扑翼

摘要： 为了研究仿生推进机理以及仿生机器人,弥补非自主推进的局限性,采用数值方法耦合求解流体动力与扑翼运动,建立扑翼-流体耦合的自主推进计算模型,K作为波形调节参数使波形由三角波变为正弦波以及方波,数值模拟了2个频率-升沉幅值组合下非正弦升沉运动的自主推进性能,研究在静水中不同运动波形对自主推进速度、自主推进效率以及流场结构的影响。结果表明非正弦波形对自主推进运动影响很大,随着K的增大即越接近方波,速度振荡越剧烈,起动加速越快,前进位移与平均速度越大;随着K的减小,自主推进效率及能量利用率不断增大,研究结果对仿生水下航行器的设计有一定指导意义。

摘要： 在涡街中,细丝的运动状态和其推进性能是密切相关的,研究柔性对涡街中细丝运动状态的影响,可以为柔性飞行器在编队飞行时的柔性设计提供参考。给出三种不同的细丝柔性分布模式,通过浸入边界法,探究在不同涡街中(卡门涡街和反卡门涡街)柔性对细丝运动状态的影响,并总结细丝运动状态随柔性的变化规律。结果表明:当细丝柔性发生改变时,细丝运动状态也会发生变化,由绕核运动转变为在涡街一侧运动,或者由后者转变为前者,并且细丝运动状态随柔性的变化规律受竖直方向上诱导速度和涡向下游传输速度的共同影响。

摘要： 为了研究运动自由度对水下仿生扑翼运动性能的影响,对海洋生物鳍状前肢运动特点进行分析,建立基于简谐运动的不同自由度扑翼的运动模型。采用计算流体力学的方法,基于Realizable k-ε湍流模型,结合动网格技术对单自由度、二自由度和三自由度扑翼的性能进行计算对比,并对流场开展了分析。计算结果表明,二自由度扑翼最具经济性,扑翼运动过程中的前沿涡和尾涡随运动的自由度发生改变,且对扑翼的性能产生了显著影响。研究结果对水下仿生扑翼推进技术的研究提供了重要参考。

摘要： 为了研究扑翼的获能机理,以NACA0012为基准翼型提出了一种添加射流控制的扑翼获能装置,并基于动网格技术进行了数值计算,研究了当雷诺数Re=13800时射流位置、射流方式等关键参数对扑翼获能效率的影响规律。结果表明,与原型扑翼相比,添加射流控制能够有效提升扑翼的获能效率。另外,采用射流速度遵循正弦规律的新型射流控制方式不仅能增强扑翼运行结构的稳定性,而且能在一定程度上提升扑翼的获能效率。

摘要： 扑翼微型飞行器(FWMAV)的动力主要来源于机翼在低雷诺数下的高频扑动,在空气动力、惯性力以及机翼弹性力的综合作用下,机翼结构在发生形变的同时也会发生振动并影响微飞行器的动稳定性。针对扑翼振动特性的问题,本文获取了甲虫后翅的几何形貌参数和翅脉结构,发现后翅的前缘脉(C)和次前缘脉(Sc)中分布有体液微流;并在获取后翅材料力学数据的基础上,建立了三种不同翅脉结构(实心、空心、“空心+体液”)的后翅力学耦合模型;利用ANSYS对该力学耦合模型进行了振动模态特性分析,结果表明,在后翅扑动频率范围内,“空心+体液”的模型既能获得轴向和展向的变形能力,又能保持后翅基本形态,具有更优的动稳定性。

摘要： 为了研究扑翼飞行器柔性翅的气动特性,参照典型鸽子翅翼的参数特征,构建刚性翅与两类柔性翅模型。借助Workbench平台,采用流固耦合技术,对扑翅过程中的流场状态进行数值计算,得到了来流为11 m/s,攻角为8°条件下翅翼扑动中的升力、阻力变化特点。通过对不同翅翼升阻力特性进行对比,发现了扑翼柔性翅的波动时域特征,并进一步对波动时域的成因进行了分析。使用高速摄影对鸽子的扑动过程进行实验研究,将实验结果与数值计算的结果进行了比对,验证了波动时域存在的合理性。

