在所有飛行模式中,撲翼飛行模式具有其特殊優(yōu)點:翅膀撲動過程,同時提供升力和推力,翅膀運動可以完美的把升力和推力結(jié)合在一起,能量利用率高。鳥類飛行時可以感知周圍空氣氣流方向,利用上升氣流,實現(xiàn)滑翔飛翔。仿生撲翼飛行器設(shè)計靈感來自于大自然飛行生物采用的飛行方式,需要輕質(zhì)強度高材料、微型機電控制系統(tǒng)、靈活可靠的撲動機構(gòu)等多學科知識結(jié)合一體飛行器。因為仿生撲翼飛行器隱蔽性能好、可以小范圍起飛降落、在軍用和民用方面都有一定商業(yè)價值。所以本論文利用仿生學知識,設(shè)計一款單關(guān)節(jié)撲動的仿生撲翼機。首先,通過查閱仿生撲翼飛行器研究相關(guān)論文資料,對仿生撲翼飛行器設(shè)計研發(fā)具有一定整體概念,同時了解到仿生撲翼飛行器在國內(nèi)外發(fā)展所達到的技術(shù)程度。根據(jù)文獻調(diào)研,發(fā)現(xiàn)仿生撲翼機設(shè)計具有一定挑戰(zhàn)性,初步確定整片論文設(shè)計研究內(nèi)容。然后,結(jié)合生物仿生學知識,以自然界飛行鳥類為仿生設(shè)計藍本,剖析其可以飛行的奧秘。經(jīng)過對比,總結(jié)出鳥類其自身身體構(gòu)造特點使其具有靈活的飛行本領(lǐng)。同時為論文后期開展仿生撲翼機設(shè)計提供減重、減阻、增升等一些方法參考。其次,本論文針對小體積的仿生撲翼機開展設(shè)計工作,以鴿子為參考設(shè)計藍本。在整個仿生撲翼機設(shè)計開發(fā)中,主要內(nèi)容有:雙翅撲動機構(gòu)的設(shè)計、齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計、尾翼控制系統(tǒng)設(shè)計、航電控制系統(tǒng)設(shè)計和整體蒙皮外觀設(shè)計。對該仿生撲翼機重要撲動機構(gòu)建立的數(shù)學運動學方程模型,用ADAMS虛擬樣機仿真軟件對其進行仿真分析。最后,利用上面設(shè)計結(jié)果,整體裝配仿生撲翼機三維數(shù)模,并對該撲翼機進行渲染設(shè)計和相關(guān)重要零件繪制加工CAD圖。
【學位單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：V276
【部分圖文】：

圖 1-1 微型蝙蝠撲翼機——MicrobatFig 1-1 Miniature Bat Flapping Wing ircraft——Microbat國外的專家詳細分析自然界飛行生物發(fā)現(xiàn)：昆蟲在上下?lián)鋭与p翅的時候均可以產(chǎn)生升力，即可讓其具有空中懸停的特點。自然界所有可以持續(xù)飛行的物種中，能夠?qū)崿F(xiàn)懸停不動飛行的只有昆蟲和蜂鳥（其他鳥兒不能懸停）。自然界的昆蟲可以實現(xiàn)懸停飛行主要是其產(chǎn)生的升力在雙翅的撲動過程都可以產(chǎn)生，即上下?lián)鋭映岚蚋鳟a(chǎn)生一半的升力。鳥類運動中只有在雙翅向下?lián)鋭硬女a(chǎn)生向上的正升力，當雙翅向上運動產(chǎn)生向下的負升力，不利于其滯空飛行。為啥鳥類和昆蟲的飛行產(chǎn)生升力的機制會有這么大的差異，其產(chǎn)生差異的原因為：飛鳥的雙翅往復上下運動時候，雙翅不會產(chǎn)生強烈的扭轉(zhuǎn)，而昆蟲的雙翅往復上下運動時，撲動到上下極限位置，雙翅產(chǎn)生強烈的扭轉(zhuǎn)變形，使雙翅的迎風面不變，即可持續(xù)產(chǎn)生升力。因為昆蟲飛行具有其特殊優(yōu)勢，美國一所大學的研究學者設(shè)計開發(fā)了一款小巧仿生撲翼機“Entomopters”。該飛行器利用化學反應(yīng)產(chǎn)生能量提供飛行的動力，飛行時可懸停。由于其動力源采用化學肌肉，可以減小很多結(jié)構(gòu)空間，使得“Entomopter”結(jié)構(gòu)緊湊，并有較高的能量釋放率[12、13]。如圖 1-2 所示為微型仿生撲翼機“Entomopters”樣機模型，因為前緣渦效應(yīng)，當快速撲動雙翅時，可

Fig 1-1 Miniature Bat Flapping Wing ircraft——Microbat國外的專家詳細分析自然界飛行生物發(fā)現(xiàn)：昆蟲在上下?lián)鋭与p翅的時候均可升力，即可讓其具有空中懸停的特點。自然界所有可以持續(xù)飛行的物種中，能夠停不動飛行的只有昆蟲和蜂鳥（其他鳥兒不能懸停）。自然界的昆蟲可以實現(xiàn)懸主要是其產(chǎn)生的升力在雙翅的撲動過程都可以產(chǎn)生，即上下?lián)鋭映岚蚋鳟a(chǎn)生一力。鳥類運動中只有在雙翅向下?lián)鋭硬女a(chǎn)生向上的正升力，當雙翅向上運動產(chǎn)的負升力，不利于其滯空飛行。為啥鳥類和昆蟲的飛行產(chǎn)生升力的機制會有這差異，其產(chǎn)生差異的原因為：飛鳥的雙翅往復上下運動時候，雙翅不會產(chǎn)生強烈，而昆蟲的雙翅往復上下運動時，撲動到上下極限位置，雙翅產(chǎn)生強烈的扭轉(zhuǎn)變雙翅的迎風面不變，即可持續(xù)產(chǎn)生升力。因為昆蟲飛行具有其特殊優(yōu)勢，美國一的研究學者設(shè)計開發(fā)了一款小巧仿生撲翼機“Entomopters”。該飛行器利用化學生能量提供飛行的動力，飛行時可懸停。由于其動力源采用化學肌肉，可以減小構(gòu)空間，使得“Entomopter”結(jié)構(gòu)緊湊，并有較高的能量釋放率[12、13]。如圖 1-2 微型仿生撲翼機“Entomopters”樣機模型，因為前緣渦效應(yīng)，當快速撲動雙翅時產(chǎn)生高升力，所以研究學者打算把該仿生撲翼機在空氣稀薄的火星表面飛行。

聰明鳥
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本文編號：2867143