本發(fā)明屬于飛行器，具體涉及一種可彈射起跳且具有掃掠-扭轉機構的撲翼飛行器。

背景技術：

1、撲翼飛行器是一種模仿昆蟲、鳥類或蝙蝠飛行基于仿生學設計的飛行器，其具備飛行效率高、飛行靈活、隱蔽性好等優(yōu)點；在低雷諾數下，撲翼飛行的方式相比傳統的固定翼飛行或旋翼飛行方式能夠獲得更高的能量利用率和更佳的氣動性能；近年來，隨著航空航天技術和低空經濟的快速發(fā)展，撲翼飛行器在民用及軍用領域均有著廣闊的應用，已被廣泛應用于飛行表演、偵查、測繪等領域。

2、目前，現有撲翼飛行器大部分都采用電機驅動單段式撲翼，通過簡單的上下撲動產生飛行所需的升力，相同撲動頻率下單段式的撲翼撲動方式無法提供足夠的升力，除飛行器本身結構及其控制系統外能夠負載的有效質量很小；此外，單段式撲翼飛行器在爬升和加速前進的性能上也并不突出；現有撲翼飛行器大多需使用者手持拋擲起飛，且降落大多為硬著陸，硬著陸后無法自主起飛。

3、綜上，現有的撲翼飛行器急需一種可以輔助飛行器自主起飛、降落后再起飛的裝置，此外還普遍存在爬升和加速前進的響應慢以及因撲翼撲動提供升力有限而使飛行器有效負載較小、續(xù)航能力不足等直接影響飛行器性能的問題。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決目前大部分撲翼飛行器存在的爬升和加速前進響應慢以及因撲翼撲動提供升力有限而使飛行器有效負載較小、續(xù)航能力不足等性能問題，而提供一種可彈射起跳自主起飛、降落后再起飛的具有掃掠-扭轉機構的撲翼飛行器。

2、一種可彈射起跳且具有掃掠-扭轉機構的撲翼飛行器，包括：

3、機身骨架1、左右撲翼2、被動扭轉機構3、掃掠機構4、傳動撲動機構6、尾舵7；

4、所述的傳動撲動機構6帶動對稱軸接于機身骨架1的撲翼搖套上下擺動，左右撲翼2上下撲動；

5、被動扭轉機構3設在撲翼搖套和撲翼之間；

6、所述被動扭轉機構3包括：支撐架30、扭轉支架31、翼根轉桿32、直線式彈性伸縮件33、過渡連接軸37、扭轉連桿38、2個緩沖限位柱39；

7、所述的支撐架30內設內固定套30a，外設上支臺30b，內固定套30a與撲翼搖套外端固接；

8、所述的扭轉支架31設于支撐架30的上支臺30b上；

9、扭轉支架31頂部前、后固接2個緩沖限位柱39，位于上支臺30b上方處設有翼根轉桿軸孔，翼根轉桿軸孔上方設有扭轉連桿轉軸；

10、所述的翼根轉桿32內設方臺32a，外設外連接套32b，外連接套32b與撲翼根部固接；

11、所述的直線式彈性伸縮件33包括滑套34、彈簧35、滑桿36，所述滑桿36與滑套34滑動配合，二者間設有壓縮狀態(tài)的彈簧35；

12、所述的翼根轉桿32與扭轉支架31的翼根轉桿軸孔軸接，其內側方臺32a固接于直線式彈性伸縮件33中滑套34的方槽34b內；

13、所述扭轉連桿38下端通過扭轉連桿轉軸與扭轉支架31軸接，其上端通過過渡連接軸37與滑桿36頂端軸接。

14、所述的扭轉支架31下部設有掃掠軸，掃掠軸向下穿過上支臺30b，并與其軸接；所述掃掠機構4的掃掠舵機40固定在支撐架30上，其輸出軸固接扇形齒輪舵臂41；所述掃掠軸下端固接掃掠齒輪42，扇形齒輪舵臂41與掃掠齒輪42相嚙合，掃掠舵機40驅動掃掠軸轉動。

15、飛行器的機身中部還設有彈射起跳機構5，其包括中間支架50及其左右兩側對稱的左彈射起跳腿51和右彈射起跳腿52；

16、所述左彈射起跳腿51包括髖關節(jié)內傳動部53、髖關節(jié)外轉動儲能部54、大腿支撐連桿54d、同步帶輪機構55、踝關節(jié)56、小腿支撐連桿56e和彈性儲能腳57；

17、所述左彈射起跳腿51的髖關節(jié)內傳動部53、髖關節(jié)外轉動儲能部54分別位于內、外兩側，二者間通過髖關節(jié)內傳動部53的髖關節(jié)轉動伺服電機53c控制相對轉動；

18、所述髖關節(jié)外轉動儲能部54通過大腿支撐連桿54d與踝關節(jié)56的踝關節(jié)支撐件56a相連；

19、所述踝關節(jié)56還包括踝關節(jié)轉軸56b、踝關節(jié)轉動件56c和踝關節(jié)儲能扭簧56d，所述踝關節(jié)轉軸56b的一端與踝關節(jié)轉動件56c固接，中部與踝關節(jié)支撐件56a軸接，另一端與同步帶輪機構55的踝關節(jié)同步輪55c固接；

20、所述同步帶輪機構55的髖關節(jié)同步輪55a由髖關節(jié)外轉動儲能部54的髖關節(jié)儲能伺服電機54b驅動，所述踝關節(jié)同步輪55c與髖關節(jié)同步輪55a間通過同步帶55b傳動連接；

21、所述踝關節(jié)儲能扭簧56d套設在踝關節(jié)轉軸56b上，且其兩端分別與踝關節(jié)支撐件56a、踝關節(jié)轉動件56c固接；踝關節(jié)儲能扭簧56d處于自然狀態(tài)時，所述大腿支撐連桿54d與小腿支撐連桿56e空間上平行，左彈射起跳腿51處于伸直狀態(tài)；

