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原文传递一种仿蒲公英火星飞行器及其装置和控制方法

专利名称：	一种仿蒲公英火星飞行器及其装置和控制方法
摘要：	本发明公开了一种应用于火星的仿蒲公英火星飞行器及其装置和控制方法，属于飞行器领域。飞行器外形上类似蒲公英，包括设备舱、载荷舱和若干柔性的冠毛；设备舱的外壁周向均匀固定有若干冠毛，所有冠毛共同构成冠毛群；每条冠毛均包括用于与设备舱连接的固定端和能向上弯曲的自由端，通过控制各冠毛的弯曲程度以调节飞行器的运动方向；初始状态下，所有冠毛均处于同一水平面；设备舱的底部挂载有载荷舱。冠毛采用新型的双晶型驱动结构，通过电压控制材料的热膨胀差，致使冠毛发生不同程度的弯曲。本发明的飞行器具备升力特性好、制空时间长、姿态可控、便于运载的特征，可应用于我国未来的火星探测工程。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江大学
发明人：	曾丽芳;黎军;潘定一;邵雪明
专利状态：	有效
申请日期：	2021-12-06T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-08T00:00:00+0800
申请号：	CN202111481286.6
公开号：	CN114148547A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	傅朝栋;张法高
分类号：	B64G1/10;B;B64;B64G;B64G1;B64G1/10
申请人地址：	310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
主权项：	1.一种仿蒲公英火星飞行器，其特征在于，包括设备舱(1)、载荷舱(3)和若干柔性的冠毛(2)；所述设备舱(1)的外壁周向均匀固定有若干冠毛(2)，所有冠毛(2)共同构成冠毛群；每条冠毛(2)均包括用于与设备舱(1)连接的固定端和能向上弯曲的自由端，通过控制各冠毛(2)的弯曲程度以调节飞行器的运动方向；初始状态下，所有冠毛(2)均处于同一水平面；所述设备舱(1)的底部挂载有载荷舱(3)。 2.根据权利要求1所述的一种仿蒲公英火星飞行器，其特征在于，所述设备舱(1)包括顶盖和敞口舱体；所述敞口舱体的横截面为圆形，包括相互连接的圆筒上部和球形下部；顶盖和舱体之间可拆卸式连接，能共同构成用于承装控制模块、导航模块和电源的封闭腔室。 3.根据权利要求1所述的一种仿蒲公英火星飞行器，其特征在于，所述冠毛群设于设备舱(1)的顶部外缘。 4.根据权利要求1所述的一种仿蒲公英火星飞行器，其特征在于，所述冠毛群中冠毛(2)的孔隙率为0.9～0.95，总数为80～150根，横截面直径为0.4～0.8mm，冠毛(2)的横截面直径为冠毛(2)长度的1/200～1/300。 5.根据权利要求1所述的一种仿蒲公英火星飞行器，其特征在于，所述冠毛(2)为柱状结构，其自由端采用海绵石墨烯材料，其余部分作为驱动主部；沿水平轴线方向，驱动主部分为上半圆柱和下半圆柱，上半圆柱采用聚二甲基硅氧烷材料，下半圆柱采用海绵石墨烯材料；所述下半圆柱与控制模块连接，控制模块能通过控制冠毛(2)两端的电压以调节冠毛(2)的弯曲程度。 6.根据权利要求5所述的一种仿蒲公英火星飞行器，其特征在于，所述驱动主部中还设有能覆盖其竖直轴向横截面的绝缘层，绝缘层优选采用石墨烯材料。 7.根据权利要求5所述的一种仿蒲公英火星飞行器，其特征在于，所述冠毛群中的所有冠毛(2)平均分为四个象限部分，不同象限部分的冠毛(2)分别与四个不同的控制模块相连接，通过不同的控制模块以调节不同象限冠毛的弯曲状态。 8.根据权利要求1所述的一种仿蒲公英火星飞行器，其特征在于，靠近所述冠毛(2)固定端的根部能向下弯折90°，以实现升力操纵组件的折叠收拢。 9.一种仿蒲公英火星飞行装置，其特征在于，包括若干如权利要求1～9任一所述的仿蒲公英火星飞行器；所述仿蒲公英火星飞行器的冠毛群折叠收拢于设备舱(1)和载荷舱(3)的外侧，并装载于飞船或着陆器中。 10.一种根据权利要求1～9任一所述仿蒲公英火星飞行器的控制方法，其特征在于，具体如下：在飞行过程中，所有冠毛(2)展开，通过冠毛(2)间的相互作用，借助风力扰动作用下形成的分离涡环，使飞行器上方产生低压区，飞行器具有升力作用，以实现滞空飞行；同时，通过控制每条冠毛(2)的弯曲程度，使飞行器产生相应方向的力矩，以实现飞行器各个方向的操纵和姿态控制。
所属类别：	发明专利