半轉翼簡約化設計方法及其類昆蟲飛行機理研究

《半轉翼簡約化設計方法及其類昆蟲飛行機理研究》是依託安徽工業大學，由王孝義擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：半轉翼簡約化設計方法及其類昆蟲飛行機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王孝義
• 依託單位：安徽工業大學

項目摘要

撲翼飛行比固定翼飛行更高效、靈活，因此對撲翼飛行的仿生是人類仿生飛行的更高目標。現有的仿撲翼飛行一般都是模仿動物的上下擺翼運動，這種仿生運動方式有一些固有的缺陷，妨礙了撲翼飛行器的大型化、實用化。本項目基於半轉機構研究一種仿生翼- - 半轉翼，其運動形式與撲翼完全不同，但具有類似昆蟲撲翼的飛行效果，是一種新的飛行模式。項目擬在半轉機構基本構型研究基礎上，探索適應飛行要求的半轉翼簡約化構成原理，建立半轉翼的基礎設計理論與方法。對照昆蟲飛行高升力機制的四種典型效應，通過理論與實驗研究，闡明半轉翼升力形成機理，探尋提高半轉翼飛行升力的途徑。同時通過實驗研究揭示翼片幾何物理屬性及運動特性對半轉翼氣動力的影響規律。本項目不僅提出一種新的飛行方式以取得類昆蟲飛行的實現，而且可以豐富機構學、空氣動力學的研究內容，為撲翼仿生飛行器向大尺寸方向發展提供設計理論基礎。

結題摘要

撲翼飛行比固定翼飛行更高效、靈活，因此對撲翼飛行的仿生是人類仿生飛行的更高目標。現有仿撲翼飛行一般都是模仿動物的上下擺翼運動，這種仿生運動方式有一些固有的缺陷，妨礙了撲翼飛行器的大型化和實用化。本項目基於半轉機構研究一種仿生翼——半轉翼，其運動形式與撲翼不同，採用轉動式拍動代替擺動式拍動，具有類似昆蟲撲翼的飛行效果，是一種新的飛行模式。項目研究在提出基於局部約束的同側式和對側式半轉機構的基礎上，通過簡約化設計演繹，尋找到基於單向轉動的驅動機構，探索出適應飛行要求的半轉翼簡約化構成原理，建立了半轉翼的基礎設計理論與方法。通過分析半轉翼升力變化規律及流場分布特點發現，昆蟲高升力機制的四種典型效應在半轉翼懸停與前進飛行狀態下不同程度地對其升力形成產生積極作用，進一步闡明了半轉翼升力形成機理，探尋了提高半轉翼飛行升力的途徑。在分析半轉翼運動模型和翼面氣流特點的基礎上，建立了懸停和前進兩種飛行狀態下的半轉翼升力計算模型；根據半轉翼的運動特性，推導出適合半轉翼運動的升力估算解析表達式，為半轉翼飛行器的參數設計與升力預估提供了理論指導。通過懸停和前進飛行實驗研究，揭示了翼片幾何物理屬性及運動特性對半轉翼氣動力的影響規律。本項目不僅提出了一種新的飛行方式以取得類昆蟲飛行的實現，而且豐富了機構學和空氣動力學的研究內容，為撲翼仿生飛行器向大尺寸方向發展提供了設計理論基礎。