CN108045576A - 可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，涉及飞行器技术领域，解决了现存的飞行器结构复杂、安全性低的技术问题。该可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器包括机身、旋翼、固定翼和变形驱动装置，变形驱动装置位于旋翼下方和/或侧方，且变形驱动装置与旋翼之间存在间隙；变形驱动装置设置在固定翼上和/或设置在固定翼与机身之间，且能带动固定翼发生变形并复位以形成扑翼；或者变形驱动装置设置在机身上且能带动机身发生变形并复位；飞行器的工作状态包括升降状态和平飞状态，固定翼和/或机身能通过变形或复位的方式切换飞行器工作状态且能控制飞行器平飞速度。本发明用于简化旋翼机机身结构并增加其安全性。

Description

可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器。

背景技术

旋翼机是一种利用前飞时的相对气流吹动旋翼自转以产生升力的旋翼航空器。它的前进力由发动机带动螺旋桨直接提供，旋翼机是一种介于直升机和飞机之间的飞行器，装有旋翼和固定翼面。旋翼机具有起降距离短、能作低速低空飞行、简单轻巧、便于隐蔽等特点，可用于空中摄影、武器发射、战地侦察等。

旋翼机根据本身是否带有动力装置分为主动旋翼机和从动旋翼机；还有介于直升机与固定翼之间的倾转机翼机，可以垂直起降固定翼飞行，但无论倾转旋翼或倾转机翼，其固定翼不会折叠。这种旋翼机机身尺寸大，在平飞与垂起切换时的要求较高；另外还有复合翼飞机，既有垂直升降的旋翼，又有固定翼。但是既不能折叠，机身尺寸大，动力系统又复杂。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：普通旋翼机的固定翼不能变形或者变形后也只能利用旋翼本身的倾转和扭动来实现升降和平飞，需要在螺旋桨装置上加装倾转或扭动装置，这样飞行器的结构比较复杂，整机安全性相对较低，安装维修不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，以解决现有技术中存在的飞行器结构复杂、安全性低的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，包括机身、旋翼、固定翼以及变形驱动装置，其中：

所述变形驱动装置位于所述旋翼的下方和/或侧方，且所述变形驱动装置与所述旋翼之间存在间隙；

所述变形驱动装置设置在所述固定翼上和/或设置在所述固定翼与所述机身之间，且能带动所述固定翼发生变形并复位以形成扑翼；或者，所述变形驱动装置设置在所述机身上且能带动所述机身发生变形并复位；

所述飞行器的工作状态包括升降状态和平飞状态，所述固定翼和/或所述机身能通过变形或复位的方式切换所述飞行器的工作状态且能控制所述飞行器平飞的速度。

进一步，所述固定翼包括第一固定翼和第二固定翼，所述第一固定翼和所述第二固定翼各自均包括不动翼以及活动翼，所述不动翼与机身固定连接，所述活动翼与所述不动翼活动连接；

所述第一固定翼和所述第二固定翼各自的所述活动翼与所述不动翼之间均设置有所述变形驱动装置，所述变形驱动装置通过改变所述活动翼与所述不动翼之间夹角的方式来带动所述固定翼发生变形并复位以形成扑翼。

进一步，所述第一固定翼和所述第二固定翼分别位于所述机身的两侧。

进一步，所述固定翼设有至少一个向下的起落支撑凸起；

所述固定翼能变形至展开状态并复位至折叠状态，所述可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器在所述固定翼在折叠状态下降落至地面时所述起落支撑凸起的底部与地面接触并将所述可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器支撑在地面。

进一步，所述起落支撑凸起的底面为平面或者直棱。

进一步，所述固定翼包括第一固定翼和第二固定翼，第一固定翼和第二固定翼均与所述机身活动连接，所述变形驱动装置通过改变所述第一固定翼与所述机身之间夹角以及所述第二固定翼与所述机身之间夹角的方式来带动所述固定翼发生变形并复位以形成扑翼。

