仿白鶴撲翼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其氣動特性研究.pdf

1、仿白鶴撲翼系統(tǒng)屬于仿生撲翼飛行器的范疇，與傳統(tǒng)的固定翼飛行器或旋翼飛行器不同，它是一種靠機(jī)翼的上下?lián)鋭?、折疊并繞翼?xiàng)U扭轉(zhuǎn)來產(chǎn)生升力、推力的新概念飛行器。目前，仿生撲翼飛行器已經(jīng)引起了國際上的研究熱潮，人們在撲翼飛行空氣動力學(xué)方面的研究取得了很大的進(jìn)步?；诖耍疚奶岢鲆环N仿白鶴撲翼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，針對其飛行機(jī)理、撲翼結(jié)構(gòu)、樣機(jī)整體布局設(shè)計(jì)和氣動力特性進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。
　　本文從仿生學(xué)角度研究了鳥類翅膀的構(gòu)造特征和撲打運(yùn)動特征，著重分

2、析了白鶴等鳥類飛行的高升力機(jī)理，并據(jù)此給出對撲翼結(jié)構(gòu)及仿白鶴撲翼系統(tǒng)樣機(jī)的設(shè)計(jì)要求，并提出一種仿白鶴撲翼機(jī)構(gòu)。使用SolidWorks建模，ADAMS對機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真，得出機(jī)構(gòu)運(yùn)動方程式，并優(yōu)化撲翼結(jié)構(gòu)。
　　針對所涉及的撲翼機(jī)構(gòu)，采用基于計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的方法，結(jié)合動網(wǎng)格技術(shù)對撲翼不可壓非定常粘性翼型流場進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明：采用撲打和扭轉(zhuǎn)兩個自由度的剛性翼與單自由度的柔性翼流場計(jì)算結(jié)果相差不大。并比較分析了六種不同

3、翼型對撲翼飛行升阻力特性的影響。結(jié)果表明：具有較大彎度的S1223翼型的升力系數(shù)最大，且推力系數(shù)較高，適合作為本樣機(jī)的次翼翼型；另一種具有較大彎度的2032cjc翼型的推力系數(shù)最大，且升力系數(shù)較高，適合作為本樣機(jī)的初翼翼型。
　　在前面研究的基礎(chǔ)上，對仿白鶴撲翼系統(tǒng)樣機(jī)展開詳細(xì)的設(shè)計(jì)。制作了一款翼展2.0m，總重575.5g的仿白鶴撲翼系統(tǒng)樣機(jī)，并設(shè)計(jì)仿白鶴撲翼系統(tǒng)樣機(jī)的升力、推力測試實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，樣機(jī)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)具有可行性，