基于仿生學(xué)的變體機(jī)翼探索研究.pdf

1、仿生變體飛行器是一種新概念飛行器，在軍事與民用領(lǐng)域存在廣泛應(yīng)用前景，是目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)固定翼和旋翼飛行器相比，仿生變體機(jī)翼飛行器存在獨(dú)特性能優(yōu)勢(shì)，必將在飛行器研究中占有重要地位。同時(shí)仿生變體飛行器作為新型飛行器形式，對(duì)航空技術(shù)的發(fā)展有重大意義。
　　本文針對(duì)多自由度仿生變體機(jī)翼的相關(guān)設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)性能進(jìn)行探索研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　首先，從鳥類的飛行原理出發(fā)，分析鳥類撲翼、滑翔和翱翔飛行方式下的飛行特點(diǎn)。研究鳥

2、類與飛行相關(guān)的大小胸肌和翅膀的結(jié)構(gòu)與功能以及對(duì)仿生學(xué)的啟示，為仿生研究提供理論基礎(chǔ)。
　　其次，以鴿子為對(duì)象進(jìn)行生物力學(xué)研究。觀察研究鴿子的外部形態(tài)，比較歸納賽鴿有利于飛行的翅膀幾何形狀。通過(guò)鴿子解剖、電刺激和紅外熱成像，研究鴿子與飛行相關(guān)的骨骼、肌肉系統(tǒng)以及飛行過(guò)程中的姿態(tài)變化。在此基礎(chǔ)上，提出了兩關(guān)節(jié)的變體機(jī)翼結(jié)構(gòu)，研究前后掠角和上下反角對(duì)于機(jī)翼的氣動(dòng)性能影響，表明所設(shè)計(jì)變體機(jī)翼能夠較好的在結(jié)構(gòu)與功能上實(shí)現(xiàn)對(duì)鳥類飛行的模擬。<

3、br>　　然后，針對(duì)不同飛行方式的鳥類的翅膀幾何形狀特點(diǎn)，分別對(duì)撲翼飛行與翱翔飛行的目標(biāo)進(jìn)行飛行姿態(tài)優(yōu)化布局。選取鴿子為撲翼飛行鳥類代表，變體機(jī)翼的幾何形狀按照長(zhǎng)距離飛行冠軍賽鴿的氣動(dòng)外形進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)控制關(guān)節(jié)角度的變化范圍和穩(wěn)定特性，得到變體機(jī)翼在起飛/著陸、突防俯沖和巡航時(shí)的關(guān)節(jié)角度配置，并分別對(duì)三種任務(wù)姿態(tài)進(jìn)行氣動(dòng)分析。選取具有卓越翱翔性能的信天翁為滑翔與翱翔飛行鳥類代表，按照與仿鴿子變體機(jī)翼同樣的技術(shù)手段，得到三種任務(wù)狀態(tài)的關(guān)節(jié)