扑旋翼刚度和翼梢形状对气动升力和效率的影响

具有垂直起降及悬停性能的扑旋翼刚度分布和形状对其气动升力和效率的影响与传统仿昆虫扑翼明显不同。针对扑旋翼刚度和翼梢形状对其悬停飞行模式下的气动升力和效率的影响开展实验研究,研制了12种不同结构构型及翼梢后掠角的传统矩形扑旋翼样件和一种仿蜻蜓翅外形的扑旋翼样件,通过实验测试定量分析了各扑旋翼样件的展向和弦向刚度、翼梢刚度及形状对其运动、气动升力和效率的影响。结果表明,弦向刚度和翼梢形状对扑旋翼运动影响显著,优化展向和弦向刚度分布对翼膜的支撑和采用仿蜻蜓翅梢形状可显著提高扑旋翼的气动升力和效率。以本实验中采用的重量为30.1 g的扑旋翼模型为例,在输入电压3.4 V时,优化后的仿生扑旋翼平均升力(49.6 g)比初始矩形扑旋翼提高74%,升力效率从3.5 g/W提高到5.9 g/W。本研究对扑旋翼微型飞行器气动性能的提升具有重要意义。