32)、翼尖段(33)、副翼(34)、翼梢(35)、舵机c(36)、U形垫(37)、轴b(38)、方形挡片a(41)、方形挡片b(42)、椭圆形轮b(43)、传动杆b(44)、舵机d(45)、摇臂(46)、支撑座(47)和轮a(48)组成，其中两段式机翼Ⅱ(G)中连接段(31)的右端与轴b(38)中部固接；轴b(38)上下部分别卡在凹槽a(39)和凹槽b(40)内；方形挡片a(41)上设有两孔，左侧孔与轴b(38)上端活动连接，右侧孔经螺钉与翼中段a(30)左侧上方固接；方形挡片b(42)上设有两孔，左侧孔与轴b(38)下端活动连接，右侧孔经螺钉与翼中段a(30)左侧下方固接；椭圆形轮b(43)与轴b(38)下部末端固接；传动杆b(44)左端与椭圆形轮b(43)铰接，传动杆b(44)右端与舵机d(45)转盘铰接；舵机d(45)转盘向下固接于翼中段a(30)的下方中部；V形垫(32)套在连接段(31)的左端后方外部，翼尖段(33)右端后方套在V形垫(32)外部，三者间经螺钉固接；U形垫(37)套在连接段(31)的左端前方外部，翼尖段(33)右端前方套在U形垫(37)外部，三者间经螺钉固接；翼尖段(33)后方设有副翼安装槽，槽右端面前方设有孔；舵机c(36)转盘向左固接于翼尖段(33)内侧下方中部；摇臂(46)右端与舵机c(36)转盘活动连接，后部与轮a(48)铰接；支撑座(47)竖直固定在翼尖段(33)左端下方，副翼(34)左侧转轴穿过支撑座(47)上的孔，转轴左侧末端与轮a(48)固接；副翼(34)右侧转轴穿过翼尖段(33)上的副翼安装槽右端面孔；翼梢(35)右端与翼尖段(33)左端固接；两段式机翼Ⅰ(C)连接段的左端与两段式机翼Ⅰ(C)的轴b的中部固接；两段式机翼Ⅰ(C)的轴b上下部分别卡在凹槽a和凹槽b内；两段式机翼Ⅰ(C)的方形挡片a上设有两孔，右侧孔与轴b上端活动连接，左侧孔经螺钉与翼中段b(49)右侧上方固接；两段式机翼Ⅰ(C)的方形挡片b上设有两孔，右侧孔与轴b下端外部活动连接，左侧孔经螺钉与翼中段b(49)右侧下方固接；两段式机翼Ⅰ(C)的椭圆形轮b与轴b下部末端固接；两段式机翼Ⅰ(C)的传动杆b右端与椭圆形轮b铰接，左端与舵机d转盘铰接；舵机d转盘向下固接于翼中段b(49)的下方中部；V形垫套在连接段的右端后方外部，翼尖段左端后方套在V形垫外部，三者间经螺钉固接；两段式机翼Ⅰ(C)的U形垫套在连接段的右端前方外部，翼尖段左端前方套在U形垫外部，三者间经螺钉固接；两段式机翼Ⅰ(C)的翼尖段后方设有副翼安装槽，槽左端面前方设有孔；两段式机翼Ⅰ(C)的舵机c转盘向右固接于翼尖段内侧下方中部；两段式机翼Ⅰ(C)的摇臂左端与舵机c转盘活动连接，后部与轮a铰接；两段式机翼Ⅰ(C)的支撑座竖直固定在翼尖段右端下方，副翼右侧转轴穿过支撑座上的孔，转轴右侧末端与轮a固接；两段式机翼Ⅰ(C)的副翼左侧转轴穿过翼尖段上的副翼安装槽左端面孔；两段式机翼Ⅰ(C)的翼梢左端与翼尖段右端固接。 5.按权利要求1所述的基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器，其特征在于：所述的V形尾翼Ⅰ(D)和V形尾翼Ⅱ(F)为关于机身(A)的a-a中心线的对称结构，且方向相反，V形尾翼Ⅰ(D)和V形尾翼Ⅱ(F)均由舵机a(5)、传动杆c(50)、尾翼(51)、轮b(55)和轴c(56)组成，其中V形尾翼Ⅰ(D)的尾翼(51)左端面与轴c(56)右端固接；轴c(56)左端与轮b(55)固接；传动杆c(50)前端与舵机a(5)的转盘活动连接，传动杆c(50)后端与轮b(55)活动连接；V形尾翼Ⅱ(F)的尾翼右端面与V形尾翼Ⅱ(F)的轴c左端固接；V形尾翼Ⅱ(F)的轴c右端与V形尾翼Ⅱ(F)的轮b固接；V形尾翼Ⅱ(F)的传动杆c前端与V形尾翼Ⅱ(F)的舵机e(53)的转盘活动连接，V形尾翼Ⅱ(F)的传动杆c后端与V形尾翼Ⅱ(F)的轮b活动连接。 6.按权利要求1所述的基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器，其特征在于：所述的水下推进器(E)由扇叶罩(65)、扇叶(66)和推进电机(67)组成，其中扇叶罩(65)前端面与推进电机(67)后端面固接；扇叶(66)在扇叶罩(65)内与推进电机(67)的转轴固接。 7.按权利要求1所述的基于翠鸟和龙虱外形的组合仿生跨介质变体无人航行器，其特征在于：所述的起落架(I)由对称支撑件(57)、车轮a(59)、车轮b(60)、车轮c(61)、曲杆(62)和安装片(63)组成，其中对称支撑件(57)为倒u形结构，车轮a(59)和车轮b(60)分别活动连接于对称支撑件(57)左右两侧下端；曲杆(62)上端固接于安装片(63)下端，曲杆(62)下端活动连接车轮c(61)。
所属类别：	发明专利