多飞行模式仿鹰扑翼飞行器设计及动力特性研究
发布时间：2021-08-29 04:21
自古以来人类就梦想能够像鸟儿一样飞行,而仿生扑翼飞行器效仿了飞行生物众多优点,具有隐蔽性好、飞行效率高、噪声小、机动性能好等特点,因此研制出像飞行动物一样机动且灵活的飞行器已经成为无人机发展的一个重要方向,仿生扑翼飞行器的研究逐渐成了研究的热点。本课题的研究目标为实现扑翼飞行器复杂多样化的飞行姿态,其中以仿生学研究为基础,以动态特性分析为核心,以多飞行模式扑翼飞行器的设计与优化为最终目标,来设计多模式空间扑翼运动机构,使其实现扑动-扭转-折叠三种运动的组合运动,进而研究其运动学、动力学及空气动力学特性。本论文的主要研究内容如下:（1）根据鸟类身体结构特点,分析了鸟类扑翼飞行的特点及气动机理;通过尺度律分析、仿生尺寸参数计算,确定了设计目标;通过仿鹰扑翼气动力估算,明确了起飞、巡航、降落三种典型飞行模式下的飞行参数,为多飞行模式仿鹰扑翼飞行器设计提供理论和仿生学依据。（2）根据飞行器功能需求同时考虑到经济性、功能多样性、结构简单等原则,确定了仿鹰扑翼飞行器的结构方案及仿鹰扑翼机构多飞行模式运动机制的切换原理,同时通过虚拟样机技术对飞行器整体结构进行了建模,对其运动学可行性进行了综合分析,...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国加州大学的MFI
武汉科技大学硕士学位论文2加的飞行升力远小于所增加的重力，同时尺寸的增加要求更高的飞行推力，这让解决动力方面的问题变得更加困难，因此人们对扑翼飞行器研究正朝着结构微型化的方向发展。自从扑翼飞行器的概念提出以后，由于其重要的军事应用前景，很多国家相继开展研究，并且取得了一些重要的研究成果[11-14]。为了利用仿生原理模拟苍蝇独特的飞行特性，美国加州大学伯克利分校通过控制两套柔性四杆机构的相位来实现翅膀两自由度的拍动，研制出了一种名为MFI的微飞行器（如图1.1所示）。微型仿生扑翼飞行器Entomopter（如图1.2所示）是美国乔治亚理工学院、英国剑桥大学和ETS实验室基于往复式化学肌肉技术研发的，该飞行器机翼的扑动是自主、均衡、不受控制的，可实现悬停。“Microbat”扑翼飞行器[15,16]（如图1.3所示）是加州理工学院、AeroVironment和加州大学共同研究制造的最早的仿生电动微型扑翼飞行器，它类似蜻蜓翼的机翼通过齿轮与双连杆机构驱动作上下扇动。“教练”（Mentor）是SRI国际公司与多伦多大学合作研制的微型飞行器[17]（如图1.4所示），该飞行器使用“人造肌肉”驱动减速装置和四杆机构实现机翼拍动。图1.1美国加州大学的MFI图1.2佐治亚理工大学的“Entomopters”图1.3扑翼飞行器Microbat图1.4SRI国际公司的Mentor扑翼机
武汉科技大学硕士学位论文2加的飞行升力远小于所增加的重力，同时尺寸的增加要求更高的飞行推力，这让解决动力方面的问题变得更加困难，因此人们对扑翼飞行器研究正朝着结构微型化的方向发展。自从扑翼飞行器的概念提出以后，由于其重要的军事应用前景，很多国家相继开展研究，并且取得了一些重要的研究成果[11-14]。为了利用仿生原理模拟苍蝇独特的飞行特性，美国加州大学伯克利分校通过控制两套柔性四杆机构的相位来实现翅膀两自由度的拍动，研制出了一种名为MFI的微飞行器（如图1.1所示）。微型仿生扑翼飞行器Entomopter（如图1.2所示）是美国乔治亚理工学院、英国剑桥大学和ETS实验室基于往复式化学肌肉技术研发的，该飞行器机翼的扑动是自主、均衡、不受控制的，可实现悬停。“Microbat”扑翼飞行器[15,16]（如图1.3所示）是加州理工学院、AeroVironment和加州大学共同研究制造的最早的仿生电动微型扑翼飞行器，它类似蜻蜓翼的机翼通过齿轮与双连杆机构驱动作上下扇动。“教练”（Mentor）是SRI国际公司与多伦多大学合作研制的微型飞行器[17]（如图1.4所示），该飞行器使用“人造肌肉”驱动减速装置和四杆机构实现机翼拍动。图1.1美国加州大学的MFI图1.2佐治亚理工大学的“Entomopters”图1.3扑翼飞行器Microbat图1.4SRI国际公司的Mentor扑翼机
