仿生學機理的研究進展和微電子技術的日趨完善促進了學者們對仿昆蟲微型撲翼飛行器的研究熱情。仿昆蟲微型撲翼飛行器比起傳統(tǒng)的固定翼和旋翼飛行器,可以設計具有更小的結(jié)構(gòu)尺寸、更好的飛行機動性和更好的環(huán)境適應性,在軍事及民用領域越來越受重視。作為產(chǎn)生升力和推力的核心部分,仿昆蟲柔性翼的設計在仿昆蟲微撲翼飛行器研制過程中占有重要地位。本文以仿生學研究為基礎,通過提取不同昆蟲翅翼的主要結(jié)構(gòu)特征,建立了有限元靜力學和動力學分析模型,比較了不同昆蟲翅翼結(jié)構(gòu)的共同特征與差異性。以黃蜂翅翼為仿生對象,結(jié)合流固耦合分析及計算流體力學方法,分析了昆蟲翅翼結(jié)構(gòu)的幾何特性和柔性特性對氣動力的影響,在此基礎上提出了仿昆蟲微撲翼飛行器的柔性翼設計及優(yōu)化方法。本文主要研究內(nèi)容包括以下幾個部分:1.在昆蟲飛行仿生學原理研究的基礎上,提取出昆蟲翅翼的主要結(jié)構(gòu)特征,分別建立了黃蜂、蝴蝶、家蠅翅翼結(jié)構(gòu)的有限元模型,通過有限元靜力學分析和動力學分析比較不同翅翼柔性特性和模態(tài)特性的共同點和差異性;2.將黃蜂翅翼幾何特性（展弦比、扭轉(zhuǎn)中心）與翅翼氣動力模型建立聯(lián)系,通過計算對比不同幾何特性下的氣動模型的氣動特性,研究幾何特性對翅翼氣動... 

【文章來源】：武漢科技大學湖北省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

蜂鳥

圖 1. 3 機械蝴蝶 圖 1. 4 DelFly Explorer德國 FESTO 公司設計制作飛行器系列包括 Smart Inversion（魔方）、Sma能鳥）、Bionic Opter（機械蜻蜓）、eMotion Butterfly（仿生蝴蝶）、A中水母）、Air Peguin（仿生企鵝）等，其中 Smart Bird、Bionic Opter、eterfly（如圖 1.5-圖 1.7 所示）更是近幾年廣受追捧的仿生撲翼飛行器。此外，哈佛大學還在研制的尺寸更小的機器蒼蠅[1]（如圖 1.8 所示）。

武漢科技大學碩士學位論文南京航空航天大學研制的撲翼飛行器試驗機為仿鳥式，2002 年樣機“黃鶯”試飛成功，最新仿鳥樣機的控制水平和飛行時間達到美國“MicroBat”水平。圖 1.9是南京航空航天大學的仿鳥撲翼機樣機之一“天鷹”。圖 1. 5 Smart Bird 圖 1. 6 eMotion Butterfly

【參考文獻】：
期刊論文
[1]仿生微型撲翼飛行器中的空氣動力學問題研究進展與挑戰(zhàn)[J]. 楊文青,宋筆鋒,宋文萍,陳利麗.  實驗流體力學. 2015(03)
[2]柔性撲翼氣動結(jié)構(gòu)耦合特性數(shù)值研究[J]. 陳利麗,宋筆鋒,宋文萍,楊文青.  空氣動力學學報. 2015(01)
[3]一種基于結(jié)構(gòu)動力學的柔性撲翼氣動結(jié)構(gòu)耦合方法研究[J]. 陳利麗,宋筆鋒,宋文萍,楊文青.  航空學報. 2013(12)
[4]基于結(jié)構(gòu)動力學的平板撲翼氣動彈性方法研究[J]. 陳利麗,宋筆鋒,宋文萍,楊文青.  空氣動力學學報. 2013(02)
[5]微型撲翼飛行器非定常運動對平尾的影響[J]. 楊茵,李棟,張振輝.  航空學報. 2012(10)
[6]仿鳥柔性撲翼氣動特性與能耗的數(shù)值研究[J]. 肖天航,段文博,昂海松.  空氣動力學學報. 2011(06)
[7]N-S方程數(shù)值研究翼型對微型撲翼氣動特性的影響[J]. 楊文青,宋筆鋒,宋文萍.  計算力學學報. 2011(02)
[8]微型撲翼低雷諾數(shù)繞流氣動特性研究[J]. 楊文青,宋筆鋒,宋文萍,李占科.  空氣動力學學報. 2011(01)
[9]高效確定重疊網(wǎng)格對應關系的距離減縮法及其應用[J]. 楊文青,宋筆鋒,宋文萍.  航空學報. 2009(02)
[10]適合于柔性結(jié)構(gòu)撲翼飛行器的空間非定常渦格法[J]. 余春錦,昂海松,陳青,張敏,張莉.  南京航空航天大學學報. 2008(04)

博士論文
[1]柔性體與流體耦合運動的數(shù)值模擬和實驗研究[D]. 王思瑩.中國科學技術大學 2010

碩士論文
[1]仿生柔性體與流體耦合運動問題的研究[D]. 韓臻博.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]微型飛行器柔性翼氣動及抗風特性研究[D]. 何飛.西北工業(yè)大學 2007
[3]有限翼展撲動翼的歐拉方程數(shù)值模擬[D]. 龔凱.西北工業(yè)大學 2003



本文編號：3596455