22、所述踝關節(jié)轉動件56c下側通過小腿支撐連桿56e與彈性儲能腳57的腳底板57a上的斜連接臺57b相連；

23、所述彈性儲能腳57還包括趾關節(jié)儲能扭簧58和趾關節(jié)轉板59a，所述腳底板57a與趾關節(jié)轉板59a兩側軸接，二者間設有趾關節(jié)儲能扭簧58；所述趾關節(jié)儲能扭簧58處于自然狀態(tài)時，腳底板57a與趾關節(jié)轉板59a處于同一水平位置。

24、所述被動扭轉機構3的扭轉連桿38前端固接儲能彈性繩ⅰ38a，后端固接儲能彈性繩ⅱ38b；儲能彈性繩ⅰ38a、儲能彈性繩ⅱ38b的另一端分別與扭轉支架31的前、后兩端固接；當扭轉連桿38位于前、后緩沖限位柱39正中間位置時，儲能彈性繩ⅰ38a和儲能彈性繩ⅱ38b均處于未被拉伸狀態(tài)。

25、所述左彈射起跳腿51的髖關節(jié)內傳動部53包括髖關節(jié)轉動伺服電機53c、髖關節(jié)轉動減速器53d，所述髖關節(jié)轉動伺服電機53c經髖關節(jié)轉動減速器53d驅動髖關節(jié)外轉動儲能部54轉動，所述髖關節(jié)外轉動儲能部54包括髖關節(jié)儲能伺服電機54b、髖關節(jié)儲能減速器54c，所述髖關節(jié)儲能伺服電機54b經髖關節(jié)儲能減速器54c驅動髖關節(jié)同步輪55a轉動。

26、所述左右撲翼2包括左撲翼21和右撲翼22，二者結構相同；所述左撲翼21由撲翼翅脈骨架21a和撲翼翅脈翼膜21b組成；撲翼撲動時因流固耦合致撲翼及翼根轉桿32扭轉，并帶動直線式彈性伸縮件33及扭轉連桿38一同轉動，記翼根轉桿32、扭轉連桿38與扭轉支架31的轉軸分別為、，扭轉連桿38與前、后緩沖限位柱39相接分別為穩(wěn)態(tài)位置ⅰ、穩(wěn)態(tài)位置ⅱ；位于兩個穩(wěn)態(tài)位置時，彈性伸縮件33與扭轉連桿38共同轉軸的位置分別記和，撲翼平面所在位置分別記和，∠為撲翼在兩個穩(wěn)態(tài)位置間的扭轉角，故有：。

27、所述傳動撲動機構6由驅動電機60驅動，所述驅動電機60固接于機身骨架1的主支板10上；所述傳動撲動機構6的左、右動力輪盤對稱同步圓周轉動，通過左球頭拉桿67a、右球頭拉桿67b分別帶動左撲翼搖套20a、右撲翼搖套20b上下擺動，進而實現左撲翼21和右撲翼22的對稱同步撲動。

28、所述尾舵7包括尾舵支架70、3個方向舵控制舵機、垂直方向舵72、左水平方向舵74、右水平方向舵76，所述3個方向舵控制舵機固接于尾舵支架70上，并分別驅動垂直方向舵72、左水平方向舵74和右水平方向舵76轉動。

29、本發(fā)明提供了一種可彈射起跳且具有掃掠-扭轉機構的撲翼飛行器，屬于飛行器技術領域，它包括：機身骨架、左右撲翼、被動扭轉機構、掃掠機構、彈射起跳機構、傳動撲動機構和尾舵，其中：所述左右撲翼根部處設有被動扭轉機構和掃掠機構，彈射起跳機構設于機身中部，從上至下依次設有髖關節(jié)、大腿、踝關節(jié)、小腿、腳部及趾關節(jié)，所述髖關節(jié)內外兩側由伺服電機控制相對轉動，踝關節(jié)和趾關節(jié)處均設有彈性儲能扭簧，髖關節(jié)外側和踝關節(jié)外側間設有同步帶輪及其驅動機構控制大腿與小腿間的相對轉動，進行彈射起跳的儲能。綜上，該飛行器可進行彈射起跳飛行，且撲翼撲動過程中可進行被動扭轉和掃掠運動，有助于撲翼升力及飛行器整體有效載荷的提高。

30、綜上，本發(fā)明與現有技術相比，具有的有益效果及優(yōu)點如下：

31、本發(fā)明撲翼飛行器左右撲翼根部設有被動扭轉機構，雙翼上下撲動過程中通過流固耦合作用、儲能彈性繩儲能的釋放及機構運動慣性可實現左右撲翼的被動扭轉，提高撲翼在一個撲動周期內的平均升力，有助于飛行器有效載荷的提高；

32、本發(fā)明撲翼飛行器左右被動扭轉機構的下側設有掃掠機構可與被動扭轉機構進行運動耦合，下撲階段向前掃掠，此階段與普通的可掃掠飛行器無異；上撲階段向后掃掠，即撲翼在被動扭轉狀態(tài)下進行向后掃掠，這將提高飛行器此階段的推力，可實現飛行器的快速爬升和加速前進；

33、本發(fā)明的撲翼飛行器機身中部設有彈射起跳機構，從上至下依次設有髖關節(jié)、大腿、踝關節(jié)、小腿、腳部及趾關節(jié)，踝關節(jié)和趾關節(jié)處均設有彈性儲能扭簧；可實現撲翼飛行器的自主起飛（無需手持）和降落后的再起飛，該功能可用于飛行器執(zhí)行偵查等任務時緊急情況的降落和再起飛。