【摘要】：仿生撲翼飛行器是模擬鳥類、蝙蝠和昆蟲等自然生物飛行姿態(tài)的一類飛行器。由于撲翼飛行相對(duì)旋翼和固定翼有著顯著優(yōu)點(diǎn),故撲翼飛行器在許多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)撲翼飛行器的研究仍然集中在單段和兩段式剛性翼樣機(jī)方面,往往忽略大鳥飛行時(shí)內(nèi)翼的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致樣機(jī)氣動(dòng)性能較差。針對(duì)此種狀況,本文設(shè)計(jì)了一種兩段式仿鳥柔性撲翼飛行器,可以在展向和內(nèi)外翼弦向上進(jìn)行兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng),設(shè)計(jì)制作了撲翼樣機(jī),進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。為了設(shè)計(jì)出仿生性能優(yōu)越的撲翼飛行器,本文對(duì)大鳥如海鷗等的飛行機(jī)理進(jìn)行了研究,分析了大型鳥類的翅膀構(gòu)造和鳥類飛行時(shí)的運(yùn)動(dòng)和受力情況,明確了設(shè)計(jì)要求。建立了不同鳥類飛行參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,提出了樣機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案,包括撲動(dòng)方案、傳動(dòng)方案和尾翼方案。鑒于仿生撲翼飛行器的核心運(yùn)動(dòng)是其撲動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的,在確定了撲動(dòng)方案和撲翼樣機(jī)的外形參數(shù)基礎(chǔ)上,對(duì)撲動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了尺寸設(shè)計(jì)。建立了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,直觀的分析了撲動(dòng)機(jī)構(gòu)的角位移、角速度和角加速度的變化特性。利用條帶理論估算了撲翼樣機(jī)的氣動(dòng)力,對(duì)撲動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了三維建模和動(dòng)力學(xué)仿真分析,得到了撲動(dòng)機(jī)構(gòu)各個(gè)鉸點(diǎn)的受力情況,保證了機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度�；趽鋭�(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì),對(duì)撲翼樣機(jī)進(jìn)行了整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了加工制作。在撲動(dòng)方案確定的基礎(chǔ)上,對(duì)撲動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),包括內(nèi)外翼之間的連接方式等;對(duì)撲翼樣機(jī)的內(nèi)外翼扭轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、翼型和尾翼進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);對(duì)各個(gè)部件選擇合適的材料進(jìn)行了零件加工,對(duì)撲翼樣機(jī)進(jìn)行裝配成型。為了得到設(shè)計(jì)的撲翼樣機(jī)的氣動(dòng)力特性,設(shè)計(jì)了具體的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行樣機(jī)的氣動(dòng)力測(cè)試。根據(jù)之前估算的氣動(dòng)力和動(dòng)力學(xué)仿真分析,選擇了合適量程的傳感器,設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái);在不同條件下,采集了兩段式柔性仿鳥撲翼樣機(jī)產(chǎn)生的氣動(dòng)力數(shù)據(jù),分析其升推力隨條件變化而產(chǎn)生的變化趨勢(shì)。重點(diǎn)比較了內(nèi)翼扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)樣機(jī)氣動(dòng)性能的影響。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文的真實(shí)姿態(tài)，增強(qiáng)樣機(jī)飛行時(shí)的穩(wěn)定性。從而為研制出的撲翼飛行器提供有意義的參考。外研究現(xiàn)狀外研究現(xiàn)狀十年，國(guó)外研究者在仿生撲翼樣機(jī)的仿昆和仿鳥方面都一般都是單段翅，其中“Microbat”是一種通過模仿蜜蜂的小型飛行器[10]，如圖 1-1 所示，其設(shè)計(jì)者對(duì)蜜蜂飛行行了深入的研究，最終研制成功了很小尺寸的撲動(dòng)機(jī)構(gòu)推力，在之后進(jìn)行的樣機(jī)試飛實(shí)驗(yàn)中，該小型撲翼樣機(jī)

圖 1-1 仿鳥撲翼樣機(jī) Microbat[10]在柔性撲動(dòng)機(jī)構(gòu)方面，，國(guó)外研究者提出了一種線性彈簧作為彈性儲(chǔ)能單能量?jī)?chǔ)存機(jī)制[11,12]。如圖 1-2 a)所示，當(dāng)一個(gè)翅膀接近一次上升沖程結(jié)束時(shí)個(gè)線性彈簧被充分拉伸，翅膀的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能。在隨后的下程中，儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能被釋放。圖 1-2 b)是另一種解決方案，采用的是用扭力彈簧來連接搖臂和機(jī)翼。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V276

