设计制作扑翼飞行器要了解的方面
作者:管理员    发布于:2014-04-25 14:34:47    文字:【】【】【

1.空气动力学基础
  仿生扑翼飞行研究以模仿鸟和昆虫类扑翅运动为主,但昆虫和鸟类的翅膀不像飞机翼那样具有标准的流线型,而是类似的平面薄体结构。按照传统的空气动力学理论,它们无法有效地利用空气的升力和阻力,因而就很难起飞。但是它们翅膀在拍动过程中伴随着快速且多样性的运动,这会产生不同于周围大气的局部不稳定气流,这种非定常空气动力学效应是研究和理解昆虫、鸟类飞行的运动机理和空气动力学特性进而实现仿生飞行的重要基础。

2.飞行动力和能源问题
  由于微型扑翼飞行器要求外形较小、质量轻、驱动元件效率高、能耗少,这就要求我们在对仿生扑翼飞行内在关系的分析了解基础上,对其能源动力系统的质量、大小以及功率等方面的因素对扑翼飞行驱动的作用进行深入细致的探讨。考虑到扑翼飞行对质量和大小的要求,并从研究的角度及目前的动力系统发展趋势来看,在今后的研制过程中,电池和微小型电机应是相当长一段时间内的首选对象。

3.翼形和材料
  仿生翼必须轻而坚固,能够在高频振动下不会断裂,且要能够提供足够的升力和推进力等。在设计过程中,翼形主要还是仿造生物翼形状,翼的重量要轻,在扑动过程中还要有灵敏的柔性。此外,材料的选择涉及仿生扑翼飞行的整个过程,设计中的重量轻、柔性以及微型化等要求都与材料有关。如在驱动结构设计中,压电陶瓷和化学肌肉等智能材料都被采用。另外,为保证整体重量轻,翼有一定强度且能灵活变形,聚脂化合物及碳纤维等也被广泛采用。

4.通信和控制系统
  在仿生飞行器运用飞行中,要实现飞行的控制与决策,这需要进行任务规划、路径规划、飞行模式规划和运动学控制,这其中的翼变化控制和稳定性控制是控制系统研究的关键。首先,将外部条件简化,即考虑飞行环境是理想的;其次,可采用多级简单控制方法。另外,结合实际研制过程,遥控操作、电子调速及方向舵相结合的简单控制系统仍将是首选。

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