一种循环变距扑翼机构及其应用的制作方法

本发明涉及动力装置，具体涉及一种循环变距扑翼机构及其应用。

背景技术：

1、在现有的开放式飞行器升力装置中，能够产生升力的结构包括旋翼、螺旋桨、扑翼和滚翼(摆线桨)等。其中旋翼、螺旋桨和滚翼产生升力的原理相同，主要通过小迎角产生与运动方向垂直的作用力形成推力，但是大部分动力都被用于推动空气无效旋转或摩擦消耗，导致有效推力产生的范围小，例如现有的滚翼仅能在约1/2的圆周运动轨迹范围内产生有效推力，所以相比于扑翼机构，现有的旋翼、螺旋桨和滚翼机构的气动效率低、噪音大，而现有的扑翼结构包括往复运动机构、折叠翼面、柔性翼面，动量损失高、易产生结构疲劳，且多个扑翼需要多个往复运动机构进行控制，整体结构较为复杂笨重、不适用于大型或重型化的飞行器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种循环变距扑翼机构及其应用，实现多面扑翼的循环变距控制的同时，具有更高的气动效率和控制灵活性，结构材料要求低、噪音控制能力强。

2、本发明的目的通过以下技术方案来实现：

3、一种循环变距扑翼机构，包括中心轴、旋臂、偏心轴、扑翼和变距连杆，旋臂转动套设于中心轴上，旋臂四周以中心轴为中心圆周阵列有多个力臂，偏心轴固定于中心轴一端，偏心轴的轴心线与中心轴的轴心线并行且不共线，力臂远离中心轴的一端转动设有扑翼，偏心轴上设有与扑翼一一对应的变距连杆，变距连杆一端与偏心轴转动连接，变距连杆另一端与对应的扑翼转动连接。

4、进一步地，中心轴一端固定有中心盘，偏心轴固定于中心盘上。

5、进一步地，力臂远离中心轴的一端转动设有底座，扑翼固定于底座上，变距连杆与底座转动连接。

6、进一步地，循环变距扑翼机构的最优工作效率满足公式0.9<(l1+l4)/(l2+l3)<1、0.95<(l3+l4)/l1<1.1以及l2/l1<0.35，式中，l1为底座在力臂上的转动中心与中心轴的轴心线之间的距离，l2为底座在力臂上的转动中心与变距连杆在底座上的转动中心之间的距离，l3为变距连杆两端的转动中心之间的距离，l4为偏心轴的轴心线与中心轴的轴心线之间的距离。

7、进一步地，本发明提供了一种上述循环变距扑翼机构在飞行器上的应用，飞行器两侧沿飞行器的飞行方向均设有多个循环变距扑翼机构，循环变距扑翼机构的中心轴的轴心线平行于飞行器的飞行方向，飞行器两侧的多个循环变距扑翼机构一一对应，对应的两个循环变距扑翼机构对称设于飞行器两侧且旋臂的旋转方向相反。

8、进一步地，本发明还提供了另一种上述循环变距扑翼机构在飞行器上的应用，飞行器两侧沿飞行器的飞行方向均设有多个循环变距扑翼机构，循环变距扑翼机构的中心轴的轴心线垂直于飞行器的飞行方向，飞行器两侧的多个循环变距扑翼机构一一对应，对应的两个循环变距扑翼机构对称设于飞行器两侧且旋臂的旋转方向相同。

9、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

10、1、本发明通过双曲柄连杆结构取代普通仿生扑翼的曲柄摇杆机构，实现了多面扑翼的循环变距控制，同时结合了扑翼的高效率和变距旋翼的控制灵活性，比仿生扑翼、传统旋翼、滚翼(摆线桨)等结构设计效率高效、更安静、更灵活。

11、2、本发明去除了常规仿生扑翼结构中的往复运动机构、折叠翼面、柔性翼面，整体结构动量损失少、不易产生疲劳、简单可靠，对扑翼的材料要求低，可满足飞行器大型化、重型化的需求。