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 包文貴;;撲翼機(jī)今昔[J];航空知識(shí);1998年01期

2 高照玲;周浩尚;;一款模擬昆蟲飛行方式的微小型撲翼機(jī)[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2017年09期

3 何民;;像鳥兒一樣飛翔——撲翼機(jī)[J];兵器知識(shí);2001年03期

4 吳錦武;李祖文;;基于PVDF壓電傳感器的微型撲翼機(jī)升力特性研究[J];壓電與聲光;2012年05期

5 賀雪晨;周超英;汪超;;微型仿生撲翼機(jī)控制器設(shè)計(jì)[J];電子設(shè)計(jì)工程;2018年16期

6 ;飛機(jī)是誰發(fā)明的?[J];少兒科學(xué)周刊(少年版);2019年02期

7 胡超;武錦鑫;;一種仿鳥撲翼飛行器的設(shè)計(jì)研究[J];現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備;2019年07期

8 修星晨;朱洪俊;謝鐸;孫智勇;;基于MATLAB與ADAMS對(duì)撲翼機(jī)構(gòu)優(yōu)化仿真分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2017年S1期

9 田培培;金曉怡;黃立新;邢亞飛;朱建柳;;基于LabVIEW的微撲翼機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];機(jī)械制造與自動(dòng)化;2018年02期

10 楊永剛;謝友增;;基于FLUENT的仿生撲翼機(jī)翅翼氣動(dòng)力分析[J];機(jī)床與液壓;2015年15期

相關(guān)會(huì)議論文 前3條

1 昂海松;;仿生撲翼推進(jìn)飛行器的發(fā)展和前景[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)-2017暨慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立60周年大會(huì)論文集（B）[C];2017年

2 羅慶;聶小芳;周襲明;;固定翼位置對(duì)三撲翼飛機(jī)氣動(dòng)性能的影響[A];第八屆中國(guó)航空學(xué)會(huì)青年科技論壇論文集[C];2018年

3 王利光;宋筆鋒;高廣林;;仿鳥撲翼機(jī)翼展向折疊實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前8條

1 張孟軍;美擬加快機(jī)器鷹“孵化”進(jìn)程[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

2 于媚;“撲翼機(jī)”是怎樣起飛的[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

3 于媚;小小飛機(jī)設(shè)計(jì)師[N];大眾科技報(bào);2004年

4 申琳;年輕的心能飛多高[N];人民日?qǐng)?bào);2007年

5 李津軍;渴望飛上天的達(dá)·芬奇[N];科技日?qǐng)?bào);2002年

6 紅巖;擺脫桎梏 飛向藍(lán)天[N];中國(guó)商報(bào);2015年

7 本報(bào)記者　 張曄 通訊員　 張紅慧;求索飛天路[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

8 姜明遠(yuǎn);解讀世博會(huì)上的新概念飛機(jī)[N];中國(guó)青年報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 曾銳;仿鳥微型撲翼飛行器的氣功特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2005年

2 劉嵐;微型撲翼飛行器的仿生翼設(shè)計(jì)技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王鵬程;仿鳥撲翼飛行器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與樣機(jī)研制[D];南京航空航天大學(xué);2019年

2 吳瑞;兩段式柔性仿鳥撲翼飛行器樣機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

3 陸冠廷;四翼撲翼機(jī)氣動(dòng)性能分析[D];中國(guó)民航大學(xué);2019年

4 武斌;主動(dòng)折疊變形撲翼飛行器的設(shè)計(jì)與分析[D];北京交通大學(xué);2019年

5 劉應(yīng)桂;撲翼機(jī)推進(jìn)效率的數(shù)值仿真研究[D];廣西大學(xué);2019年

6 寧宇;仿甲蟲微型撲翼飛行器氣動(dòng)特性數(shù)值模擬研究[D];鄭州輕工業(yè)大學(xué);2019年

7 華兆敏;適應(yīng)多姿態(tài)的仿生撲翼飛行器動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與優(yōu)化[D];武漢科技大學(xué);2019年

8 李強(qiáng);微型撲翼飛行器設(shè)計(jì)與低噪聲撲翼的研究[D];吉林大學(xué);2019年

9 羅婷;仿生撲翼機(jī)單關(guān)節(jié)撲動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真[D];西南科技大學(xué);2019年

10 徐子明;用于小型仿生撲翼機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路研制[D];吉林大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2694449