进一步，所述第一固定翼和所述第二固定翼均为外侧向上折叠的环状，所述第一固定翼和所述第二固定翼位于机身两侧且分别与所述机身铰接。

进一步，所述固定翼存在着地区段；所述着地区段位于固定翼上接近机身的位置，且所述着地区段底部为平面或直棱。

进一步，所述可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器还包括动力装置，所述动力装置分别与所述旋翼的电动机和所述变形驱动装置电连接，所述动力装置能为所述变形驱动装置以及所述旋翼的电动机供电。

进一步，所述旋翼为共轴双旋翼。

本发明的有益效果为：本发明可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器的所述机翼或所述机身能够变形和复位，且在所述机翼或者所述机身在其变形或复位的过程中来实现飞行器整体重心位置的改变，从而调整飞行器的升降及平飞状态，以及平飞的速度，这样就不需要在旋翼的螺旋桨装置上加装倾转或扭动装置，简化了机身结构及其安装维修过程，增加了其安全性；所述机翼或所述机身在变形和复位过程中模拟了扑翼机的飞行过程，利用仿生来增加了所示飞行器的趣味性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器实施例1固定翼处于折叠状态示意图；

图2是本发明可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器实施例1固定翼处于展开状态示意图；

图3是本发明可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器实施例2固定翼处于复位状态示意图；

图4是本发明可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器实施例2固定翼处于变形状态示意图。

图中：1、机身；2、旋翼；31、第一固定翼；32、第二固定翼；33、不动翼；34、活动翼；4、变形驱动装置；5、起落支撑凸起；6、着地区段。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，包括机身1、旋翼2、固定翼以及变形驱动装置4，其中：

变形驱动装置4位于旋翼2的下方和/或侧方，且变形驱动装置4与旋翼2之间存在间隙；

扑翼机是指机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器，又称振翼机，变形驱动装置4设置在固定翼上和/或设置在固定翼与机身1之间，且能带动固定翼发生变形并复位以形成扑翼；或者，变形驱动装置4设置在机身1上且能带动机身1发生变形并复位；

飞行器的工作状态包括升降状态和平飞状态，固定翼和/或机身1能通过变形或复位的方式切换飞行器的工作状态且能控制飞行器平飞的速度。

本发明可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器的所述机翼或所述机身1能够变形和复位，且在所述机翼或者所述机身1在其变形或复位的过程中来实现飞行器整体重心位置的改变，从而调整飞行器的升降及平飞状态，以及平飞的速度；

一般的旋翼机通过旋翼2的螺旋桨安装倾转或扭动装置来实现平飞功能，其能耗较高，平飞速度较慢；

而本发明的螺旋桨相对于机身1，并不发生任何位移，无需在旋翼2的螺旋桨装置上加装倾转或扭动装置，简化了机身1结构及其安装维修过程，增加了其安全性，且降低了能耗，提高了平飞速度；

所述机翼或所述机身1在变形和复位过程中模拟了扑翼机的飞行过程，利用仿生来增加了所示飞行器的趣味性和适应性，飞行器的外形和配色还可以设计为各种动物或人物，仿生性更强，娱乐性更高；

本发明中的变形驱动装置4采用舵机来为机翼或者机身1变形提供动力。

作为可选地实施方式，可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器还包括动力装置，动力装置分别与旋翼2的电动机和变形驱动装置4电连接，动力装置能为变形驱动装置4以及旋翼2的电动机供电。

由于飞行器的平飞状态和升降状态的切换是通过固定翼或机身1变形或复位的方式来完成，而平飞动力与升力只依靠旋翼2的旋转来提供，所以动力系统只需为旋翼2的旋转提供动力，动力系统相对简化，提高了整机的可靠性，同时减少了机身1重量，具有安全高效实用的特点。

作为可选地实施方式，旋翼2为共轴双旋翼。

本发明的旋翼2为共轴双旋翼，共轴双旋翼具有绕同一理论轴线一正一反旋转的上下两副旋翼，由于转向相反，两副旋翼产生的扭矩在航向不变的飞行状态下相互平衡，通过所谓的上下旋翼总距差动产生不平衡扭矩可实现航向操纵，设置有共轴双旋翼的飞行器无需设置尾桨，可以减少动力消耗和能耗。当然也可以选用多旋翼的方式为飞行器提供动力。

