近年來(lái),建立鳥(niǎo)類空氣動(dòng)力學(xué)模型是學(xué)術(shù)界的重要研究課題。鴿子作為撲翼飛行鳥(niǎo)類的代表,良好的歸巢性方便了研究,但由于鴿子飛行動(dòng)作復(fù)雜,很難通過(guò)傳感器在體采集自由飛行狀態(tài)下鴿子的翅膀受力。本文通過(guò)對(duì)單根飛羽根部形變數(shù)據(jù)的測(cè)量預(yù)估其受到的力,其結(jié)果可以用于估計(jì)鴿子翅膀在飛行過(guò)程中的受力。本文以鴿子為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,以應(yīng)變片為傳感器設(shè)計(jì)了一套應(yīng)用于活體鴿子的飛行中羽軸根部形變采集與參考點(diǎn)法向力分析的實(shí)驗(yàn)方法。制作了一種鴿子可背載的傳感設(shè)備,具有GPS實(shí)時(shí)定位,陀螺儀加速度傳感器實(shí)時(shí)飛行姿態(tài)解算,經(jīng)放大后的應(yīng)變片電壓數(shù)據(jù)采集與使用TF卡的各數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄的功能,全模塊重量總計(jì)19.6g,尺寸大小27mm×48mm×20mm。本文對(duì)樣本飛羽的形貌數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)量與統(tǒng)計(jì),通過(guò)兩點(diǎn)實(shí)驗(yàn)計(jì)算其抗彎強(qiáng)度,不同飛羽之間的強(qiáng)度會(huì)有所差異,需要對(duì)不同飛羽的根部形變和受力關(guān)系分別進(jìn)行分析。通過(guò)飛羽砝碼掛載實(shí)驗(yàn)總結(jié)了一套應(yīng)變片電壓-參考點(diǎn)法向力的轉(zhuǎn)換方法,針對(duì)鴿子的日�；顒�(dòng)設(shè)計(jì)了室內(nèi)理想條件與室外環(huán)境測(cè)試�？偨Y(jié)了一套在活鴿子羽軸根部粘貼應(yīng)變片的方法,設(shè)計(jì)了兩種有效避免鴿子啄咬應(yīng)變片及其連線的頭套。本文為了得到飛行過(guò)程中的環(huán)境信... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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鳥(niǎo)類的撲翼飛行[3]

鳥(niǎo)類可以在空中完成諸如轉(zhuǎn)彎、俯沖、后退、懸停等高難度動(dòng)作。其飛行效率之高，飛行動(dòng)作之靈活是現(xiàn)代人類制造的諸多飛行器望塵莫及的。撲翼飛行的過(guò)程中鳥(niǎo)類翅膀不是簡(jiǎn)單的上下?lián)鋭?dòng)，而是存在多樣的翅尖軌跡，綠頭鴨的一個(gè)完整撲翼動(dòng)作如圖1.2所示。撲動(dòng)過(guò)程中，鳥(niǎo)類翅膀與螺旋槳類似，在無(wú)數(shù)個(gè)剖面上產(chǎn)生的推力與阻力差就是鳥(niǎo)類向前的動(dòng)力，在10Hz左右的撲動(dòng)頻率下，鴿子甚至能到到144-147公里每小時(shí)的飛行速度，由此可見(jiàn)撲翼飛行的效率之高。2.滑翔[16]滑翔飛行方式是指在鳥(niǎo)類達(dá)到一定飛行高度后，利用上升的熱氣流，揮動(dòng)一次翅膀就能進(jìn)行長(zhǎng)距離的滑翔運(yùn)動(dòng)，這是鳥(niǎo)類的另一種常用飛行方式。通常來(lái)說(shuō)，翅膀面積比較大的鳥(niǎo)類相較于翅膀面積小的鳥(niǎo)類更善于滑翔。這是因?yàn)樵谙嗤瑲饬鳁l件下，滑翔距離一般與鳥(niǎo)類自重和

翅膀升力有關(guān)。鳥(niǎo)類在滑翔姿態(tài)上多是大同小異，多是兩翼張開(kāi)，迎著氣流做飛行運(yùn)動(dòng)，并且通過(guò)傾斜身體和調(diào)整尾巴角度來(lái)控制飛行方向。燕子是滑翔飛行的個(gè)中好手，除了上述的基本姿態(tài)調(diào)整外，燕子還可以通過(guò)在飛行過(guò)程中夾起翅膀進(jìn)行加速，如圖1.3A所示，燕子滑翔中翅膀外形與固定翼飛機(jī)類似，人類也在對(duì)滑翔鳥(niǎo)類的研究中將固定翼飛行器更新?lián)Q代，使其更加符合生物學(xué)原理。圖1. 3 燕子的滑翔與信天翁的翱翔A.燕子[16]；B.信天翁[17]3.翱翔[17]翱翔與以上兩種飛行方式的最大區(qū)別就是不消耗鳥(niǎo)類自身能量產(chǎn)生升力，而是從空氣的流動(dòng)中獲取能量供給飛行。通過(guò)飛行在上升的空氣團(tuán)內(nèi)，延長(zhǎng)滯空時(shí)間，完成長(zhǎng)距離飛行。翱翔可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。空氣在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)由于受熱產(chǎn)生上升氣流，或是在遇到障礙時(shí)產(chǎn)生上升氣流，利用這兩種氣流進(jìn)行飛行的方式被稱為靜態(tài)翱翔。以蜻蜓、鷹為代表的動(dòng)物是這一翱翔方式的典型代表。動(dòng)態(tài)翱翔則是利用隨時(shí)間和高度不斷發(fā)生變化的水平氣流產(chǎn)生升力的翱翔方式。動(dòng)態(tài)翱翔多見(jiàn)于在復(fù)雜的海風(fēng)環(huán)境中飛行的鳥(niǎo)類，如信天翁與海鷗，這些大型海鳥(niǎo)在多變的海風(fēng)中通過(guò)動(dòng)態(tài)飄升的方式維持翱翔飛行。信天翁在海風(fēng)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)飄升過(guò)程如圖1.3B所示。通常來(lái)講


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