仿生撲翼飛行器的設(shè)計(jì)及氣動(dòng)力分析.pdf

1、撲翼飛行器是一種通過翅翼的拍打運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生升力和推力的新型飛行器。它具有機(jī)動(dòng)性靈活、飛行效率高、隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)，在許多領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是最有發(fā)展空間的微型飛行器。本文基于仿生學(xué)原理，對(duì)自然界飛行生物的飛行機(jī)理、撲翼飛行機(jī)構(gòu)和撲翼氣動(dòng)力特性進(jìn)行了研究，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)研制了撲翼飛行器樣機(jī)和混合驅(qū)動(dòng)樣機(jī)，并完成了樣機(jī)的飛行測(cè)試實(shí)驗(yàn)。具體研究工作如下:
　　首先，對(duì)自然界飛行生物的飛行機(jī)理進(jìn)行了分析研究。從仿生學(xué)的角度，分別對(duì)昆蟲

2、、鳥類和蝙蝠的翅膀構(gòu)造和撲翼運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了分析研究，進(jìn)而分析了自然界飛行生物實(shí)現(xiàn)飛行的高升力機(jī)制。
　　其次，對(duì)撲翼飛行器樣機(jī)的撲翼驅(qū)動(dòng)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。分析現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，在微電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)撲翼飛行器樣機(jī)的撲動(dòng)機(jī)構(gòu)。對(duì)撲動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模和運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，設(shè)計(jì)撲翼機(jī)構(gòu)的尺寸參數(shù)，并利用MATLAB和ADAMS軟件對(duì)撲動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的撲翼機(jī)構(gòu)符合撲翼運(yùn)動(dòng)規(guī)律，具有良好的運(yùn)動(dòng)特征。
　　再次，

3、對(duì)撲翼運(yùn)動(dòng)中翅翼的氣動(dòng)特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究?；诹黧w力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)的理論，根據(jù)撲翼運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，建立了翅翼運(yùn)動(dòng)的二維幾何模型和網(wǎng)格模型。采用壓力速度耦合算法建立湍流黏性模型，運(yùn)用動(dòng)網(wǎng)格方法對(duì)撲翼運(yùn)動(dòng)中翅翼周圍的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到撲翼運(yùn)動(dòng)過程翅翼周圍空氣的壓力分布和速度分布以及翅翼的升阻力特性。結(jié)果表明，翅翼的扭轉(zhuǎn)變形有利于升力和推力的產(chǎn)生，這對(duì)翅翼的設(shè)計(jì)有一定指導(dǎo)意義。
　　最后，對(duì)撲翼飛行器樣機(jī)和混合驅(qū)動(dòng)樣機(jī)進(jìn)行