适应多姿态的仿生扑翼飞行器动态设计与优化
发布时间：2021-03-29 03:45
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...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于曲柄连杆机构的两种机构
图 1.2 压电石英驱动的飞行器机翼 图 1.3 转动副与弹簧结合的机翼德国 Festo 公司参考海鸥的形态和飞行方式，设计了一款具有良好飞行性能的扑翼飞行器“SmartBird”，如图 1.4 所示，整个扑翼机构具有多个自由度，扑折叠与扭转分别由两个驱动控制，因此在控制系统下可以实现转弯的功能，头尾部由舵机驱动，可以分别摆动，整机质量仅 450g，有良好的飞行性能[17]。
图 1.2 压电石英驱动的飞行器机翼 图 1.3 转动副与弹簧结合的机翼德国 Festo 公司参考海鸥的形态和飞行方式，设计了一款具有良好飞行性能的扑翼飞行器“SmartBird”，如图 1.4 所示，整个扑翼机构具有多个自由度，扑折叠与扭转分别由两个驱动控制，因此在控制系统下可以实现转弯的功能，头尾部由舵机驱动，可以分别摆动，整机质量仅 450g，有良好的飞行性能[17]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿鸟型扑翼飞行器气动/结构/飞行力学耦合研究进展[J]. 薛栋,宋笔锋,宋文萍,杨文青. 空气动力学学报. 2018(01)
[2]多段柔性变体扑翼飞行器设计[J]. 黄鸣阳,肖天航,昂海松. 航空动力学报. 2016(08)
[3]微型扑翼仿生“0”字和“8”字形扑动方式气动特性研究[J]. 张红梅,杨文青. 航空工程进展. 2016(01)
[4]仿鸟扑翼飞行机器人执行机构优化设计的研究[J]. 邓如应,艾志伟,武永超,邹光明. 机械设计与制造. 2015(10)
[5]仿生变形飞行器的飞行特性研究[J]. 蒋国江,张青斌,丰志伟. 系统仿真技术. 2015(03)
[6]仿生微型扑翼飞行器中的空气动力学问题研究进展与挑战[J]. 杨文青,宋笔锋,宋文萍,陈利丽. 实验流体力学. 2015(03)
[7]仿生扑翼飞行器翅翼扭转机构设计[J]. 王琨琦,陈世杰,刘颖. 西安工业大学学报. 2015(02)
[8]扑翼飞行器平面形状对气动力的影响研究[J]. 张小俊,胡淑玲. 飞行力学. 2015(01)
[9]仿蝙蝠折叠扑翼机构设计与分析[J]. 何广平,马楠. 北方工业大学学报. 2014(03)
[10]一种变体飞行器的动力学建模与动态特性分析[J]. 张杰,吴森堂. 北京航空航天大学学报. 2015(01)
博士论文
[1]智能变形飞行器结构实现机制与若干关键技术研究[D]. 董二宝.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]仿鸟扑翼飞行器气动分析及实验研究[D]. 顾新冬.中国民航大学 2018
[2]仿鸟扑翼飞行器结构设计与气动特性研究[D]. 苏汉平.中国民航大学 2017
[3]微型扑翼飞行器机翼的仿生设计与多目标优化[D]. 李建明.南京航空航天大学 2017
[4]大翼展仿生飞鸟机器人机构设计与远程操作控制方法[D]. 李光明.哈尔滨工业大学 2017
[5]扑翼运动的非定常气动力的模拟与分析[D]. 黄峰.南京航空航天大学 2016
[6]仿生扑翼飞行机器人结构设计及运动学研究[D]. 阮龙欢.武汉科技大学 2016
[7]扑翼飞行器测力平台设计与扑翼样机测力研究[D]. 吴思远.哈尔滨工业大学 2016
[8]扑翼式飞行器的驱动机构研究[D]. 陈世杰.西安工业大学 2015
[9]仿生驱鸟扑翼机结构设计及气动力分析[D]. 谢友增.中国民航大学 2015
