撲翼結(jié)構(gòu)的仿生飛行器研究.pdf

1、仿生撲翼飛行器是結(jié)合仿生學(xué)及微機(jī)械為一體的新型飛行器，能夠通過(guò)撲動(dòng)的方式完成復(fù)雜飛行動(dòng)作。相比于傳統(tǒng)的固定翼及旋翼飛行器，因其體積小、重量輕、隱蔽性好等特點(diǎn)在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域都具有更加廣泛應(yīng)用前景。論文針對(duì)設(shè)計(jì)新型撲翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)鳥類及昆蟲飛行機(jī)理、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、微尺寸氣動(dòng)特性分析及實(shí)驗(yàn)室樣機(jī)制作進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　通過(guò)研究鳥類及昆蟲飛行獲取高升力的方法，推測(cè)出撲翼飛行器獲取高升力的機(jī)制。分析了鳥類翅膀結(jié)構(gòu)與氣動(dòng)布局，在一個(gè)撲動(dòng)

2、周期內(nèi)不同時(shí)刻翅膀主要運(yùn)動(dòng)形式。對(duì)昆蟲在飛行時(shí)所運(yùn)用的拍合效應(yīng)、前緣渦吸附效應(yīng)、翅膀翻轉(zhuǎn)效應(yīng)及尾流捕獲效應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)分析，將所得的理論結(jié)果應(yīng)用到后續(xù)的仿生撲翼飛行器設(shè)計(jì)中。
　　撲翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是設(shè)計(jì)的核心部分，通過(guò)對(duì)比3種不同撲翼驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，確定新型二維驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)撲翼的上下?lián)鋭?dòng)及扭轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)飛行器設(shè)計(jì)要求對(duì)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)特性分析，運(yùn)用作圖法與數(shù)值分析結(jié)合的方法計(jì)算出新型驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)曲柄、連桿及滑塊行程等尺寸參數(shù)與位置關(guān)系，建立相關(guān)三

3、維模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，仿真結(jié)果顯示該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)干涉情況，滿足設(shè)計(jì)要求。
　　以昆蟲撲翼式飛行方式為基礎(chǔ)，應(yīng)用Fluent軟件針對(duì)所選擇的特定撲翼翼型建立二維流場(chǎng)模型，分析不同撲動(dòng)幅值、扭轉(zhuǎn)角及來(lái)流速度對(duì)仿生飛行器氣動(dòng)特性的影響。分析結(jié)果顯示撲翼飛行在較大撲動(dòng)幅值下能產(chǎn)生更大升力；推力隨扭轉(zhuǎn)角的增大成正比例增加但升力沒(méi)有明顯變化；來(lái)流速度的增加使得機(jī)翼后緣形成紊亂渦街，影響推力產(chǎn)生。同時(shí)驗(yàn)證撲翼式飛行通過(guò)產(chǎn)生前緣渦來(lái)獲取大升力