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生扑翼“0”形轨迹机构的设计及气动力特性[J]. 郝永平,李伦,徐九龙,刘凤丽,刘双杰. 机器人. 2020(02)
[2]仿生扑翼飞行器发展现状与关键技术分析[J]. 曹嘉睿. 科技传播. 2020(04)
[3]两段式仿生扑翼机构设计及仿真分析[J]. 李京虎,付国强,武斌. 机床与液压. 2020(02)
[4]基于仿生原理的粒子群算法求解江安校区水动力弥散系数[J]. 梅杰,李光伟,夏成城,刘亚萍,刘稳,贺欣悦. 煤田地质与勘探. 2019(06)
[5]微型仿生飞行器在未来特种装备中的应用[J]. 王树尧. 科学技术创新. 2019(28)
[6]仿昆扑翼微飞行器电磁驱动电路设计与制造[J]. 吴彬彬,张卫平,邹阳,王晨阳,孙浩,陈畅. 传感器与微系统. 2019(01)
[7]一类微型扑翼飞行器的滑模自适应姿态控制[J]. 李航,何广平,毕富国. 空间控制技术与应用. 2018(05)
[8]微型仿生扑翼机控制器设计[J]. 贺雪晨,周超英,汪超. 电子设计工程. 2018(16)
[9]仿生微型扑翼飞行器飞行性能计算与分析[J]. 杨文青,宋笔锋,高广林. 西北工业大学学报. 2018(04)
[10]基于XFlow多自由度仿鸟扑翼飞行器气动仿真[J]. 杨永刚,苏汉平. 系统仿真学报. 2018(06)
博士论文
[1]多自由度扑翼微型飞行器设计研究[D]. 朱保利.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]适应多姿态的仿生扑翼飞行器动态设计与优化[D]. 华兆敏.武汉科技大学 2019
[2]仿生扑翼飞行器设计研究[D]. 杨楠涛.东南大学 2019
[3]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
[4]仿生扑翼飞行器机构设计与仿真[D]. 修星晨.西南科技大学 2017
[5]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
[6]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
[7]两段式扑翼飞行器结构设计与仿真分析[D]. 姜洪利.哈尔滨工业大学 2017
[8]仿生微型扑翼飞行器的结构设计与研制[D]. 李卫.南昌航空大学 2016
[9]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
[10]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
本文编号：3369897
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国加州大学的MFI
武汉科技大学硕士学位论文2加的飞行升力远小于所增加的重力，同时尺寸的增加要求更高的飞行推力，这让解决动力方面的问题变得更加困难，因此人们对扑翼飞行器研究正朝着结构微型化的方向发展。自从扑翼飞行器的概念提出以后，由于其重要的军事应用前景，很多国家相继开展研究，并且取得了一些重要的研究成果[11-14]。为了利用仿生原理模拟苍蝇独特的飞行特性，美国加州大学伯克利分校通过控制两套柔性四杆机构的相位来实现翅膀两自由度的拍动，研制出了一种名为MFI的微飞行器（如图1.1所示）。微型仿生扑翼飞行器Entomopter（如图1.2所示）是美国乔治亚理工学院、英国剑桥大学和ETS实验室基于往复式化学肌肉技术研发的，该飞行器机翼的扑动是自主、均衡、不受控制的，可实现悬停。“Microbat”扑翼飞行器[15,16]（如图1.3所示）是加州理工学院、AeroVironment和加州大学共同研究制造的最早的仿生电动微型扑翼飞行器，它类似蜻蜓翼的机翼通过齿轮与双连杆机构驱动作上下扇动。“教练”（Mentor）是SRI国际公司与多伦多大学合作研制的微型飞行器[17]（如图1.4所示），该飞行器使用“人造肌肉”驱动减速装置和四杆机构实现机翼拍动。图1.1美国加州大学的MFI图1.2佐治亚理工大学的“Entomopters”图1.3扑翼飞行器Microbat图1.4SRI国际公司的Mentor扑翼机