摘要： 为了研究悬停状态下扑翼飞行的运动参数对其所产生的非定常气动力影响,本文通过数值模拟方法模拟了不同拍动迎角条件下以提前翻转模式往复拍动二维平板的流场演化特性。通过比较不同迎角算例的瞬时与平均气动力,得到了不同迎角下的气动力变化规律。在拍动迎角增加的过程中,总共有四个因素受到迎角的影响,即尾迹捕捉机制,翻转机制,失速延迟机制,拍动迎角对气动力的升力分量的影响。在拍动行程开始的加速阶段,气动力主要受平板–涡相互作用的影响。而在匀速平动阶段,大迎角条件下的拍动由于受附着前缘涡的作用,可产生较大的升力,但若继续增大迎角会导致气动力的升力分量减小。在最后的减速–翻转阶段,由翻转机制提供的气动力随着迎角的增加而减小,这主要是因为大迎角拍动的平板对应着更小的转动的角速度,导致附加环减小,从而降低升力分量。综合上述各种机制的影响,对于所研究的拍动模式,扑翼的时均升力系数在拍动迎角为55度附近存在一个极大值,进一步增加迎角会导致升力的减小。

摘要： 为了研究扑翼飞行器柔性翅的气动特性,参照典型鸽子翅翼的参数特征,构建刚性翅与两类柔性翅模型.借助Workbench平台,采用流固耦合技术,对扑翅过程中的流场状态进行数值计算,得到了来流为11 m/s,攻角为8°条件下翅翼扑动中的升力、阻力变化特点.通过对不同翅翼升阻力特性进行对比,发现了扑翼柔性翅的波动时域特征,并进一步对波动时域的成因进行了分析.使用高速摄影对鸽子的扑动过程进行实验研究,将实验结果与数值计算的结果进行了比对,验证了波动时域存在的合理性.

摘要： 以特拉华大学机械系统实验室所研制的样机模型进行建模,该模型传动机构采用曲柄摇杆机构.传动机构在运转的过程中,翅翼会在气动力和惯性力作用下产生周期性波动,导致电机转速波动增大,影响机构的平稳运行,产生振动和噪声.在仿真试验中引入弹簧元件,可有效降低电机转速波动,利用正交试验设计方法对影响电机转速波动的影响因素进行极差分析,得出弹簧的连接点位置是主要因素,弹簧的刚度系数是次要因素,弹簧原长影响最小.搭建了物理实验平台,验证了仿真结果和正交试验设计方法的正确性.

摘要： 蜻蜓被认为是飞行行为简单且机动高效的昆虫之一,因此成为众多微型飞行器(Micro Air Vehicle,MAV)的仿生设计原型.蜻蜓优异的飞行特性与其翅特性密不可分.它不仅可承受飞行过程中的多种载荷,而且能保持高效飞行特性.总结了蜻蜓翅结构特性、飞行特性和仿蜻蜓扑翼MAV的研究现状及最新研究进展,并分别对蜻蜓翅的翅脉、翅膜、翅结、翅痣、褶皱结构,体液流动,材料特性,飞行机理以及红外探测应用进行了概述.同时针对仿生扑翼MAV的微型化需求,对未来研究方向进行了分析.

摘要： 微型扑翼仿鸟飞行器的初步实现，也反映了微型飞行器(MAV)促进各种新型式航空器发展的积极性。目前，单纯模仿鸟与昆虫扑动飞行的微型扑翼飞行器已获得成功。在研究鸟翼的结构特征和运动规律的基础上,研究了被动弦向柔性变形扑翼、展向折弯变形、多自由度仿昆虫扑翼、仿鹰左右差动扭转变形、主动形状变形、仿蜻蜓前后双扑翼等微型飞行器的空气动力原理和控制方式,并设计研发了多种微型飞行器.

