【摘要】：撲翼機(jī)是一種仿生飛行器。與傳統(tǒng)固定翼飛機(jī)和旋翼機(jī)不同,撲翼機(jī)主要通過(guò)雙翼上下?lián)鋭?dòng)、折疊和扭轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)推進(jìn)與升降,具有較高的靈活性,在機(jī)場(chǎng)和農(nóng)田驅(qū)鳥(niǎo)等方面有較好的發(fā)展前景。目前人們?cè)谘芯績(jī)梢頁(yè)湟頇C(jī)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)兩翼?yè)湟頇C(jī)的機(jī)翼布局和運(yùn)動(dòng)模式單一,導(dǎo)致穩(wěn)定性不夠好,不能持續(xù)高效的產(chǎn)生升力和推力。而四翼?yè)湟頇C(jī)增加了一對(duì)機(jī)翼,改變了機(jī)翼布局,通過(guò)調(diào)整四個(gè)機(jī)翼的運(yùn)動(dòng)模式能夠有效提高穩(wěn)定性,同時(shí)能夠持續(xù)高效的產(chǎn)生升力和推力,因此對(duì)四翼?yè)湟頇C(jī)的研究很有意義。首先,對(duì)比四翼昆蟲(chóng)與鳥(niǎo)類(lèi)的翅膀結(jié)構(gòu)特點(diǎn),總結(jié)四翼昆蟲(chóng)的飛行方式。從渦的基本理論出發(fā),分析撲翼機(jī)在飛行時(shí)的升力機(jī)制,為四翼?yè)湟頇C(jī)運(yùn)動(dòng)方程的定義提供理論依據(jù)。然后,建立兩種四翼?yè)湟頇C(jī)的模型,一種為模仿蜻蜓飛行的仿蜻蜓四翼?yè)湟頇C(jī)運(yùn)動(dòng)模型,另一種為模仿蜜蜂飛行時(shí)機(jī)翼對(duì)拍運(yùn)動(dòng)機(jī)制的對(duì)拍式四翼?yè)湟頇C(jī)運(yùn)動(dòng)模型。在傳統(tǒng)機(jī)翼運(yùn)動(dòng)模式的基礎(chǔ)上加入機(jī)翼繞y軸的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),使得翼尖的運(yùn)動(dòng)軌跡從原本的“?”型變?yōu)椤?”型,建立一個(gè)具有“撲動(dòng)-扭轉(zhuǎn)-偏轉(zhuǎn)”三個(gè)運(yùn)動(dòng)的三維撲翼模型。為了更方便地研究機(jī)翼的柔性形變對(duì)撲翼機(jī)的影響,采用近似柔性思想簡(jiǎn)化機(jī)翼的柔性形變,將機(jī)翼分段并分別定義運(yùn)動(dòng)方程,使機(jī)翼具備一定的柔性。針對(duì)傳統(tǒng)撲翼機(jī)撲動(dòng)區(qū)域相對(duì)于機(jī)身水平面上下對(duì)稱導(dǎo)致升力不足的缺點(diǎn),在新模型中加入撲動(dòng)初始角,改變機(jī)翼?yè)鋭?dòng)時(shí)掃過(guò)機(jī)身水平面上方和機(jī)身水平面下方的區(qū)域,使機(jī)翼位于機(jī)身水平面下方的運(yùn)動(dòng)區(qū)域大于機(jī)身水平面上方,增加正升力。最后,利用CFD軟件對(duì)四翼?yè)湟頇C(jī)模型進(jìn)行數(shù)值模擬。詳細(xì)分析了兩種四翼?yè)湟頇C(jī)的撲動(dòng)初始角、扭轉(zhuǎn)角、撲動(dòng)頻率、風(fēng)速、機(jī)身迎角、機(jī)翼柔性和機(jī)翼相位差在不同取值情況下的推力系數(shù)、升力系數(shù)、平均推力系數(shù)和平均升力系數(shù)的變化規(guī)律,并對(duì)這些規(guī)律進(jìn)行理論解釋。分別從翼展方向的速度云圖、渦流云圖、機(jī)身上表面和下表面的靜壓云圖和整個(gè)機(jī)身附近的等渦圖等方面分析兩種四翼?yè)湟頇C(jī)在撲動(dòng)過(guò)程中機(jī)翼表面流場(chǎng)的變化情況,得出兩種四翼?yè)湟頇C(jī)最佳的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：V211.59
【圖文】：

