微型扑翼飞行器设计与测试实验的研究
发布时间：2021-09-12 20:06
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,由于自身体积小、质量轻、视觉隐蔽性高和飞行噪声低等优点,在军民领域有重要的应用价值和前景。对于扑翼飞行器的设计来说,驱动机构和仿生翅膀一直是研究的核心和难点。本文针对以上两个方面进行扑翼微型飞行器的研究,主要的研究内容包括:从仿生学角度出发,通过对昆虫的运动机理、扑动动作、飞行模式、翼尖轨迹和尺度律原则等方面的描述,确定了飞行器的基本运动参数和动作模式,为扑翼飞行器的研制提供了基本的理论依据和指导原则;以多扑动动作扑翼机构为研究对象,建立了一种曲柄摇杆和偏心球复合机构的扑动模型,并进行运动原理说明、仿真优化及气动理论计算等工作。结果表明:该机构通过使用一个动力源就能实现翅膀的上下扑动和扭转运动,翅翼翼尖可以产生“8”字形运动轨迹;通过气动理论计算,分析了整个扑动过程气动力的分布,在理论上证明了模型设计的合理性。针对所建立的扑翼机构进行扑翼飞行器样机的研制。通过利用尺度律原则和气动理论计算的方法,完成动力源的选取工作,进一步验证了尺度律原则的一般性;着重对扑翼翅膀的刚度进行设计,利用三维软件质量评估和有限元模态分析的方法,分析了翅...
【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】：
加州理工学院设计的微型蝙蝠“MicroBat”第IV代样机[23,24]
图 1.1 加州理工学院设计的微型蝙蝠“MicroBat”第 IV 代样机[23,24]图 1.2 佐治亚理工学院设计的Entomopter[25]加州大学伯克利分校设计的微电子飞虫“MFI”（Micro-mechanical FlyingInsect）[26]，翼展最大尺寸为 25 毫米，利用压电石英驱动扑翼振动，可以在支架上飞行一端距离；哈佛大学研制的微电子蝇“Microrobotic Fly”[27, 28]，飞行器重量
图 1.3 哈佛大学设计的微电子蝇“Microrobotic Fly”[27, 28]图 1.4 荷兰代尔夫特大学设计的“DelFly Micro”[29, 30]此外，韩国建国大学研究的 FWMAV[31]，通过采用碳纤维为骨架，制作出一系列翼展长为几厘米到几十厘米不等的扑翼飞行器，采用碳纤维骨架结构，并搭载微型摄像头，具有良好的飞行稳定性；日本在理论和样机方面研究的也比较多，
【参考文献】：
期刊论文
[1]组合扑翼张合过程模拟及其惯性力分析[J]. 高飞,吕建刚,张仲志,郭劭琰. 军械工程学院学报. 2016(03)
[2]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)
[3]仿昆扑翼微飞行器中高效传动铰链的研究[J]. 邹才均,张卫平,柯希俊,邵云立,张伟,柴双双,胡楠,叶以楠,陈文元. 上海交通大学学报. 2014(03)
[4]主动变形扑翼飞行器的设计和风洞测力试验研究[J]. 段文博,昂海松,肖天航. 航空学报. 2013(03)
[5]超微仿生扑翼飞行器压电双晶驱动器仿真与优化[J]. 谭小波,张卫平,迟鹏程,柯希俊,邹才均,陈文元. 上海交通大学学报. 2012(11)
[6]“纳米蜂鸟”荣登《时代》周刊封面[J]. 亚丁. 航空世界. 2012(01)
[7]基于MEMS技术的SU-8仿昆虫微扑翼飞行器设计及制作[J]. 迟鹏程,张卫平,陈文元,李洪谊,孟坤,崔峰,刘武,吴校生. 机器人. 2011(03)
[8]一种平行曲柄连杆扑翼机构的设计、优化与实现[J]. 魏榛,贾立超,杨基明. 力学与实践. 2011(02)
[9]一种用于研究鹰蛾悬停飞行的扑翼实验装置[J]. 魏榛,高东奇,贾立超,杨基明. 实验力学. 2010(04)
[10]扑翼机翼气动力和惯性力对翼杆结构变形研究[J]. 张亚锋,宋文萍,宋笔锋,张炜. 航空动力学报. 2010(07)
博士论文
[1]圆柱杆件气动噪声仿生控制研究[D]. 石磊.吉林大学 2013
[2]蜻蜓翅膀功能特性力学机制的仿生研究[D]. 李秀娟.吉林大学 2013
[3]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
[4]仿生微型飞行器若干关键问题的研究[D]. 左德参.上海交通大学 2007