摘要： 本文利用计算流体力学(CFD)数值模拟研究了扑翼平衡位置与水平位置夹角的变化对扑翼气动特性的影响.控制方程采用的是Euler方程,中心有限体积格式进行空间离散,加入二阶和四阶混和导数的人工粘性项,非定常时间推进采用双时间推进法,子迭代求解为5步Runge-Kutta法。计算网格采用嵌套网格方法,由随机翼扑动而变形运动的机翼网格和静止的背景网格组成.计算结果表明,随着扑翼的平衡位置角度变大,升力和推力的比值也在变大,说明扑翼平衡位置角度的增加对升力产生了比推力更大的影响.

摘要： 本文在研究鸟翼柔性扑动规律的基础上，提出一种更接近鸟翼柔性扑动变化特征的新的变速+柔性变形扑翼模型，并与原有扑翼模型的气动性能计算作了比较分析。

摘要： 用风洞实验的方法,对串列翼的翼型和前后距离与扑翼推力之间的关系进行了实验研究.实验结果表明,不同的串列翼翼型,对扑翼推力的影响不同;同一种串列翼型,前后距离变化,对扑翼推力产生影响不同;随前后距离的变化,每一种串列翼型对扑翼推力都有特定的作用规律.因此,对不同的串列翼,需进行相应的实验,找到合适的前后距离,提升扑翼飞行器的飞行性能.

摘要： 采用计算流体力学的多域网格划分、动态网格和大涡模拟技术对低展弦比矩形扑翼的三维流场进行了研究.研究发现,在小攻角情况下,前缘涡(LEV)紧贴扑翼上表面.随着攻角的增大,前缘涡逐渐升起,形成“拱形涡”.同时,新的漩涡会不断地在前缘产生.新形成的前缘涡与之前形成的一起构成“多前缘涡”结构,这对扑翼获得高升力是极其重要的.随着缩减频率增加,同一攻角下的前缘涡更加紧凑,且不易从翼面脱落.同时子涡结构减少,流场整体一致性变好.此外,两相邻前缘涡之间间距增加,不利于“多前缘涡”结构的维持.螺旋度分析结果表明,在前缘涡横断面处螺旋度密度较高,说明具有较好一致性的前缘涡内部能量消耗较低.缩减频率越大,其螺旋度密度越高,表明此时前缘涡传递给子涡结构的能量越小,能量利用率越高.此外,对扑翼模型升阻特性的分析表明,随着缩减频率的增加,升力性能不断增强;超过无量纲时间0.2,升阻比表现出极小的差异,说明缩减频率扑翼俯仰运动的升阻性能影响不大.

摘要： 在一低雷诺数水洞试验台上NACA0012翼型做仰俯运动,用力传感器和PIV测量了翼型升力及绕流后的速度矢量场和涡量场。结果表明,在同一摆动幅值下,随着摆动频率的增加,升力系数幅值、上下拍程对应同一攻角处升力系数差、尾流脱落涡对之间距离均随之增加.在同一拍动频率下,随着摆动幅值的增加,升力系数最大最小值、相同攻角处尾流的漩涡强度也随之增加。

摘要： 通过求解层流NS方程,模拟了翼型的低雷诺数流动;考虑了翼型上下沉浮运动、俯仰运动和组合运动情况.对不同的运动形式进行了讨论和分析,结果表明沉浮运动能提供更大的升力,而且升力与上下运动的频率比、振幅等都有很大的关系.

