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文档简介

1、适应多姿态的仿生扑翼飞行器动态设计与优化仿生扑翼飞行器是一种跨多个学科综合设计的新概念飞行器, 具有质量轻、飞行灵活、稳定性好等特点。同时扑翼飞行器在民用和国防领域中 , 都有广阔的应用前景。 因此促进扑翼飞行器的发展, 具有非常重要的意义。在扑翼飞行器中, 最为重要的是翅翼的外形与扑翼驱动机构设计。论文针对现有的多自由度扑翼机构结构单一、驱动原动件多、在仿生方面表现不够良好等缺点, 提出了一种仿生三段式扑翼模型 , 并设计了一种能够同时实现扑动、二次折叠运动的多连杆扑翼机构。本文主要研究内容包括以下几个部分 : 首先 , 在对鸟类进行仿生学研究的基础上 , 从身体构造、飞行方式、翅翼的运动方

2、式等方面阐述了鸟类飞行的翅翼运动特征及高升力机理。 据此设计了仿生扑翼飞行机构的方案 , 提出飞行性能更优的仿生三段式扑翼模型 , 设计了能实现扑动、二次折叠运动的多连杆扑翼机构 , 并对多连杆机构进行了运动学和动力学分析。其次 , 参照鸟类外形尺寸构建仿生三段式扑翼模型 , 建立能够实现“扑动 - 俯仰 - 二次折叠”的仿生三段式多自由度运动模型 , 在此基础上 , 利用仿真软件在低雷诺数非定常流场情况下对仿生三段式扑翼飞行器进行三维数值仿真模拟 , 进行气动力特性分析。从流场云图的角度对扑翼流场进行分析 , 分别从展向压力云图、展向速度云图、全身等涡图 , 机身静压云图等方面分析扑动过程中扑翼周围流场的影响 , 并同时分析机身仰角、扑动频率、来流速度、最大扑动角、第一折叠角和第二折叠角对流场升力和推力系数的影响 , 并对这些规律进行了理论解释。最后 , 在爬升、巡航、俯冲三种典型飞行姿态下对扑翼模型进行了多目标优化, 求出在不同姿态下的气动力参数的理论最优解 ; 将理论最优解代入三维数值仿真模拟计算对应的仿真参数 , 验证最优解计算的可靠性。仿生三段式扑翼机构的设计及其运动学和气动力特性分

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