谢中敏，胡 超，王心治

(江苏航空职业技术学院 航空工程学院，江苏 镇江 212134)

0 引言

自然界的飞行生物种类很多，每一种都有其独特的翼型和飞行方式。在早期有关昆虫的飞行研究中，主要采用类似固定翼和旋翼飞行器的思路进行数值计算，结果表明基于拍动翅膀的气动力是准定常的，其升力远不能平衡昆虫的自身重量，更无法提供飞行过程需要的额外气动力，这说明不能用传统的定常流理论来分析昆虫的飞行[1-2]。

分析和研究仿生学飞行机理，一般需要得到翅翼拍动模式、翅翼形状、翅翼升力等这些参数。为获得昆虫和鸟类飞行过程的相关参数，各科研单位选择的试验本体各不相同，采用的方法基本上是通过自由飞行和吊飞实验进行观察和测量，通过数据来逆向推理翅膀拍动过程中的气动力形成机制。与飞行相关的高升力机理一直是研究的重点问题，目前主要有三种高升力机制被实验和数值计算研究所证实：拍合机制、不失速机制和尾迹捕获机制。

1 扑翼飞行高升力机制

1.1 拍合高升力机制

生物学家Weis-Fogh[3]在研究台湾小黄蜂飞行时发现拍合高升力机制，也称为Weis-Fogh机制，虽然大多数鸟类和昆虫并不采用这种飞行方式，但该机制最早启发人们从非定常流动方面去研究昆虫产生高升力的问题。台湾小黄蜂每个拍动周期中，在背部将两翅合拢，然后打开。翅膀合拢阶段如图1中A～C所示。翅膀翼面拍动始终在身体背部，首先翅前缘合拢，随后后缘合拢，在这期间前缘向内旋转，旋转过程中气流被两翼面快速挤出，一方面向前产生推力。……