摘要： 本发明公开了一种平动扑翼机构和具有平动扑翼机构的扑翼机和滑翔机，包括用于驱动机翼前沿作上下简谐运动的第一直线简谐运动机构和用于驱动机翼后沿作上下简谐运动的第二直线简谐运动机构，机翼前沿的上下简谐运动和机翼后沿的上下简谐运动二者之间具有相位差，以在机翼上下平动的同时改变机翼的攻角。根据本发明的平动扑翼机构，机翼前沿和机翼后沿分别作上下简谐运动，机翼相对机身位移随时间的变化更接近于正弦曲线，运动比较柔和，并且二者之间具有相位差，因此机翼能够在上下平动的同时改变机翼的攻角，适合在大型扑翼机上使用。

摘要： 本发明提供一种适用主动扭转扑动机构的弦长自适应伸缩式扑翼及扑翼机，弦长自适应伸缩式扑翼包括前梁、后梁、伸缩式翼肋和搭接式蒙皮；所述扑翼骨架上面，按从翼根到翼梢方向，分布安装多根所述伸缩式翼肋；每根所述伸缩式翼肋包括前缘段翼肋、后缘段翼肋和伸缩套筒；所述搭接式蒙皮包括前缘段蒙皮和后缘段蒙皮。优点为：(1)弦长自适应伸缩式扑翼，扑翼具有自适应改变翼面积的能力，从而可以适应主动扭转扑翼机构产生的一定程度弦向伸缩，保证主动扭转扑翼在整个扑动过程中气动外形的完整，从而保证气动性能，提高扑翼飞行的气动效率。(2)通过对蒙皮进行设计，保证扑动过程中翼面为一个具有完整气动外形的整体，进而保证扑翼整体气动特性。

摘要： 本发明公开了一种可实现差幅扑动的扑翼机构与扑翼机，其中扑翼机构包括机架；分列于机架两侧的扑翼摇杆，扑翼摇杆以与机架的连接处作为支点形成摇杆机构；两处的连杆，连杆的一端作为连接端与同侧扑翼摇杆的动力臂铰接，另一端作为动力端，其可在外力的作用下带动对应的扑翼摇杆发生绕支点的往复转动；驱动组件，驱动组件用于驱动连杆的动力端；连杆动力端与同侧支点之间的距离可以调节，以使摇杆具有第一状态与第二状态，当其处于第一状态时，两侧的扑翼摇杆在同一扑动行程内的扑动幅度相等；当其处于第二状态时，两侧的扑翼摇杆在同一扑动行程内的扑动幅度不相等。本发明可以实现扑翼机以更快的速度和更小的转弯半径实现转向动作。

摘要： 本发明涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种扑翼扇面、扑翼机机翼及扑翼机。该扑翼扇面，包括端部桁架、支撑杆和蒙皮，支撑杆的数量为多根，多根支撑杆固定于端部桁架上，且多根支撑杆用于支撑固定蒙皮；多根支撑杆沿端部桁架的长度方向平行间隔分布，且在端部桁架的高度方向上，相邻两根支撑杆上下错位布置。该扑翼机机翼，包括所述的扑翼扇面。该扑翼机，包括所述的扑翼机机翼。本发明增加了扑翼机的推力，有利于增加扑翼机的飞行性能。

摘要： 本发明公开了一种平动扑翼机构和具有平动扑翼机构的扑翼机和滑翔机，包括用于驱动机翼前沿作上下简谐运动的第一直线简谐运动机构和用于驱动机翼后沿作上下简谐运动的第二直线简谐运动机构，机翼前沿的上下简谐运动和机翼后沿的上下简谐运动二者之间具有相位差，以在机翼上下平动的同时改变机翼的攻角。根据本发明的平动扑翼机构，机翼前沿和机翼后沿分别作上下简谐运动，机翼相对机身位移随时间的变化更接近于正弦曲线，运动比较柔和，并且二者之间具有相位差，因此机翼能够在上下平动的同时改变机翼的攻角，适合在大型扑翼机上使用。