[5]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]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
[2]微型多扑翼飞行器的流体分析与样机研制[D]. 何亚男.哈尔滨工业大学 2012
[3]蜻蜓翅膀微结构与力学行为的仿生分析研究[D]. 陈应龙.清华大学 2012
[4]微型扑翼飞行器尾翼的分析与设计方法研究[D]. 熊超.西北工业大学 2007
本文编号：3394865
【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】：
加州理工学院设计的微型蝙蝠“MicroBat”第IV代样机[23,24]
图 1.1 加州理工学院设计的微型蝙蝠“MicroBat”第 IV 代样机[23,24]图 1.2 佐治亚理工学院设计的Entomopter[25]加州大学伯克利分校设计的微电子飞虫“MFI”（Micro-mechanical FlyingInsect）[26]，翼展最大尺寸为 25 毫米，利用压电石英驱动扑翼振动，可以在支架上飞行一端距离；哈佛大学研制的微电子蝇“Microrobotic Fly”[27, 28]，飞行器重量
图 1.3 哈佛大学设计的微电子蝇“Microrobotic Fly”[27, 28]图 1.4 荷兰代尔夫特大学设计的“DelFly Micro”[29, 30]此外，韩国建国大学研究的 FWMAV[31]，通过采用碳纤维为骨架，制作出一系列翼展长为几厘米到几十厘米不等的扑翼飞行器，采用碳纤维骨架结构，并搭载微型摄像头，具有良好的飞行稳定性；日本在理论和样机方面研究的也比较多，
【参考文献】：
期刊论文
[1]组合扑翼张合过程模拟及其惯性力分析[J]. 高飞,吕建刚,张仲志,郭劭琰. 军械工程学院学报. 2016(03)
[2]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)
[3]仿昆扑翼微飞行器中高效传动铰链的研究[J]. 邹才均,张卫平,柯希俊,邵云立,张伟,柴双双,胡楠,叶以楠,陈文元. 上海交通大学学报. 2014(03)
[4]主动变形扑翼飞行器的设计和风洞测力试验研究[J]. 段文博,昂海松,肖天航. 航空学报. 2013(03)
[5]超微仿生扑翼飞行器压电双晶驱动器仿真与优化[J]. 谭小波,张卫平,迟鹏程,柯希俊,邹才均,陈文元. 上海交通大学学报. 2012(11)
[6]“纳米蜂鸟”荣登《时代》周刊封面[J]. 亚丁. 航空世界. 2012(01)
[7]基于MEMS技术的SU-8仿昆虫微扑翼飞行器设计及制作[J]. 迟鹏程,张卫平,陈文元,李洪谊,孟坤,崔峰,刘武,吴校生. 机器人. 2011(03)
[8]一种平行曲柄连杆扑翼机构的设计、优化与实现[J]. 魏榛,贾立超,杨基明. 力学与实践. 2011(02)
[9]一种用于研究鹰蛾悬停飞行的扑翼实验装置[J]. 魏榛,高东奇,贾立超,杨基明. 实验力学. 2010(04)
[10]扑翼机翼气动力和惯性力对翼杆结构变形研究[J]. 张亚锋,宋文萍,宋笔锋,张炜. 航空动力学报. 2010(07)
博士论文
[1]圆柱杆件气动噪声仿生控制研究[D]. 石磊.吉林大学 2013
[2]蜻蜓翅膀功能特性力学机制的仿生研究[D]. 李秀娟.吉林大学 2013
[3]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
[4]仿生微型飞行器若干关键问题的研究[D]. 左德参.上海交通大学 2007
[5]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]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
[2]微型多扑翼飞行器的流体分析与样机研制[D]. 何亚男.哈尔滨工业大学 2012
[3]蜻蜓翅膀微结构与力学行为的仿生分析研究[D]. 陈应龙.清华大学 2012
[4]微型扑翼飞行器尾翼的分析与设计方法研究[D]. 熊超.西北工业大学 2007
本文编号：3394865
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