[10]扑翼微飞行器结构设计及其空气动力性能研究[D]. 舒宁.合肥工业大学 2015
本文编号：3106837
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于曲柄连杆机构的两种机构
图 1.2 压电石英驱动的飞行器机翼 图 1.3 转动副与弹簧结合的机翼德国 Festo 公司参考海鸥的形态和飞行方式，设计了一款具有良好飞行性能的扑翼飞行器“SmartBird”，如图 1.4 所示，整个扑翼机构具有多个自由度，扑折叠与扭转分别由两个驱动控制，因此在控制系统下可以实现转弯的功能，头尾部由舵机驱动，可以分别摆动，整机质量仅 450g，有良好的飞行性能[17]。
图 1.2 压电石英驱动的飞行器机翼 图 1.3 转动副与弹簧结合的机翼德国 Festo 公司参考海鸥的形态和飞行方式，设计了一款具有良好飞行性能的扑翼飞行器“SmartBird”，如图 1.4 所示，整个扑翼机构具有多个自由度，扑折叠与扭转分别由两个驱动控制，因此在控制系统下可以实现转弯的功能，头尾部由舵机驱动，可以分别摆动，整机质量仅 450g，有良好的飞行性能[17]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿鸟型扑翼飞行器气动/结构/飞行力学耦合研究进展[J]. 薛栋,宋笔锋,宋文萍,杨文青. 空气动力学学报. 2018(01)
[2]多段柔性变体扑翼飞行器设计[J]. 黄鸣阳,肖天航,昂海松. 航空动力学报. 2016(08)
[3]微型扑翼仿生“0”字和“8”字形扑动方式气动特性研究[J]. 张红梅,杨文青. 航空工程进展. 2016(01)
[4]仿鸟扑翼飞行机器人执行机构优化设计的研究[J]. 邓如应,艾志伟,武永超,邹光明. 机械设计与制造. 2015(10)
[5]仿生变形飞行器的飞行特性研究[J]. 蒋国江,张青斌,丰志伟. 系统仿真技术. 2015(03)
[6]仿生微型扑翼飞行器中的空气动力学问题研究进展与挑战[J]. 杨文青,宋笔锋,宋文萍,陈利丽. 实验流体力学. 2015(03)
[7]仿生扑翼飞行器翅翼扭转机构设计[J]. 王琨琦,陈世杰,刘颖. 西安工业大学学报. 2015(02)
[8]扑翼飞行器平面形状对气动力的影响研究[J]. 张小俊,胡淑玲. 飞行力学. 2015(01)
[9]仿蝙蝠折叠扑翼机构设计与分析[J]. 何广平,马楠. 北方工业大学学报. 2014(03)
[10]一种变体飞行器的动力学建模与动态特性分析[J]. 张杰,吴森堂. 北京航空航天大学学报. 2015(01)
博士论文
[1]智能变形飞行器结构实现机制与若干关键技术研究[D]. 董二宝.中国科学技术大学 2010
硕士论文
[1]仿鸟扑翼飞行器气动分析及实验研究[D]. 顾新冬.中国民航大学 2018
[2]仿鸟扑翼飞行器结构设计与气动特性研究[D]. 苏汉平.中国民航大学 2017
[3]微型扑翼飞行器机翼的仿生设计与多目标优化[D]. 李建明.南京航空航天大学 2017
[4]大翼展仿生飞鸟机器人机构设计与远程操作控制方法[D]. 李光明.哈尔滨工业大学 2017
[5]扑翼运动的非定常气动力的模拟与分析[D]. 黄峰.南京航空航天大学 2016
[6]仿生扑翼飞行机器人结构设计及运动学研究[D]. 阮龙欢.武汉科技大学 2016
[7]扑翼飞行器测力平台设计与扑翼样机测力研究[D]. 吴思远.哈尔滨工业大学 2016
[8]扑翼式飞行器的驱动机构研究[D]. 陈世杰.西安工业大学 2015
[9]仿生驱鸟扑翼机结构设计及气动力分析[D]. 谢友增.中国民航大学 2015
[10]扑翼微飞行器结构设计及其空气动力性能研究[D]. 舒宁.合肥工业大学 2015
本文编号：3106837
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