撲翼飛行是自然選擇的結(jié)果,在微小型飛行器應(yīng)用方面有著巨大潛力。木文旨在構(gòu)建一個(gè)通用型撲翼飛行器虛擬樣機(jī)平臺(tái)。該虛擬樣機(jī)平臺(tái)是分析及模擬飛行器性能的虛擬環(huán)境,其在飛行器研發(fā)過(guò)程中起著重要作用:縮短撲翼飛行器研制周期,優(yōu)化撲翼飛行器動(dòng)力學(xué)性能和氣動(dòng)性能,初步驗(yàn)證飛行器控制算法的有效性�；谝陨弦�,本文所做工作包括:基于實(shí)驗(yàn)室前期所設(shè)計(jì)的一種高效撲翼飛行器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)——單一驅(qū)動(dòng)源帶動(dòng)機(jī)翼拍打和扭轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu),在ADAMS中搭建了虛擬樣機(jī)模型,作為通用虛擬樣機(jī)平臺(tái)的一個(gè)實(shí)例進(jìn)行仿真分析;建立了 Python軟件和ADAMS軟件之間的通訊,以用于控制指令的發(fā)送,包括:基本運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、撲翼飛行器運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)置、撲翼飛行器運(yùn)動(dòng)信息獲取等指令操作;基于ADAMS樣條函數(shù),實(shí)現(xiàn)了虛擬樣機(jī)機(jī)翼、尾翼氣動(dòng)力實(shí)時(shí)加載,以模擬樣機(jī)在流場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)�；谔摂M樣機(jī)在ADAMS中機(jī)翼運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù),完成了運(yùn)動(dòng)模式建模,包括:機(jī)翼扭轉(zhuǎn)角、拍打角以及拍打運(yùn)動(dòng);建立了兩種機(jī)翼氣動(dòng)力計(jì)算模型,一種是基于UAM模型,用于精確計(jì)算樣機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受氣動(dòng)力,耗時(shí)較長(zhǎng),另一種基于Theodorsen和Garrick理論對(duì)樣機(jī)所受氣動(dòng)力進(jìn)行快速... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：94 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２?ＭｉｃｒｏＢａｔ撲翼飛行器??美國(guó)佐治亞理工大學(xué)（ＧｅｏｒｇｉａＴｅｃｈ?Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＧＴＲＩ）、劍橋大學(xué)（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ??

第一章緒論??Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，?ＣＵ）等基于昆蟲飛行機(jī)理聯(lián)合研制了名為ＥｎｔｏｍｏｐｔｅｒＷ微型撲翼飛??行器，重５０克，有效載荷１０克，其最大創(chuàng)新之處在于驅(qū)動(dòng)采用往復(fù)式化學(xué)肌肉??（Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎｇ?Ｃｈｅｍｉｃａｌ?Ｍｕｓｃｌｅ，ＲＣＭ），這種方式結(jié)構(gòu)緊湊、能量轉(zhuǎn)換率高。??其機(jī)翼類似于蝴蝶的翅膀，尾部裝有天線用于增加平衡，翼展１５厘米，機(jī)翼?yè)??打頻率約為１０赫茲，能夠?qū)崿F(xiàn)懸停，該撲翼飛行器如圖１．３所示。??圖１．３?Ｅｎｔｏｍｏｐｔｅｒ撲翼飛行器??圖１．４為美國(guó)加利福尼亞理工學(xué)院研制的仿生蝙蝠機(jī)器人Ｂａｔ?Ｂｏｔ［６］，其外形??和飛行動(dòng)作與真蝙蝠非常相似。仿生蝙蝠擁有復(fù)雜的襟翼，機(jī)翼由柔性硅膠膜制??成，只有５６微米厚，整體重量為９３克，是一種完全自主控制的機(jī)器人，可以在??平穩(wěn)飛行、巡航，直線飛行時(shí)以高至１０赫茲的頻率完成翅膀拍動(dòng)、傾斜飛行、??急速俯沖等動(dòng)作。??圖１．５為航空環(huán)境公司所研發(fā)的Ｎａｎｏ?ｈｕｍｍｉｎｇｂｉｒｄ１７蹈微型無(wú)人飛機(jī)，其機(jī)??翼采用中空碳纖維材料作為骨架，表面是網(wǎng)孔纖維，翼面材料為聚氟乙烯薄膜，??機(jī)翼展開長(zhǎng)度為１６厘米，包括電池視頻攝像頭等整體質(zhì)量為１９克。通過(guò)遙控器??可以實(shí)現(xiàn)Ｎａｎｏ?ｈｕｍｍｉｎｇｂｉｒｄ垂直起降和機(jī)動(dòng)飛行，其里程碑事件：在直徑兩米??的球形空間內(nèi)精確懸浮飛行一分鐘；在２米每秒風(fēng)速下懸浮飛行；在沒(méi)有外部電??源的情況下連續(xù)懸浮飛行８分鐘；在加速飛行（１１公里每小時(shí)）和懸浮飛行之間??進(jìn)行精確切換；可以通過(guò)普通門口在室內(nèi)室外之間穿梭，其研制的成功標(biāo)志著人??類在室內(nèi)無(wú)人偵察和監(jiān)控領(lǐng)域進(jìn)入了一個(gè)新的高度。??國(guó)內(nèi)在撲翼研究方面雖然起步較晚

