单曲柄双摇杆扑翼驱动机构的优化设计

微扑翼飞行器在试飞过程中时常发生向左或者向右倾斜栽落的现象,这是由于左右扑翼动作的不完全对称性引起的.由此建立了驱动机构在一个运动周期内左右扑翼角之差和角速度之差的数学模型,并在机械学、仿生学等约束条件下利用模式搜索法对目标函数进行了优化设计.优化前后的参数对比分析和试飞试验均表明:该优化显著增强了微扑翼飞行器的运动对称性.

微扑翼飞行器驱动机构的设计与动态特性研究

微扑翼飞行器是一种新概念的飞行器,在应用技术上它超出了传统的飞机设计和气动力的研究范畴,同时开创了微机电系统技术(MEMS)在航空领域的应用。微扑翼驱动机构的设计、制作及其动态特性研究是飞行器设计中的关键环节。本文的研究对象是一个静电驱动的胸腔式微扑翼机构,由于这种结构存在着强烈的静电和机械两个物理场的非线性耦合,因此系统的动态特性是非常复杂的。本文从理论上分析了系统奇点的存在与稳定性;在相空间中分析了无阻尼及有阻尼系统的非线性动态特性;研究了初始条件和阻尼对临界拉入电压的影响;最后分析了在不同激励电压信号下系统的响应。所得研究结论对微扑翼驱动机构的设计、制作和应用提供了一定的理论依据。

基于MEMS技术的微扑翼飞行器研究

简要介绍了微型扑翼飞行器的概念、特点及其应用 ,概述了微扑翼飞行器的国内外研究现状及未来发展趋势。在此基础上 ,重点讨论了基于微机电系统 (MEMS)技术的微型扑翼飞行器的系统结构和单元划分 。

电磁振动式微扑翼机构设计和动力学研究

设计了一种电磁振动式微扑翼机构,并建立了其非线性动力学模型.研究了不同电磁力激励下系统动态响应,获得了系统固有频率,并得出了方波和正弦半波电磁力驱动能够产生较大扑动幅度的结论.最后,研究了电磁振动式微扑翼机构机—磁耦合非线性系统动力学特性.研究结果表明,电磁振动式微扑翼机构适合采用正弦半波电压激励,而且通过改进结构,能够提高扑动的对称性和稳定性.

微扑翼飞行器总体设计及实验

提出了适合工程实际的微扑翼飞行器的设计方法。利用几何相似原理,拟合了以翼展为基本参数的仿生公式,并确定了飞行参数、结构参数和动力参数。根据初步的仿生设计结果,进行传动结构、翅翼尾翼等总体结构设计,并按照运动学分析、气动力分析、动力学分析相结合的动态分析方法研究了扑翼样机理论上产生的升力。与风洞实验结果比较表明,平均升力误差为0.61 g,基本满足设计要求,为微扑翼飞行器的研制提供了理论和实验依据。

微型扑翼飞行器机翼纵向力矩特性风洞试验研究

为了对微型扑翼飞行器机翼的纵向力矩特性进行研究,利用微型飞行器专用风洞对微型扑翼飞行器机翼进行了一系列吹风试验。试验中研究了迎角、扑动频率、风速对机翼的纵向力矩特性的影响。通过试验得到了关于微型扑翼飞行器机翼纵向力矩特性的基本规律,为进一步研究微型扑翼飞行器的稳定性和操纵性打下了基础,同时也为微型扑翼飞行器的总体设计提供参考。

微型扑翼飞行器控制系统的研究现状

微型扑翼飞行器作为一种新概念飞行器有着广泛的应用前景和市场需求。简要介绍了微型扑翼飞行器的概念、特点和应用,以及优势控制系统设计的技术难点;重点从控制理论与算法、控制元器件的设计、控制系统实现等三个方面概述了国内外微型扑翼飞行器控制技术的最新研究成果和发展趋势。在此基础上,总结出微型扑翼飞行器控制系统研究需要解决的关键技术和今后研究的重点。

微型扑翼飞行器空气动力学研究进展

微型扑翼飞行器(FMAV)作为一种新概念的航空器,有着广泛的功能和用途,已经受到了各国的高度重视.综述了国内外对微型扑翼飞行器的低雷诺数空气动力学问题的研究现状及未来的发展趋势,讨论了目前研究中需要解决的一些关键技术.在此基础上,总结出今后研究的重点,并为微型扑翼飞行器的设计提供了参考依据.

昆虫飞行特性的视觉测量方法

该文提出了一种应用立体视觉技术测量昆虫飞行特性的方法。针对昆虫飞行的图像,尤其是对翅脉,进行预处理、分割和特征提取。指出采用区域匹配和特征匹配相结合的匹配方法,对图像进行立体匹配。最后提出对二维图像进行三维重构,计算昆虫空间坐标。通过这些步骤,可以获得描述昆虫飞行特性的信息。该文对方案进行了初步的仿真验证。使用立体视觉这种非接触性测量手段,可以不需要翅膀截面只有一次变形的假设,测量得到昆虫自由飞行时的飞行特性。

微扑翼飞行器位置控制研究

研究了微扑翼飞行器位置控制系统设计.在完成气动力计算模型和运动参数(拍动平面夹角、拍动频率、拍动幅值、旋转幅值)对气动力影响基础上,建立了微扑翼飞行器纵向动力学模型,采用了切换控制策略,选择拍动平面夹角和拍动幅值作为控制参数,利用位置误差和速度误差线性组合作为反馈信号,计算平均力,确定切换参数,完成控制规律设计.对爬升和水平飞行的控制进行了仿真实验.仿真结果表明,在切换控制策略下,Y方向上经过0.13 s后进入平飞阶段,Z方向上经过5 s后进入平飞阶段,在一定的误差范围内,所设计的控制规律可以实现位置控制.

微型仿昆扑翼飞行器解耦操控机制

提出一种解耦操控机制,用于解决微型仿昆扑翼飞行器飞行控制中的欠驱动问题.首先通过理论分析和仿真试验分析了翅膀的振翅运动参数对气动力旋量的控制作用;然后在对昆虫飞行所采用的生物学振翅运动进行模拟的基础上,通过调整翅膀的振翅运动参数,设计了一个能对气动力和气动力矩实现独立控制的解耦操控机制.此操控机制采用周期函数将控制输入量参数化,从而在仿昆扑翼布局的动力学模型中引入更多数目的独立控制量.通过将原动力学系统转化为完全能控系统,解决了仿昆扑翼布局的欠驱动控制问题.同时,此操控机制仅仅要求转动角可控,有效地降低了仿昆扑翼飞行器的设计难度.

考虑弹性转轴的扑翼三维气动数值计算

通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程,研究了同时具有扑动和俯仰运动的三维扑翼气动特性.为了模拟扑翼的弹性特性,在扑翼俯仰轴处设计了扭簧.研究了扑翼平面形状、俯仰弹性轴与质心的相对位置、俯仰刚度变化等参数的影响.结果表明:俯仰角相对扑动角有一个大的相位超前量,且刚度系数越大该超前量越大;考虑了俯仰弹性特征后,计算得到的平均阻力系数减小了60%左右,且升力系数幅值和绕翼根力矩系数的幅值明显减小,而这是判断微型飞行器能否平稳飞行的关键参数.所以,在设计扑翼飞行器时应当考虑其扑翼的俯仰弹性特性,适当设计扑翼的俯仰刚度和俯仰轴的位置对扑翼的空气动力性能至关重要.