姚新科， 彭瀚旻， 胡 捷， 吴辉阳

(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室 南京， 210016)

引 言

获取飞行器姿态信息是控制飞行器自身姿态的重要参数，也是近年来航空测控领域的研究热点。传统的姿态信息获取方法可以获取某一姿态信息，但却无法直接感知外部环境的变化，例如风速大小与方向的突变。此种突变往往造成飞行器的失稳。因此，国内外研究人员利用各种智能传感材料在风速感知领域进行了研究。

文献[1-2]研制了一种基于微机电系统(micro electro mechanical systems, 简称MEMS)技术的圆形热流传感器，以检测流动方向和速度。测试结果显示，最大角度误差为5°，速度误差不超过0.5 m/s，但响应时间较长，约为10 s。文献[3]运用MEMS研制出基于悬臂梁结构的电阻应变式微米级气体流量传感器，其对超低风速具有一定的灵敏度(0.028 4 Ω/ms-1)且响应时间快(0.53 s)。Liu[4]利用微纳米加工技术制作了仿生纤毛传感器，纤毛根部贴有应变片，能感知风速的大小，纤毛长度小于1.5 mm。Dagamseh等[5]模仿蟋蟀尾部的纤毛能感受空气周围振动的原理，通过MEMS技术制造了电容式仿生毛发传感器，能检测到1 mm/s的气流变化。Marinov等[6]制作了基于聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride, 简称PVDF)压电薄膜的十字形传感结构，实验结果表明PVDF产生的电信号是可以判断风速大小和方向的，但不能准确测量风速。文献[7]研制了直径约为0.7 mm含金属芯的PVDF压电纤维，该纤维产生的电荷与气流速度成正比，同时可探测气流的方向。费海平等[8]在微型飞行器翼表上采用微型热式流速传感器，通过测量翼表流速大小来感知外部流场环境的变化，其传感器精度为4%。……