仿生扑翼飞行器的翅型设计及其实验研究.pdf

东南大学
硕士学位论文
仿生扑翼飞行器的翅型设计及其实验研究
姓名:夏宇阳
申请学位级别:硕士
专业:机械设计及理论
指导教师:颜景平
20040604
中文摘要微型飞行器是目前国际上的研究热点之一,它是一种集多种前沿技术为~鸟类及昆虫相当,其最适宜的飞行方式为扑翼飞行。本文作为“仿生飞行机器人及其关键技术研究”课题的一部分,主要围绕扑翼飞行这一生物独有的飞行机理,对扑翼飞行时升力与前进力的产生作了定性分析。对于昆虫的升力机理本文也作了简单介绍。随后,本文给出了扑翼飞行中升力与前进力的数值计算方法,并进行了具研究生:仿生扑翼飞行器的翅型设计及其实验研究体的智能化微系统。微型飞行器不是常规飞行器的简单小型化,其特定飞行条件决定了其飞行方式必须不同于传统乜行器。有研究表明,由于其特征尺寸与力‘式展开了相应的研究。论文首先回顾了微型飞行器的发展过程以及目前的研究现状,并分析厂微其次,本文详细介绍了有关鸟类飞行的各个方面,并着重分析了扑翼飞行体的扑翼飞行器的设计,包括了翅型设计、驱动机构设计等。最后,本文就设计的扑翼飞行器进行了实验研究,在两种极限飞行状态下据,同时为最终的试飞提供参考。关键词:微型飞行器;扑翼飞行;内翼、外翼:“鱼尾”效应:薄膜翅型;多维自解耦力测量平台;低速高频;高速低频。论文名称:校:夏宇阳颜景平教授东南大学型飞行器所涉及的关键技术。分别比较了两种翅型的升力、前进力及阻力大小,为翅型的优化设计提供了依导师:学摘要与目录
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研究生虢世日期:盟谩孚东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明研究生签名:东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究骷叭〉的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示灰狻电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼
第一章绪论微型飞行器的研究概况引言自年兄弟首次成功地进行动力载人飞行以来,飞行器的犬型化、高速化·直是航空工程师刷追求的目标。但是,近十几年随着新型能源、轻型智能材料以及技术的出观及高速发展,飞行器的小型化、微型化越来越受到人们的重视。微型毪行器凶其轻便、易控制、隐蔽性等特征,在诸如军事侦察、矿藏探测、现场救援等领域有着巨大的应用潜力。进入世纪,飞行器的微型化技术已经成为各国航空业水平的又’重要标志。巾于微型飞行器的特征尺、缎∮谙钟械姆尚衅鳎堇着凳嘟南嗨菩栽颍有的空气动力学理论将无法指导实践。因此,发展出一套适用于微型飞行器的空气动力学理论极其关键。纵观航空史坏娜魏谓梗蕖ú挥胱匀唤缰械姆尚猩镉凶琶芮械墓亓#蝗死嗟暮娇史说到底就是人类认识并能动地模仿飞行生物的历史,而这正是仿生学的研究目的。当涉及一个工程问题的时候,人们往往从自然界寻求灵感:微型飞行器也不例外,昆虫及小型鸟类都是自然界⑿头尚衅鞯慕艹隼覫。事实上,飞行仿生学的研究由来已久,我俐两汉时期就有人用鸟翼作为趔从高台飞下,明代发明了“神火飞鸽”:早在年,达·芬奇就在他的研究手稿《论鸟的飞行》中,对鸟的起飞、降落、扑翼飞行、转弯、滑翔、升力和阻力的产生进行了观察和研究,并给出了很多合理的解释。此外,达·芬奇还根据鸟的飞行,设计出了多种飞机和降落伞,他研究得最多的是扑翼机”’。⑿头尚衅鞯挠衫微型飞行器虺芃的产生和发展与美国国防高级研究计划局呐κ欠植豢5摹辏珼在公司召开了关于未来军事技术的研讨会,会上第一次提出了微型飞行器的概念,并提出其量级与昆虫及小鸟相似。由于该项目的提出有极强的军事背景,主要被定位于军事侦察领域,所以当时在民用领域未见涉及。在该计划被提出后,众多专家一致讨论并给出了微型飞行器的总体参数缤.:特征尺寸沓ざ然蛞碚为迕祝亓縧克,有效载荷耍尚兴俣】公里/,⑹保行Х尚惺奔种樱行Ш匠蘆ɡ铮恢档米⒁獾氖牵笔比跃龆采用固定翼而非扑翼方式。图繹亘傲挚鲜笛槭业腗概念机草图【⑿头尚衅鞯难芯肯肿自的概念出现后,。第一章绪论‘
、旋翼布局