12、3、本发明通过仿真对循环变距扑翼机构的相关尺寸参数进行了优化设计，使得整体结构能够达到最优的工作效率，实现多面扑翼产生的涡流正向激励，提供额外推力或减少阻力。

技术特征：

1.一种循环变距扑翼机构，其特征在于：包括中心轴(1)、旋臂(2)、偏心轴(3)、扑翼(4)和变距连杆(5)，旋臂(2)转动套设于中心轴(1)上，旋臂(2)四周以中心轴(1)为中心圆周阵列有多个力臂(6)，偏心轴(3)固定于中心轴(1)一端，偏心轴(3)的轴心线与中心轴(1)的轴心线并行且不共线，力臂(6)远离中心轴(1)的一端转动设有扑翼(4)，偏心轴(3)上设有与扑翼(4)一一对应的变距连杆(5)，变距连杆(5)一端与偏心轴(3)转动连接，变距连杆(5)另一端与对应的扑翼(4)转动连接。

2.根据权利要求1所述的循环变距扑翼机构，其特征在于：中心轴(1)一端固定有中心盘(7)，偏心轴(3)固定于中心盘(7)上。

3.根据权利要求1所述的循环变距扑翼机构，其特征在于：力臂(6)远离中心轴(1)的一端转动设有底座(8)，扑翼(4)固定于底座(8)上，变距连杆(5)与底座(8)转动连接。

4.根据权利要求1所述的循环变距扑翼机构，其特征在于：循环变距扑翼机构的最优工作效率满足公式0.9<(l1+l4)/(l2+l3)<1、0.95<(l3+l4)/l1<1.1以及l2/l1<0.35；式中，l1为底座(8)在力臂(6)上的转动中心与中心轴(1)的轴心线之间的距离，l2为底座(8)在力臂(6)上的转动中心与变距连杆(5)在底座(8)上的转动中心之间的距离，l3为变距连杆(5)两端的转动中心之间的距离，l4为偏心轴(3)的轴心线与中心轴(1)的轴心线之间的距离。

5.一种如权利要求1-4任一所述的循环变距扑翼机构在飞行器上的应用，其特征在于：飞行器两侧沿飞行器的飞行方向均设有多个循环变距扑翼机构，循环变距扑翼机构的中心轴(1)的轴心线平行于飞行器的飞行方向，飞行器两侧的多个循环变距扑翼机构一一对应，对应的两个循环变距扑翼机构对称设于飞行器两侧且旋臂(2)的旋转方向相反。

6.一种如权利要求1-4任一所述的循环变距扑翼机构在飞行器上的应用，其特征在于：飞行器两侧沿飞行器的飞行方向均设有多个循环变距扑翼机构，循环变距扑翼机构的中心轴(1)的轴心线垂直于飞行器的飞行方向，飞行器两侧的多个循环变距扑翼机构一一对应，对应的两个循环变距扑翼机构对称设于飞行器两侧且旋臂(2)的旋转方向相同。

技术总结本发明涉及一种循环变距扑翼机构及其应用，循环变距扑翼机构包括中心轴、旋臂、偏心轴、扑翼和变距连杆，旋臂转动套设于中心轴上，旋臂四周以中心轴为中心圆周阵列有多个力臂，偏心轴固定于中心轴一端，偏心轴的轴心线与中心轴的轴心线并行且不共线，力臂远离中心轴的一端转动设有扑翼，偏心轴上设有与扑翼一一对应的变距连杆，变距连杆一端与偏心轴转动连接，变距连杆另一端与对应的扑翼转动连接。本发明的有益效果在于：实现多面扑翼的循环变距控制的同时，具有更高的气动效率和控制灵活性，结构材料要求低、噪音控制能力强。技术研发人员：彭松受保护的技术使用者：彭松技术研发日：技术公布日：2024/6/18