摘要： 本发明公开了一种可切换扑动和滑翔状态的扑翼结构及其扑翼模式切换的方法,包括机架、驱动电机（1）、减速齿轮组、扑动杆组和姿态切换机构；所述机架包括三个平行设置的隔框，分别为三角形隔框（2）、前隔框（3）和后隔框（4）；所述前隔框（3）和后隔框（4）之间通过平行设置的支柱（5）连接；所述扑动杆组包括左翼扑动杆组和右翼扑动杆组。本发明结构简单，通过姿态切换机构实现扑动至滑翔姿态的转换，可靠性高，由于在左翼和右翼上扑的过程中控制电动推杆运动，上扑过程中速度较慢，所述球头定位销能够顺利卡进定位孔，实现飞行姿态的切换，不会出现球头定位销无法进入定位孔内的问题。

摘要： 本发明提供一种适用主动扭转扑动机构的弦长自适应伸缩式扑翼及扑翼机，弦长自适应伸缩式扑翼包括前梁、后梁、伸缩式翼肋和搭接式蒙皮；所述扑翼骨架上面，按从翼根到翼梢方向，分布安装多根所述伸缩式翼肋；每根所述伸缩式翼肋包括前缘段翼肋、后缘段翼肋和伸缩套筒；所述搭接式蒙皮包括前缘段蒙皮和后缘段蒙皮。优点为：(1)弦长自适应伸缩式扑翼，扑翼具有自适应改变翼面积的能力，从而可以适应主动扭转扑翼机构产生的一定程度弦向伸缩，保证主动扭转扑翼在整个扑动过程中气动外形的完整，从而保证气动性能，提高扑翼飞行的气动效率。(2)通过对蒙皮进行设计，保证扑动过程中翼面为一个具有完整气动外形的整体，进而保证扑翼整体气动特性。

摘要： 本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其是涉及一种扑翼扇面、扑翼机机翼及扑翼机。该扑翼扇面，包括端部桁架、支撑杆和蒙皮，支撑杆的数量为多根，多根支撑杆固定于端部桁架上，且多根支撑杆用于支撑固定蒙皮；多根支撑杆沿端部桁架的长度方向平行间隔分布，且在端部桁架的高度方向上，相邻两根支撑杆上下错位布置。该扑翼机机翼，包括所述的扑翼扇面。该扑翼机，包括所述的扑翼机机翼。本实用新型增加了扑翼机的推力，有利于增加扑翼机的飞行性能。

摘要： 本实用新型涉及一种扑翼飞行器的三维扑翼机构及微型扑翼飞行器。本实用新型提供了一种扑翼飞行器的三维扑翼机构，包括机架、旋转驱动机构、扭转扑动机构和折展机构，其中，所述旋转驱动机构设置在所述机架上，所述扭转扑动机构与所述机架铰接，所述折展机构与所述扭转扑动机构铰接，所述旋转驱动机构与所述扭转扑动机构连接，所述扭转扑动机构包括驱动曲柄、与所述驱动曲柄铰接的扭转连接件和扭转杆，所述折展机构包括折展杆和平行四连杆机构。本实用新型的有益效果是：使得扭转扑动机构和折展机构具有翅翼扑动、折展、扭转的运动特性，其中上下扑动时间不对称，飞行状态更贴近于鸟类飞行实际扑动规律，具有很高的仿真程度。

摘要： 本实用新型涉及一种微型扑翼飞行器的扑翼机构及微型扑翼飞行器。本实用新型提供了一种微型扑翼飞行器的扑翼机构，包括机架、连杆和前翼，所述机架上设有旋转驱动装置和与所述旋转驱动装置连接的减速机构，所述减速机构包括旋转输出部，所述机架铰接有平面连杆机构，所述平面连杆机构为平行四边形机构，所述连杆的一端与所述旋转输出部铰接。本实用新型还提供了一种微型扑翼飞行器。本实用新型的有益效果是：具有扑动、折翼、前翼扭转的运动特性，具有良好的对称性，增加了飞行器的飞行稳定性，拥有复杂灵活的机翼运动，有利于实现复杂的飞行任务，结构简单、紧凑，体积小，重量轻，适合对体积和重量要求比较高的微型扑翼飞行器。