基于仿生學的變體機翼探索研究.pdf

1、仿生變體飛行器是一種新概念飛行器，在軍事與民用領域存在廣泛應用前景，是目前國內外的研究熱點。與傳統(tǒng)固定翼和旋翼飛行器相比，仿生變體機翼飛行器存在獨特性能優(yōu)勢，必將在飛行器研究中占有重要地位。同時仿生變體飛行器作為新型飛行器形式，對航空技術的發(fā)展有重大意義。
　　本文針對多自由度仿生變體機翼的相關設計與驅動性能進行探索研究。主要研究內容包括：
　　首先，從鳥類的飛行原理出發(fā)，分析鳥類撲翼、滑翔和翱翔飛行方式下的飛行特點。研究鳥

2、類與飛行相關的大小胸肌和翅膀的結構與功能以及對仿生學的啟示，為仿生研究提供理論基礎。
　　其次，以鴿子為對象進行生物力學研究。觀察研究鴿子的外部形態(tài)，比較歸納賽鴿有利于飛行的翅膀幾何形狀。通過鴿子解剖、電刺激和紅外熱成像，研究鴿子與飛行相關的骨骼、肌肉系統(tǒng)以及飛行過程中的姿態(tài)變化。在此基礎上，提出了兩關節(jié)的變體機翼結構，研究前后掠角和上下反角對于機翼的氣動性能影響，表明所設計變體機翼能夠較好的在結構與功能上實現(xiàn)對鳥類飛行的模擬。<

3、br>　　然后，針對不同飛行方式的鳥類的翅膀幾何形狀特點，分別對撲翼飛行與翱翔飛行的目標進行飛行姿態(tài)優(yōu)化布局。選取鴿子為撲翼飛行鳥類代表，變體機翼的幾何形狀按照長距離飛行冠軍賽鴿的氣動外形進行設計，通過控制關節(jié)角度的變化范圍和穩(wěn)定特性，得到變體機翼在起飛/著陸、突防俯沖和巡航時的關節(jié)角度配置，并分別對三種任務姿態(tài)進行氣動分析。選取具有卓越翱翔性能的信天翁為滑翔與翱翔飛行鳥類代表，按照與仿鴿子變體機翼同樣的技術手段，得到三種任務狀態(tài)的關節(jié)