武汉科技大学硕士学位论文2加的飞行升力远小于所增加的重力，同时尺寸的增加要求更高的飞行推力，这让解决动力方面的问题变得更加困难，因此人们对扑翼飞行器研究正朝着结构微型化的方向发展。自从扑翼飞行器的概念提出以后，由于其重要的军事应用前景，很多国家相继开展研究，并且取得了一些重要的研究成果[11-14]。为了利用仿生原理模拟苍蝇独特的飞行特性，美国加州大学伯克利分校通过控制两套柔性四杆机构的相位来实现翅膀两自由度的拍动，研制出了一种名为MFI的微飞行器（如图1.1所示）。微型仿生扑翼飞行器Entomopter（如图1.2所示）是美国乔治亚理工学院、英国剑桥大学和ETS实验室基于往复式化学肌肉技术研发的，该飞行器机翼的扑动是自主、均衡、不受控制的，可实现悬停。“Microbat”扑翼飞行器[15,16]（如图1.3所示）是加州理工学院、AeroVironment和加州大学共同研究制造的最早的仿生电动微型扑翼飞行器，它类似蜻蜓翼的机翼通过齿轮与双连杆机构驱动作上下扇动。“教练”（Mentor）是SRI国际公司与多伦多大学合作研制的微型飞行器[17]（如图1.4所示），该飞行器使用“人造肌肉”驱动减速装置和四杆机构实现机翼拍动。图1.1美国加州大学的MFI图1.2佐治亚理工大学的“Entomopters”图1.3扑翼飞行器Microbat图1.4SRI国际公司的Mentor扑翼机
【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生扑翼“0”形轨迹机构的设计及气动力特性[J]. 郝永平,李伦,徐九龙,刘凤丽,刘双杰. 机器人. 2020(02)
[2]仿生扑翼飞行器发展现状与关键技术分析[J]. 曹嘉睿. 科技传播. 2020(04)
[3]两段式仿生扑翼机构设计及仿真分析[J]. 李京虎,付国强,武斌. 机床与液压. 2020(02)
[4]基于仿生原理的粒子群算法求解江安校区水动力弥散系数[J]. 梅杰,李光伟,夏成城,刘亚萍,刘稳,贺欣悦. 煤田地质与勘探. 2019(06)
[5]微型仿生飞行器在未来特种装备中的应用[J]. 王树尧. 科学技术创新. 2019(28)
[6]仿昆扑翼微飞行器电磁驱动电路设计与制造[J]. 吴彬彬,张卫平,邹阳,王晨阳,孙浩,陈畅. 传感器与微系统. 2019(01)
[7]一类微型扑翼飞行器的滑模自适应姿态控制[J]. 李航,何广平,毕富国. 空间控制技术与应用. 2018(05)
[8]微型仿生扑翼机控制器设计[J]. 贺雪晨,周超英,汪超. 电子设计工程. 2018(16)
[9]仿生微型扑翼飞行器飞行性能计算与分析[J]. 杨文青,宋笔锋,高广林. 西北工业大学学报. 2018(04)
[10]基于XFlow多自由度仿鸟扑翼飞行器气动仿真[J]. 杨永刚,苏汉平. 系统仿真学报. 2018(06)
博士论文
[1]多自由度扑翼微型飞行器设计研究[D]. 朱保利.南京航空航天大学 2007
硕士论文
[1]适应多姿态的仿生扑翼飞行器动态设计与优化[D]. 华兆敏.武汉科技大学 2019
[2]仿生扑翼飞行器设计研究[D]. 杨楠涛.东南大学 2019
[3]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
[4]仿生扑翼飞行器机构设计与仿真[D]. 修星晨.西南科技大学 2017
[5]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
[6]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
[7]两段式扑翼飞行器结构设计与仿真分析[D]. 姜洪利.哈尔滨工业大学 2017
[8]仿生微型扑翼飞行器的结构设计与研制[D]. 李卫.南昌航空大学 2016
[9]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
[10]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
本文编号：3369897
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