实施例1：

如图1和图2，本发明提供的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，固定翼包括第一固定翼31和第二固定翼32，第一固定翼31和第二固定翼32各自均包括不动翼33以及活动翼34，不动翼33与机身1固定连接，活动翼34与不动翼33活动连接；

第一固定翼31和第二固定翼32各自的活动翼34与不动翼33之间均设置有变形驱动装置4，变形驱动装置4通过改变活动翼34与不动翼33之间夹角的方式来带动固定翼发生变形并复位以形成扑翼。当然，在不动翼33与机身1之间也可以同时设置变形驱动装置4，或者将不动翼33做成可折叠的弹性翼，这样第一固定翼31与第二固定翼32就可以完全折叠，方便收纳和携带；第一固定翼31和第二固定翼32各自的活动翼34也可以不止有一个，活动翼34外侧可以设置一个及以上附加的活动翼34，用来更精准复杂的调控飞行参数。

本实施例中，旋翼2的转动轴安装在飞行器未变形时的整体重心处，当舵机控制第一固定翼31和第二固定翼32的活动翼34部分变形张开时，飞行器的重心偏移至机身1头部，导致飞机发生偏转，当飞行器的重力和旋翼2的升力再次达到平衡后，飞行器切换到平飞状态；

飞行器未变形时，不动翼33和活动翼34之间的夹角最小，当舵机控制不动翼33和活动翼34之间的夹角逐渐增大后，飞行器的重心偏移程度就越高，飞行器本身重力与旋翼2产生的升力从而产生水平方向的合力就越大，飞行器平飞的速度就越快，因此，可以通过控制活动翼34与不动翼33之间夹角的方式来控制平飞的速度；当单侧机翼开合时，还可以实现飞行器的侧飞功能，这种控制方式切换简单，易操作；

本实施例的机翼和机身1能够模拟"龙"的形象，而且因为固定翼在飞行时可不断地变形、复位，如此往复，开合自如，犹如鸟类翅膀，仿生趣味性高。

作为可选地实施方式，第一固定翼31和第二固定翼32分别位于机身1的两侧。第一固定翼31和第二固定翼32位于机身1两侧并左右对称，这样能够平衡机身1，增加其操控性。

作为可选地实施方式，固定翼设有至少一个向下的起落支撑凸起5；

固定翼能变形至展开状态并复位至折叠状态，可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器在固定翼在折叠状态下降落至地面时起落支撑凸起5的底部与地面接触并将可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器支撑在地面。

固定翼既可以作为平飞状态和升降状态的切换部件，也可以在展开时增加整机的升力，又可以做为升降时的起落架，其优点是，简化了机身1设计，不需要额外添加起落架，同时增大了着陆稳定性。

作为可选地实施方式，起落支撑凸起5的底面为平面或者直棱。平面或者直棱的底面可以使起落支撑凸起5更加稳固地停放在着陆面上，进一步增加了飞行器着陆稳定性。

实施例2：

如图3和图4，本实施例2与实施例1的不同点在于：

固定翼包括第一固定翼31和第二固定翼32，第一固定翼31和第二固定翼32均与机身1活动连接，变形驱动装置4通过改变第一固定翼31与机身1之间夹角以及第二固定翼32与机身1之间夹角的方式来带动固定翼发生变形并复位以形成扑翼。

本实施例中，旋翼2的转动轴安装在飞行器未变形时的整体重心处，当舵机控制第一固定翼31和第二固定翼32变形时，飞行器的重心偏移至机身1头部，导致飞机发生偏转，当飞行器的重力和旋翼2的升力再次达到平衡后，飞行器切换为平飞状态；