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??所示，左圖為金鷹差動(dòng)式撲翼仿鳥飛行器，翼展８００毫米、機(jī)長(zhǎng)５８０毫米、重??５６０克，飛行速度為每秒５？１６米，可在３千米半徑內(nèi)飛行約２０分鐘；右圖為主??動(dòng)變形式仿鳥撲翼飛行器。??如圖１．７，左圖為西北工業(yè)大學(xué)宋筆鋒教授團(tuán)隊(duì)自主研制了一款名為Ｄ〇Ｖｅ［１２］??的撲翼飛行器，其搭載ＯＶ７７２５感光器，己具備一定的執(zhí)行視覺(jué)任務(wù)的能力，不??僅飛行時(shí)長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)３０分鐘，還可將現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定的彩色視頻傳輸?shù)剑辞滓酝獾牡孛??站；右圖為西北工業(yè)大學(xué)與中國(guó)愛生公司聯(lián)合研制的ＡＳＮ－２１１［１３］撲翼飛行器，能??夠自主飛行，并且同Ｄｏｖｅ—樣搭載了視頻傳輸設(shè)備。另外，哈爾濱工業(yè)大學(xué)徐??文福和周超英團(tuán)隊(duì)在德國(guó)Ｆｅｓｔｏ公司設(shè)計(jì)的撲翼飛行器Ｓｍａｒｔｂｉｒｄ的基礎(chǔ)上，??改造了多款仿鳥飛行器，飛行效果良好，如圖１．８所示。??圖１．４?Ｂａｔ?Ｂｏｔ仿蝙蝠撲翼飛行器??圖?１．５?Ｎａｎｏ?ｈｕｍｍｉｎｇｂｉｒｄ??圖１．６南京航空航天大學(xué)相關(guān)撲翼飛行器??４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]主動(dòng)變形撲翼飛行器的設(shè)計(jì)和風(fēng)洞測(cè)力試驗(yàn)研究[J]. 段文博,昂海松,肖天航.  航空學(xué)報(bào). 2013(03)
[2]微型撲翼飛行器非定常運(yùn)動(dòng)對(duì)平尾的影響[J]. 楊茵,李棟,張振輝.  航空學(xué)報(bào). 2012(10)
[3]仿鳥柔性撲翼氣動(dòng)特性與能耗的數(shù)值研究[J]. 肖天航,段文博,昂海松.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2011(06)
[4]Simulation of aerodynamic performance affected by vortex generators on blunt trailing-edge airfoils[J]. YANG Ke1,2,ZHANG Lei1,3 & XU JianZhong1,2 1 Institute of Engineering Thermophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China;2 Key Laboratory of Wind Energy Utilization,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China;3 Graduate School of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China.  Science China（Technological Sciences）. 2010(01)
[5]柔性撲翼微型飛行器升力和推力機(jī)理的風(fēng)洞試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)[J]. 昂海松,曾銳,段文博,史志偉.  航空動(dòng)力學(xué)報(bào). 2007(11)

博士論文
[1]仿生鳥自主飛行的數(shù)值模擬與控制[D]. 朱霖霖.大連理工大學(xué) 2016
[2]仿生微型飛行器若干關(guān)鍵問(wèn)題的研究[D]. 左德參.上海交通大學(xué) 2007

碩士論文
[1]兩段式柔性仿鳥撲翼飛行器樣機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吳瑞.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]一種帶翼型撲翼飛行機(jī)器人設(shè)計(jì)及飛行控制研究[D]. 劉軍濤.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]柔性翼仿生撲翼飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張慶勛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[4]撲翼飛行機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[D]. 李智.北方工業(yè)大學(xué) 2016
[5]機(jī)器海鷗的仿生設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)研究[D]. 潘爾振.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3342137