近年來,建立鳥類空氣動力學模型是學術(shù)界的重要研究課題。鴿子作為撲翼飛行鳥類的代表,良好的歸巢性方便了研究,但由于鴿子飛行動作復雜,很難通過傳感器在體采集自由飛行狀態(tài)下鴿子的翅膀受力。本文通過對單根飛羽根部形變數(shù)據(jù)的測量預估其受到的力,其結(jié)果可以用于估計鴿子翅膀在飛行過程中的受力。本文以鴿子為實驗對象,以應變片為傳感器設計了一套應用于活體鴿子的飛行中羽軸根部形變采集與參考點法向力分析的實驗方法。制作了一種鴿子可背載的傳感設備,具有GPS實時定位,陀螺儀加速度傳感器實時飛行姿態(tài)解算,經(jīng)放大后的應變片電壓數(shù)據(jù)采集與使用TF卡的各數(shù)據(jù)實時記錄的功能,全模塊重量總計19.6g,尺寸大小27mm×48mm×20mm。本文對樣本飛羽的形貌數(shù)據(jù)進行了測量與統(tǒng)計,通過兩點實驗計算其抗彎強度,不同飛羽之間的強度會有所差異,需要對不同飛羽的根部形變和受力關(guān)系分別進行分析。通過飛羽砝碼掛載實驗總結(jié)了一套應變片電壓-參考點法向力的轉(zhuǎn)換方法,針對鴿子的日�；顒釉O計了室內(nèi)理想條件與室外環(huán)境測試。總結(jié)了一套在活鴿子羽軸根部粘貼應變片的方法,設計了兩種有效避免鴿子啄咬應變片及其連線的頭套。本文為了得到飛行過程中的環(huán)境信... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鳥類的撲翼飛行[3]

鳥類可以在空中完成諸如轉(zhuǎn)彎、俯沖、后退、懸停等高難度動作。其飛行效率之高，飛行動作之靈活是現(xiàn)代人類制造的諸多飛行器望塵莫及的。撲翼飛行的過程中鳥類翅膀不是簡單的上下?lián)鋭樱谴嬖诙鄻拥某峒廛壽E，綠頭鴨的一個完整撲翼動作如圖1.2所示。撲動過程中，鳥類翅膀與螺旋槳類似，在無數(shù)個剖面上產(chǎn)生的推力與阻力差就是鳥類向前的動力，在10Hz左右的撲動頻率下，鴿子甚至能到到144-147公里每小時的飛行速度，由此可見撲翼飛行的效率之高。2.滑翔[16]滑翔飛行方式是指在鳥類達到一定飛行高度后，利用上升的熱氣流，揮動一次翅膀就能進行長距離的滑翔運動，這是鳥類的另一種常用飛行方式。通常來說，翅膀面積比較大的鳥類相較于翅膀面積小的鳥類更善于滑翔。這是因為在相同氣流條件下，滑翔距離一般與鳥類自重和

翅膀升力有關(guān)。鳥類在滑翔姿態(tài)上多是大同小異，多是兩翼張開，迎著氣流做飛行運動，并且通過傾斜身體和調(diào)整尾巴角度來控制飛行方向。燕子是滑翔飛行的個中好手，除了上述的基本姿態(tài)調(diào)整外，燕子還可以通過在飛行過程中夾起翅膀進行加速，如圖1.3A所示，燕子滑翔中翅膀外形與固定翼飛機類似，人類也在對滑翔鳥類的研究中將固定翼飛行器更新?lián)Q代，使其更加符合生物學原理。圖1. 3 燕子的滑翔與信天翁的翱翔A.燕子[16]；B.信天翁[17]3.翱翔[17]翱翔與以上兩種飛行方式的最大區(qū)別就是不消耗鳥類自身能量產(chǎn)生升力，而是從空氣的流動中獲取能量供給飛行。通過飛行在上升的空氣團內(nèi)，延長滯空時間，完成長距離飛行。翱翔可以分為靜態(tài)和動態(tài)。空氣在運動過程中會由于受熱產(chǎn)生上升氣流，或是在遇到障礙時產(chǎn)生上升氣流，利用這兩種氣流進行飛行的方式被稱為靜態(tài)翱翔。以蜻蜓、鷹為代表的動物是這一翱翔方式的典型代表。動態(tài)翱翔則是利用隨時間和高度不斷發(fā)生變化的水平氣流產(chǎn)生升力的翱翔方式。動態(tài)翱翔多見于在復雜的海風環(huán)境中飛行的鳥類，如信天翁與海鷗，這些大型海鳥在多變的海風中通過動態(tài)飄升的方式維持翱翔飛行。信天翁在海風環(huán)境中的動態(tài)飄升過程如圖1.3B所示。通常來講


本文編號：2946801