飞行器未变形时，第一固定翼31、第二固定翼32的前端与机身1的机头之间的夹角最大，当舵机控制第一固定翼31、第二固定翼32的前端与机身1的机头之间的夹角逐渐减小后，飞行器的重心偏移程度就越高——即越靠近机身1头部，飞行器本身重力与旋翼2产生的升力从而产生水平方向的合力就越大，飞行器平飞的速度就越快，因此，可以通过控制第一固定翼31、第二固定翼32的前端与机身1的机头之间夹角的方式来控制平飞的速度；这种控制方式切换简单，易操作；

作为可选地实施方式，第一固定翼31和第二固定翼32均为外侧向上折叠的环状，第一固定翼31和第二固定翼32位于机身1两侧且分别与机身1铰接。

本实施例的机翼和机身1能够模拟"蝴蝶"的形象，第一固定翼31和第二固定翼32也兼有保护旋翼2的功能。

作为可选地实施方式，固定翼存在着地区段6；着地区段6位于固定翼上接近机身1的位置，且着地区段6底部为平面或直棱。

着地区段6可增加飞行器的着陆稳定性，不需要为飞行器安装额外的起落架，平面或者直棱的底面可以使起落支撑凸起5更加稳固地停放在着陆面上，进一步增加了飞行器着陆稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，包括机身、旋翼、固定翼以及变形驱动装置，其中：

所述变形驱动装置位于所述旋翼的下方和/或侧方，且所述变形驱动装置与所述旋翼之间存在间隙；

所述变形驱动装置设置在所述固定翼上和/或设置在所述固定翼与所述机身之间，且能带动所述固定翼发生变形并复位以形成扑翼；或者，所述变形驱动装置设置在所述机身上且能带动所述机身发生变形并复位；

所述飞行器的工作状态包括升降状态和平飞状态，所述固定翼和/或所述机身能通过变形或复位的方式切换所述飞行器的工作状态且能控制所述飞行器平飞的速度。

2.根据权利要求1所述的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，所述固定翼包括第一固定翼和第二固定翼，所述第一固定翼和所述第二固定翼各自均包括不动翼以及活动翼，所述不动翼与机身固定连接，所述活动翼与所述不动翼活动连接；

所述第一固定翼和所述第二固定翼各自的所述活动翼与所述不动翼之间均设置有所述变形驱动装置，所述变形驱动装置通过改变所述活动翼与所述不动翼之间夹角的方式来带动所述固定翼发生变形并复位以形成扑翼。

3.根据权利要求2所述的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，所述第一固定翼和所述第二固定翼分别位于所述机身的两侧。

4.根据权利要求1所述的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，所述固定翼设有至少一个向下的起落支撑凸起；

所述固定翼能变形至展开状态并复位至折叠状态，所述可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器在所述固定翼在折叠状态下降落至地面时所述起落支撑凸起的底部与地面接触并将所述可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器支撑在地面。

5.根据权利要求4所述的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，所述起落支撑凸起的底面为平面或者直棱。

6.根据权利要求1所述的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，所述固定翼包括第一固定翼和第二固定翼，第一固定翼和第二固定翼均与所述机身活动连接，所述变形驱动装置通过改变所述第一固定翼与所述机身之间夹角以及所述第二固定翼与所述机身之间夹角的方式来带动所述固定翼发生变形并复位以形成扑翼。

7.根据权利要求6所述的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，所述第一固定翼和所述第二固定翼均为外侧向上折叠的环状，所述第一固定翼和所述第二固定翼位于机身两侧且分别与所述机身铰接。

8.根据权利要求6所述的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，所述固定翼存在着地区段；所述着地区段位于固定翼上接近机身的位置，且所述着地区段底部为平面或直棱。

9.根据权利要求1所述的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，所述可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器还包括动力装置，所述动力装置分别与所述旋翼的电动机和所述变形驱动装置电连接，所述动力装置能为所述变形驱动装置以及所述旋翼的电动机供电。

10.根据权利要求1-9任一所述的可变形仿生旋翼扑翼固定翼一体飞行器，其特征在于，所述旋翼为共轴双旋翼。