第一章 緒論意義機(jī)的研究最早可以追溯到春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，根據(jù)《墨子·制作了一只能夠在天上飛三天三夜的喜鵲�！短接庠鴩L試用木頭做鳥(niǎo)，在機(jī)翼上加上羽毛，在機(jī)身內(nèi)設(shè)國(guó)外對(duì)撲翼機(jī)的研究最早可以追溯到十三世紀(jì)中葉，藝和自然的奧秘》中描述了撲翼飛行器是一種依靠器械的飛行器。之后的文藝復(fù)興時(shí)期，藝術(shù)家達(dá)·芬奇繪制圖 1-1 所示。到了 20 世紀(jì)中后期，科學(xué)家們根據(jù)前人翔機(jī)和動(dòng)力撲翼飛行器，直至今日還在斷改進(jìn)和完善。

中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文2 撲翼機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀.1 撲翼機(jī)樣機(jī)研究目前大型撲翼飛行器主要有加拿大 Uoft 制造的 Snowbird 飛行器[6-8]，如圖 1-2 所款飛行器全機(jī)身采用碳纖維材料制造，翼展達(dá)到 32 米的同時(shí)其質(zhì)量?jī)H有 42.6 千靠駕駛員在機(jī)艙內(nèi)不停地蹬腳踏板提供動(dòng)力，帶動(dòng)機(jī)翼?yè)鋭?dòng)實(shí)現(xiàn)飛行。但飛行器汽車(chē)預(yù)先拉動(dòng)助跑后才能飛行，試飛最遠(yuǎn)飛行距離僅為 145 米。

目前大型撲翼飛行器主要有加拿大 Uoft 制造的 Snowbird 飛行器[6-8]，如圖 1-2 所款飛行器全機(jī)身采用碳纖維材料制造，翼展達(dá)到 32 米的同時(shí)其質(zhì)量?jī)H有 42.6 千克靠駕駛員在機(jī)艙內(nèi)不停地蹬腳踏板提供動(dòng)力，帶動(dòng)機(jī)翼?yè)鋭?dòng)實(shí)現(xiàn)飛行。但飛行器需汽車(chē)預(yù)先拉動(dòng)助跑后才能飛行，試飛最遠(yuǎn)飛行距離僅為 145 米。圖 1-2 Uoft 研制的 Snowbird同時(shí) Uoft 還研制了采用活塞發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的撲翼機(jī)，如圖 1-3 所示。該撲翼機(jī)功率8 千瓦，通過(guò)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)機(jī)翼?yè)鋭?dòng)。但是由于活塞發(fā)動(dòng)機(jī)大幅度增加了機(jī)身重量致三次試飛試驗(yàn)都未能完成完整飛行。

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5 賀雪晨;周超英;汪超;;微型仿生撲翼機(jī)控制器設(shè)計(jì)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2018年16期

6 ;飛機(jī)是誰(shuí)發(fā)明的?[J];少兒科學(xué)周刊(少年版);2019年02期

7 胡超;武錦鑫;;一種仿鳥(niǎo)撲翼飛行器的設(shè)計(jì)研究[J];現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備;2019年07期

8 修星晨;朱洪俊;謝鐸;孫智勇;;基于MATLAB與ADAMS對(duì)撲翼機(jī)構(gòu)優(yōu)化仿真分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2017年S1期

9 田培培;金曉怡;黃立新;邢亞飛;朱建柳;;基于LabVIEW的微撲翼機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2018年02期

10 楊永剛;謝友增;;基于FLUENT的仿生撲翼機(jī)翅翼氣動(dòng)力分析[J];機(jī)床與液壓;2015年15期

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本文編號(hào)：2781272