扑翼飞行器具有弹性阻尼扑动机构的能耗对比分析与研究
2018-09-29张威刘光泽张博利
航空学报 2018年9期
关键词:系统
张威,刘光泽,张博利
1. 中国民航大学 航空工程学院,天津 300300 2. 中国民航航空地面特种设备研究基地,天津 300300 3. 中国民航大学 基础实验中心,天津 300300
自然界中的鸟类和昆虫主要是利用自身翅膀的上下拍动来实现飞行。同时,昆虫可以凭借翅膀的快速拍动、弯曲和扭转等特性,充分利用非定常气动特性来获得高升力和高升阻比从而完成前飞、悬停、急转等飞行动作[1-2]。学习飞行生物的这些优点,借鉴并利用其机体结构和飞行机理,研制高机动性、低能耗的扑翼飞行器,具有广阔的应用前景[3]。在军用领域,微小扑翼飞行器(Flapping Wing Micro Air Vehicle, FWMAV)可以在特殊环境下进行伪装侦查、追踪目标、近距离电子干扰等;在民用领域,微小扑翼飞行器可以进行狭小空间救援、森林野生动物检测、空中视频拍摄等[4]。
正是由于扑翼飞行器具有如此突出的优点,具有实用价值的扑翼飞行器的探索和研制正在成为多个学科的研究热点。在扑翼飞行器的气动性能实现方面,前人研究了翅翼的柔性变形对扑翼气动特性的影响[5-7],以及昆虫翅翼褶皱结构对扑翼气动性能的影响[8-10]。在满足空气动力学的条件下,对太阳能电池板作为扑翼飞行器翅翼能量供应的可行性进行了分析[11-13]。扑翼飞行器样机实现方面:美国哈佛大学研究的仿昆虫扑翼飞行器是世界上第1款昆虫大小的扑翼飞行器,它的重量只有60 mg,翼展3 cm。由于飞行器结构的微观性,各结构部件都是采用精密加工,利用压电驱动材料的振动来带动两侧材料的拍动[14-15];……
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