扑翼机飞行器弹簧蓄能装置及其蓄能方法与流程

本发明涉及飞行器领域，具体是一种扑翼机飞行器弹簧蓄能装置及其蓄能方法。

背景技术：

目前大部分扑翼飞行器是利用齿轮传动，将机械能传递到机翼，使机翼扑动产生推力和升力，保证飞机飞行。传动齿轮联动机翼，带动机翼进行上扑与下扑循环运动，产生持续的动力。齿轮在带动机翼下扑时是主要的动力输出过程，产生充足的推力和升力，上扑过程是恢复行程，为下一个下扑做功行程做准备动作。所以扑翼飞行器每一个扑动周期功率输出是波动的。扑翼飞行器是模仿了鸟类的飞行动作，而鸟类的每个部分的肌肉所负责的功能是不同的，鸟类的胸肌是最健壮的肌肉，主要负责翅膀的向下扑动，而翅膀上的小肌肉群是负责翅膀上扑做恢复动作的。而当下的扑翼飞机主要靠单一的动力带动齿轮联动机翼上下扑动，所以能量效率远远低于鸟类飞行，同时机械零件寿命也因为负载的波动大大缩减。由于扑翼飞行器机翼下扑行程负载远大于上扑行程，所以在机翼下扑时，电机会在上扑转下扑的瞬间明显的减速，齿轮受载急剧增加很容易造成齿轮跳齿的情况，很容易造成单个齿面的损坏和机翼姿态的不对称，最后导致坠机事故。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种扑翼机飞行器弹簧蓄能装置，可以提高扑翼飞行器的能量相率，并且平衡每个扑动周期电机功率输出与齿轮齿面载荷，延长使用寿命。

本发明提供了一种扑翼机飞行器弹簧蓄能装置，包括位于机身中部的机架框，机架框中穿入有若干机身纵梁，机架框两侧上方通过活动摇臂连接机翼结构，机架框内部设置有控制机翼结构运动的动力齿轮，动力齿轮两侧的传动杆分别与该侧的机架框以及活动摇臂铰接，该铰接点记为机翼活动铰接点。同侧的机翼活动铰接点与机身侧下方的纵梁之间设置有二型弹簧，二型弹簧两端分别与机翼活动铰接点以及机身侧下方的纵梁铰接；机翼活动铰接点与机身中央的纵梁之间设置有一型弹簧，一型弹簧两端分别与机翼活动铰接点以及机身中央的纵梁铰接；机身侧下方的纵梁以及机身中央的纵梁之间设置有一型弹簧，一型弹簧分别与两端的纵梁铰接。

进一步改进，所述的机翼结构位于最高点时，一型弹簧和二型弹簧均达到最大拉伸状态，机翼结构下扑时弹簧释放能量，上扑时弹簧积蓄能量，机翼结构位于最低点时，一型弹簧和二型弹簧处于自然状态。

本发明还提供了一种翼机飞行器弹簧蓄能装置的蓄能方法，包括以下步骤：

1）机翼结构位于最高点时，弹簧达到最大拉伸状态；

2）机翼结构向下扑动时，一型弹簧和二型弹簧积蓄的弹性势能释放，辅助电机做功；一型弹簧此时的拉力方向与传动齿轮上的传动杆所受载荷方向相反，机翼上的负载会通过连接齿轮的传动杆作用在齿轮上，将齿轮向齿轮啮合相反的方向拉开，使齿轮啮合出现松动，容易造成跳齿或者断齿的情况。而一型弹簧的拉力方向克服一部分机翼传递给齿轮的力，保证齿轮的传动平稳，减少下扑齿轮齿面载荷。

3）机翼结构位于最低点时，一型弹簧和二型弹簧处于自然状态；

4）机翼结构向上扑动时，一型弹簧和二型弹簧积蓄弹性势能。

本发明有益效果在于：

1、可以提高扑翼飞行器的能量相率，增加机翼下扑的动能。

2、平衡每个扑动周期电机功率输出与齿轮齿面载荷，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明中机翼结构位于最高点时结构示意图。

图3为本发明中机翼结构位于最低点时结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明提供了一种扑翼机飞行器弹簧蓄能装置，结构如图1所示，包括位于机身中部的机架框1，机架框中穿入有若干机身纵梁，机架框两侧上方通过活动摇臂4连接机翼结构5，机架框内部设置有控制机翼结构运动的动力齿轮，动力齿轮两侧的传动杆分别与该侧的机架框以及活动摇臂铰接，该铰接点记为机翼活动铰接点6。同侧的机翼活动铰接点与机身侧下方的纵梁3之间设置有二型弹簧8，二型弹簧8两端分别与机翼活动铰接点以及机身侧下方的纵梁3铰接；机翼活动铰接点6与机身中央的纵梁2之间设置有一型弹簧7，一型弹簧7两端分别与机翼活动铰接点6以及机身中央的纵梁2铰接；机身侧下方的纵梁3以及机身中央的纵梁2之间设置有一型弹簧7，一型弹簧7分别与两端的纵梁铰接。

进一步改进，所述的机翼结构位于最高点时，一型弹簧和二型弹簧均达到最大拉伸状态，机翼结构下扑时弹簧释放能量，上扑时弹簧积蓄能量，机翼结构位于最低点时，一型弹簧和二型弹簧处于自然状态。

本发明还提供了一种翼机飞行器弹簧蓄能装置的蓄能方法，包括以下步骤：

1）机翼结构位于最高点时，如图2所示，弹簧达到最大拉伸状态；

2）机翼结构向下扑动时，一型弹簧和二型弹簧积蓄的弹性势能释放，辅助电机做功；一型弹簧此时的拉力方向与传动齿轮上的传动杆所受载荷方向相反，机翼上的负载会通过连接齿轮的传动杆作用在齿轮上，将齿轮向齿轮啮合相反的方向拉开，使齿轮啮合出现松动，容易造成跳齿或者断齿的情况。而一型弹簧的拉力方向克服一部分机翼传递给齿轮的力，保证齿轮的传动平稳，减少下扑齿轮齿面载荷。

3）机翼结构位于最低点时，如图3所示，一型弹簧和二型弹簧处于自然状态；

4）机翼结构向上扑动时，一型弹簧和二型弹簧积蓄弹性势能。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。