【摘要】：撲翼機是一種仿生飛行器。與傳統(tǒng)固定翼飛機和旋翼機不同,撲翼機主要通過雙翼上下?lián)鋭�、折疊和扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)推進與升降,具有較高的靈活性,在機場和農(nóng)田驅(qū)鳥等方面有較好的發(fā)展前景。目前人們在研究兩翼撲翼機的過程中發(fā)現(xiàn)兩翼撲翼機的機翼布局和運動模式單一,導(dǎo)致穩(wěn)定性不夠好,不能持續(xù)高效的產(chǎn)生升力和推力。而四翼撲翼機增加了一對機翼,改變了機翼布局,通過調(diào)整四個機翼的運動模式能夠有效提高穩(wěn)定性,同時能夠持續(xù)高效的產(chǎn)生升力和推力,因此對四翼撲翼機的研究很有意義。首先,對比四翼昆蟲與鳥類的翅膀結(jié)構(gòu)特點,總結(jié)四翼昆蟲的飛行方式。從渦的基本理論出發(fā),分析撲翼機在飛行時的升力機制,為四翼撲翼機運動方程的定義提供理論依據(jù)。然后,建立兩種四翼撲翼機的模型,一種為模仿蜻蜓飛行的仿蜻蜓四翼撲翼機運動模型,另一種為模仿蜜蜂飛行時機翼對拍運動機制的對拍式四翼撲翼機運動模型。在傳統(tǒng)機翼運動模式的基礎(chǔ)上加入機翼繞y軸的偏轉(zhuǎn)運動,使得翼尖的運動軌跡從原本的“?”型變?yōu)椤?”型,建立一個具有“撲動-扭轉(zhuǎn)-偏轉(zhuǎn)”三個運動的三維撲翼模型。為了更方便地研究機翼的柔性形變對撲翼機的影響,采用近似柔性思想簡化機翼的柔性形變,將機翼分段并分別定義運動方程,使機翼具備一定的柔性。針對傳統(tǒng)撲翼機撲動區(qū)域相對于機身水平面上下對稱導(dǎo)致升力不足的缺點,在新模型中加入撲動初始角,改變機翼撲動時掃過機身水平面上方和機身水平面下方的區(qū)域,使機翼位于機身水平面下方的運動區(qū)域大于機身水平面上方,增加正升力。最后,利用CFD軟件對四翼撲翼機模型進行數(shù)值模擬。詳細分析了兩種四翼撲翼機的撲動初始角、扭轉(zhuǎn)角、撲動頻率、風(fēng)速、機身迎角、機翼柔性和機翼相位差在不同取值情況下的推力系數(shù)、升力系數(shù)、平均推力系數(shù)和平均升力系數(shù)的變化規(guī)律,并對這些規(guī)律進行理論解釋。分別從翼展方向的速度云圖、渦流云圖、機身上表面和下表面的靜壓云圖和整個機身附近的等渦圖等方面分析兩種四翼撲翼機在撲動過程中機翼表面流場的變化情況,得出兩種四翼撲翼機最佳的運動參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V211.59
【圖文】：

第一章 緒論意義機的研究最早可以追溯到春秋戰(zhàn)國時代，根據(jù)《墨子·制作了一只能夠在天上飛三天三夜的喜鵲。《太平御衡曾嘗試用木頭做鳥，在機翼上加上羽毛，在機身內(nèi)設(shè)國外對撲翼機的研究最早可以追溯到十三世紀中葉，藝和自然的奧秘》中描述了撲翼飛行器是一種依靠器械的飛行器。之后的文藝復(fù)興時期，藝術(shù)家達·芬奇繪制圖 1-1 所示。到了 20 世紀中后期，科學(xué)家們根據(jù)前人翔機和動力撲翼飛行器，直至今日還在斷改進和完善。

中國民航大學(xué)碩士學(xué)位論文2 撲翼機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.1 撲翼機樣機研究目前大型撲翼飛行器主要有加拿大 Uoft 制造的 Snowbird 飛行器[6-8]，如圖 1-2 所款飛行器全機身采用碳纖維材料制造，翼展達到 32 米的同時其質(zhì)量僅有 42.6 千靠駕駛員在機艙內(nèi)不停地蹬腳踏板提供動力，帶動機翼撲動實現(xiàn)飛行。但飛行器汽車預(yù)先拉動助跑后才能飛行，試飛最遠飛行距離僅為 145 米。

目前大型撲翼飛行器主要有加拿大 Uoft 制造的 Snowbird 飛行器[6-8]，如圖 1-2 所款飛行器全機身采用碳纖維材料制造，翼展達到 32 米的同時其質(zhì)量僅有 42.6 千克靠駕駛員在機艙內(nèi)不停地蹬腳踏板提供動力，帶動機翼撲動實現(xiàn)飛行。但飛行器需汽車預(yù)先拉動助跑后才能飛行，試飛最遠飛行距離僅為 145 米。圖 1-2 Uoft 研制的 Snowbird同時 Uoft 還研制了采用活塞發(fā)動機驅(qū)動的撲翼機，如圖 1-3 所示。該撲翼機功率8 千瓦，通過活塞發(fā)動機帶動機翼撲動。但是由于活塞發(fā)動機大幅度增加了機身重量致三次試飛試驗都未能完成完整飛行。

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本文編號：2781272