仿生撲翼飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計及其動力學(xué)仿真研究.pdf

1、仿生撲翼飛行器是一種模仿鳥類或昆蟲飛行的新概念飛行器。由于具有體積小、重量輕、成本低、隱身性和可操作性好等特點，在國防和民用領(lǐng)域有十分重要而廣泛的應(yīng)用。仿生學(xué)和空氣動力學(xué)研究均表明，對于特征尺寸相當(dāng)于鳥類或者昆蟲的微型飛行器來說，撲翼方式具有更高的飛行效率。
　　本文在綜合分析各種常見仿生撲翼飛行器驅(qū)動機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立了單曲柄雙搖桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運動參數(shù)數(shù)學(xué)模型及其在ADAMS中的仿真模型，同一參數(shù)在這兩類模型下的運動曲線圖完全一致

2、，驗證了數(shù)學(xué)建模與仿真建模的正確性。為了提高單曲柄雙搖桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運動對稱性，以其左右撲翼角之差和角速度之差的幅值在運動周期內(nèi)同時盡可能的小為優(yōu)化目標(biāo)，在二者數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上構(gòu)造了綜合評價函數(shù)，并在機(jī)械學(xué)與仿生學(xué)的約束條件下進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。所得研究成果為提高同類型驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運動對稱性提供了理論指導(dǎo)，對其它類型的撲翼驅(qū)動機(jī)構(gòu)也有很好的借鑒意義。
　　基于對生物飛行尺度律的分析，參考以質(zhì)量為基本參數(shù)的仿生學(xué)設(shè)計公式，計算出仿生撲翼飛行

3、器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立了三維整機(jī)模型，并對仿生撲翼飛行器的傳動系統(tǒng)及其氣動布局包括翅翼結(jié)構(gòu)、尾翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計。
　　在鳥類、昆蟲撲翼飛行的生物學(xué)原理研究基礎(chǔ)上，基于CFD方法對仿生翼的氣動力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析比較了翅翼的沉浮運動及沉浮與俯仰的聯(lián)合運動對氣動力特性的影響。然后根據(jù)氣動力的作用機(jī)理，利用數(shù)值模擬的結(jié)果，結(jié)合仿生翼的實際參數(shù)，計算了仿生撲翼飛行器撲動過程中所受到的氣動升力。
　　在ADAMS中建立了仿