微型扑翼飞行器能量回收翅翼的设计与实验研究
发布时间：2020-12-09 08:51
微型扑翼飞行器是一种以昆虫和鸟类为仿生对象的新概念飞行器,在低雷诺数下飞行具有很高的气动效率和灵活性,还具有体型微小、飞行隐蔽的特点,在军、民领域有重要的应用价值和前景,成为国内外研究的热点。微型扑翼飞行器远小于常规飞行器,负载能力有限。由于其尺寸和重量限制,在扑翼飞行器的微型化进程中续航能力不足的问题较为突出。将能量回收技术在扑翼飞行器上应用无疑有助于这一问题的解决。本文提出采集翅膀振动能量从而持续供能的能量采集方案。在分析国内外能量采集技术及在飞行器上的应用的基础上,提出了一种集成结构支撑、力传感等功能于一体的柔性压电能量采集翅翼。选取PVDF压电薄膜材料作为扑翼飞行器的翼膜,根据实验结果进行优化,制成异形悬臂梁结构的、柔性压电翅翼。这种能量回收翅翼的突出优点是不增加飞行器额外负载,也不影响翅膀的被动变形。从而保证在不影响飞行性能的前提下为飞行器回收能量。本文介绍了压电输出与形变、压电输出与升力的数学模型推演过程,结合等效电路理论提出影响输出电压和功率的关键因素并在实验中进行了验证。并根据压电材料特性和应用场景特点尝试解释不符合数学模型的情形。文中研制了单自由度扑翼平台进行初步测试...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种代表性扑翼飞行器然而扑翼飞行器的研究也面临着一些问题
图 1.2 两种压电工作模式ichards 等[31]建立了压电能量回收系统的机电耦合系数、品质因数和的数学模型，研究表明，品质因数与阻尼相反，在高品质因数振动系式能量流失较少，可以有更多机械能回收；机电耦合系数越高压电
图 1.3 鼠标压电能量采集[35]图 1.4 PZT、PVDF 压电片和贴在紧身衣上的位置[36]早在 2001 年 Nathan S. Shenck 等就将 PZT 双晶片和 PVDF 薄膜分别应用于鞋垫脚跟和脚掌部位[37]，在 0.9Hz 的步频中功率分别为 8.4mW 和 1.3mW，如图1.5 所示。2016 年清华大学 WangXiaofeng 等人将 0.3mm 厚度 PVDF 压电薄膜植
【参考文献】：
期刊论文
[1]当前清洁能源的发展概况[J]. 李宇灏. 地球. 2015(09)
[2]基于最小传动角最大的曲柄摇杆机构设计方法[J]. 陈海文,王忠,赵斐. 机械传动. 2015(06)
[3]微型振动式能量采集器研究进展[J]. 许卓,杨杰,燕乐,曹嘉峰,陈晓勇,丑修建. 传感器与微系统. 2015(02)
[4]微型振动能量收集器的研究现状及发展趋势[J]. 陈文艺,孟爱华,刘成龙. 微纳电子技术. 2013(11)
[5]一种基于梯形压电悬臂梁的能量采集器研究[J]. 何挺,马剑强,刘莹,李保庆,褚家如. 压电与声光. 2012(06)
[6]基于压电材料的振动能量回收技术现状综述[J]. 边义祥,杨成华. 压电与声光. 2011(04)
[7]T300和T700炭纤维的结构与性能[J]. 李东风,王浩静,贺福,王心葵. 新型炭材料. 2007(01)
[8]压电式能量获取装置的研究现状[J]. 方科,李欣欣,杨志刚,程光明,阚君武. 传感器与微系统. 2006(10)
[9]绿色能源发展展望[J]. 王福宝. 江西能源. 2002(03)
[10]空中“小精灵”──微型飞行器挑战传统设计思维和战争模式[J]. 王立文. 国际航空. 2000(12)
博士论文
[1]微型扑翼飞行器的仿生翼设计技术研究[D]. 刘岚.西北工业大学 2007
硕士论文
[1]微型扑翼飞行器设计与测试实验的研究[D]. 潘胜利.吉林大学 2018
[2]两自由度扑翼飞行器设计分析与样机实验研究[D]. 高乾.哈尔滨工业大学 2015
[3]PVDF压电薄膜及其传感器的制备与性能研究[D]. 朱金海.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：2906620
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种代表性扑翼飞行器然而扑翼飞行器的研究也面临着一些问题
图 1.2 两种压电工作模式ichards 等[31]建立了压电能量回收系统的机电耦合系数、品质因数和的数学模型，研究表明，品质因数与阻尼相反，在高品质因数振动系式能量流失较少，可以有更多机械能回收；机电耦合系数越高压电
图 1.3 鼠标压电能量采集[35]图 1.4 PZT、PVDF 压电片和贴在紧身衣上的位置[36]早在 2001 年 Nathan S. Shenck 等就将 PZT 双晶片和 PVDF 薄膜分别应用于鞋垫脚跟和脚掌部位[37]，在 0.9Hz 的步频中功率分别为 8.4mW 和 1.3mW，如图1.5 所示。2016 年清华大学 WangXiaofeng 等人将 0.3mm 厚度 PVDF 压电薄膜植
【参考文献】：
期刊论文
[1]当前清洁能源的发展概况[J]. 李宇灏. 地球. 2015(09)
[2]基于最小传动角最大的曲柄摇杆机构设计方法[J]. 陈海文,王忠,赵斐. 机械传动. 2015(06)
[3]微型振动式能量采集器研究进展[J]. 许卓,杨杰,燕乐,曹嘉峰,陈晓勇,丑修建. 传感器与微系统. 2015(02)
[4]微型振动能量收集器的研究现状及发展趋势[J]. 陈文艺,孟爱华,刘成龙. 微纳电子技术. 2013(11)
[5]一种基于梯形压电悬臂梁的能量采集器研究[J]. 何挺,马剑强,刘莹,李保庆,褚家如. 压电与声光. 2012(06)
[6]基于压电材料的振动能量回收技术现状综述[J]. 边义祥,杨成华. 压电与声光. 2011(04)
[7]T300和T700炭纤维的结构与性能[J]. 李东风,王浩静,贺福,王心葵. 新型炭材料. 2007(01)
[8]压电式能量获取装置的研究现状[J]. 方科,李欣欣,杨志刚,程光明,阚君武. 传感器与微系统. 2006(10)
[9]绿色能源发展展望[J]. 王福宝. 江西能源. 2002(03)
[10]空中“小精灵”──微型飞行器挑战传统设计思维和战争模式[J]. 王立文. 国际航空. 2000(12)
博士论文
[1]微型扑翼飞行器的仿生翼设计技术研究[D]. 刘岚.西北工业大学 2007
硕士论文
[1]微型扑翼飞行器设计与测试实验的研究[D]. 潘胜利.吉林大学 2018
[2]两自由度扑翼飞行器设计分析与样机实验研究[D]. 高乾.哈尔滨工业大学 2015
[3]PVDF压电薄膜及其传感器的制备与性能研究[D]. 朱金海.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：2906620
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