6第六课：认识扑翼机ppt课件

扑翼机的发展史
众所周知，早在中国西汉时代就曾有人来模仿鸟的飞行，世 界上第一架按技术规程设计的扑翼机图纸出自著名画家达芬奇之 • 手，它是根据鸟类飞行机理进行设计的，至今仍完好地保存在博 物馆内。但过了300多年后，科学家们才重新开始考虑扑翼机， 并把它作为一种飞行器来研究。在19世纪中期，由考夫曼、英国 人哈尔格莱夫和德国人李林塔尔对扑翼机理论所作的研究及实践 成为扑翼发展史上重要的里程碑。
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变成了向后拍动时的上翼面，同样具有一定的攻角并产生升力。 一个拍动周期中的平均气动力是垂直向上的。当前飞或后飞时， 昆虫的拍动平面是向前或向后倾斜的，这与直升机的情况相似。
读一读：
国内扑翼机发明的小故事：
首届“中国青少年科技创新奖” 第八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛特等奖、第 四届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛金奖、第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一 等奖、“飞向未来――国际太空探索创新竞赛”第一名、第二届全国未来飞行器设计大赛专业组一等奖、中 国航天50周年知识大赛一等奖,这些重量级的荣誉都属于南京航空航天大学一位硕士研究生——胡铃心,他 的发明是 “鸟灵”可变扑翼机。
扑翼机的发展史
20世纪初，俄罗斯科学家和设计师们在这一领域内取得了 重大突破，但鉴于知识背景，当时的扑翼飞行器也不能算理想 • 的飞行器。一系列的失败迫使科学家们重新进行计算设计，通 过试飞实践和所积累的理论资料，科学家们看到了许多问题， 如：机翼煽动时效果不明显，并未产生理想的升力和推力。另 外，关键一点是科学家们认识到之前那些仅靠人体自身肌肉的 力量来驱动的扑翼飞行器是无法实现持续飞行的。
读一读：
“鸟灵”可变扑翼机
03扑翼机的难题
扑翼机的难题
插上翅膀能飞吗？
人真的像童话里描述的那样插上翅膀，也不一定能飞。因为人类 • 机体结构的特性，心脏和呼吸器官无法承受长时间的距离活动；而鸟
类在长期的进化活动中已形成了适于飞行的机体构造以及骨骼、肌肉 等。有统计表明，人即使装上一副约 10斤重的翅膀，它所发挥的功 用，还不到鸽子的1/10～1/4。——看来，人真是天生不会飞的。
梦幻创客之“天空创客”课件
第六课：
认识扑翼机
01 什么是扑翼机
P03
目录
02 扑翼机的发展史
P09
ONTENTS
03 扑翼机的难题
P14
04 扑翼飞行的原理
P19
01 什么是扑翼机
什么是扑翼机
不知道大家注意到没有，在我们的周围，常存在着一些飞来飞 去的小生灵。你看那轻盈的小燕子，时而俯冲大地；时而立定盘旋； 时而直上蓝天，飞得多么自由自在啊！我们为什么不能也长一对翅 膀或者做一对翅膀飞翔呢？想得真好。
扑翼机的难题
现在仿生扑翼飞行器的困难
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3.翼形和材料问题：设计和制造具有非定常空气动力学特性的高
效仿生翼，是仿生扑翼飞行研究中急待解决的问题。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。仿生翼的研究包括翼的结构和形状设计、传动机构设计、材料
的选择以及与制造有关的工艺问题 。
在遥远的古代，我们的祖先就想到了要制造像鸟一样飞的机器， 帮助人们实现展翅飞翔的梦想，这其实也是现代扑翼机和滑翔机诞 生的基础。
什么是扑翼机
扑翼机 ?
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什么是扑翼机
扑翼机是指机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的 航空器，又称振翼机。扑动的机翼不仅产生升力，还产生向前的推 动力。
02 扑翼机的发展史
04 扑翼飞行的原理
扑翼飞行的原理
当鸟类在空中展翅滑翔时，其飞行原理与已有的固定翼 飞机的相同。除此之外，扑翼飞行方式的空气动力学特性要比
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常规的固定翼飞机的和直升机的复杂的多。通过高速摄像机的 帮助，人们观察到鸟类和昆虫的翅膀在往复扇动和拍打过程中， 除了单纯的扇动之外，还伴随有相应的扭曲变形和旋转等运动 类型。人类尚未采用的这些运动类型对鸟类和昆虫产生升力和 作机动飞行是举足轻重的。
扑翼机的发展史
由此至20世纪中后期，人类历经艰辛才发明了扑翼滑翔飞行器和动 力扑翼飞行器。前者仍由人发出功率，故不能独立起飞，只有获得必要 • 的高度才能滑翔飞行，在无上升气流情况下，要靠驾驶员人力煽动机翼， 以减缓某一时刻的下降速度：后者当时则利用了发动机来完全或部分取 代人力。在1986年，美国人波拉·麦克里迪在动力扑翼飞行器上取得过 一定成绩，但须要加装大传动比的减速器才能使发动机满足扑翼工作要 求。
扑翼机的难题
现在仿生扑翼飞行器的困难
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1.空气动力学基础：因为昆虫和鸟类的翅膀不像飞机机翼一样具 有标准的流线型，而是类似的平面薄体结构，翅膀拍动过程中伴随着 快速且多样性的运动，产生很多局部不稳定气流，这种非定常的空气 动力学效应很复杂。
扑翼机的难题
现在仿生扑翼飞行器的困难
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2.飞行动力能源问题：早期的仿生扑翼飞行器的研究经验靠人体 肌肉的力量驱动扑翼飞行器是无法实现持续飞行的，由于微型扑翼飞 行器要求外形较小、质量轻、能好少，这就要求我们对于能源系统有 着很严格的要求。就目前趋势来看，在今后的研制过程中，电池和微 小型电机应该是相当长一段时间内的首选对象。
扑翼飞行的原理
昆虫和鸟类靠拍动翅膀来飞行。翅膀近似在一个平面内拍 动，该平面称为拍动平面。这与直升机桨叶的旋转平面是相似
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的。直升机的桨叶是绕固定方向旋转，而昆虫是作往复式旋转。 动物翅膀的拍动范围是用拍动角来衡量的，大多数动物的翅膀 拍动角约为120度。
扑翼飞行的原理
当悬停飞行时，拍动平面几乎是水平的。当翅膀向前拍动 时，翼弦与拍动平面有一定的夹角（即攻角），从而产生升力； 当翅膀向后拍动时，翅膀翻转过来，原来向前拍动时的下翼面