仿生撲翼微型飛行器(Flapping Wing Micro Aerial Vehicles,FWMAVs)是一類模仿鳥類和昆蟲利用翅翼往復(fù)運動產(chǎn)生力和力矩從而完成前飛、懸停、轉(zhuǎn)彎和倒飛等動作的微型飛行器,因其尺寸小、能夠快速起飛、具有高度機動性和靈活性以及獨特的仿生外形,使得其在軍事及民用方面具有廣泛的應(yīng)用前景,因而近幾十年也成為了航空科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。翅翼是FWMAVs最重要的組成部件之一,它直接影響著飛行器的運動特性,包括升力、推力及力矩的產(chǎn)生。目前撲翼式的微型飛行器的續(xù)航時間都很短,懸停飛行作為必備的一項飛行能力,相較前飛等常規(guī)飛行方式,需要消耗更多的能量。基于此,本文以一款仿蜂鳥撲翼微型飛行器為研究對象,對懸飛下的翅翼進行優(yōu)化設(shè)計研究,主要內(nèi)容如下:(1)類似于昆蟲,FWMAVs的低速和小尺寸使之飛行處于低雷諾數(shù)范圍,采用常規(guī)氣動理論無法解釋其獨特的撲翼飛行機理。首先簡要介紹了運動的翅翼產(chǎn)生升力時需滿足的庫塔條件,引出升力與環(huán)量之間的關(guān)系;然后從定性的角度解釋了低雷諾數(shù)下的運動翅翼產(chǎn)生高升力的非定常氣動機理;進而將翅翼的空間三維運動進行坐標系定義,構(gòu)建預(yù)測氣動力及力矩有足夠精... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

布魯塞爾大學(xué)的仿蜂鳥FWMAV翅翼結(jié)構(gòu)

Robobee[69]2007 3 國大學(xué) FWMAV[70]2007 15 elFly Micro[34]2008 10 大學(xué) FWMAV[71]2009 57.2 her’s FWMAV[72]2010 14.3 特州立大學(xué)[73]2010 20 o Hummingbird[59]2011 16.5 ionicOpter[74]2012 63 lFly Explorer[75]2013 28 tic Hummingbird[76]2013 15 大學(xué) FWMAV[77]2015 20 立大學(xué) FWMAV[78]2015 22 有仿鳥型(bird-inspired)和仿昆蟲型(insect-inspired)兩鳥型飛行器如南京航空航天大學(xué)的撲翼機[79]，都幅度在垂直平面上運動，由于沒有翅翼的旋轉(zhuǎn)運中產(chǎn)生升力，如圖 1-4 所示。

翼上添加一根扭轉(zhuǎn)彈簧來代替這種分布式的柔韌的分布式轉(zhuǎn)動剛度(rotational stiffness)。學(xué)參數(shù)定義反復(fù)拍打的特性使得描述它的運動變得困難，通續(xù)的運動[21, 85]，包括前后拍打運動(sweeping monging motion)和繞翅翼展向軸旋轉(zhuǎn)的俯仰運動(p角來表示：拍打角 、撲動角 、俯仰角 [14, 21]。性坐標系i i ix y z 和翼面坐標系c c cx y z 。如圖 2-7 所一個原點，位于翅翼的基部。ix 軸與翅翼半行程iz 軸垂直于行程平面，而iy 由右手定則確定。翼cy 軸垂直于翼面，cz 軸與翼面平行，翼面坐標系拍打角 為cx 軸在水平面的投影與ix 之間的夾角平面的投影之間的夾角，垂直于水平面和cx 軸的角 。


本文編號：2944854