竹蜻蜓飞行过程仿真计算及优化
基于四杆机构对仿生蜻蜓扑翼飞行器的设计优化与仿真
基于四杆机构对仿生蜻蜓扑翼飞行器的设计优化与仿真作者：严忠王坤来源：《科技资讯》 2012年第27期严忠1 王坤2(1.91213部队装备部山东烟台 264007; 2.太原理工大学机械学院山西太原 030000)摘要:本文基于四连杆机构提出了一种齿轮连杆运动机构设计方案,用于模仿蜻蜓翅翼的运动,并研究了扑翼机构各参数变化对机构运动轨迹的影响,归纳总结出一些规律,从而为选择出合适的机构参数提供了依据。
采用基于优化的机构设计方法对仿生微扑翼机构进行优化设计,确定出各杆件参数和运动参数。
然后利用CATIA来对扑翼机构进行运动仿真分析,模拟机构的运动过程,仿真结果与设计要求基本吻合,验证了机构的可行性。
关键词:仿生蜻蜓扑翼飞行器数学模型仿真分析中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)09(c)-0059-04The Design and Simulation of Bionic Dragonfly Flapping Wing Aircraft based on Four-bar LinkageAbstract:Based on the four-bar linkage,the paper presents a design of geared linkage motion ,which used to simulate the movement of dragonfly wings and studies the influence of the parameters to select the appropriate parameters of the mechanism.Then some methods are summarized.CATIA is used to make simulation and analysis of the motion and the simulation results are consistent with the design requirements which verifies the feasibility of the institution.Key words:Simulate;Oragonfly;Flapping wing aircraft;Mathematicalmodel;Simulation and analysis自古以来人们就梦想着在天空自由翱翔,对鸟的生理结构和飞行原理等方面所做的研究和获得的灵感,使人类乘着飞机上了天。
大班下学期科学教案《竹蜻蜓》
大班下学期科学教案《竹蜻蜓》一、教学目标1.了解竹蜻蜓的结构特点及其飞行原理。
2.培养动手操作能力，学会制作简单的竹蜻蜓。
3.激发对科学探究的兴趣，提高观察力和想象力。
二、教学重难点1.教学重点：了解竹蜻蜓的结构特点及其飞行原理。
2.教学难点：制作简单的竹蜻蜓，掌握飞行技巧。
三、教学准备1.教具准备：竹蜻蜓模型、竹蜻蜓实物、制作材料（竹签、纸张、剪刀、胶水等）。
2.教学环境：宽敞的教室，确保学生安全。
四、教学过程（一）导入1.教师出示竹蜻蜓实物，引导学生观察并说出其特点。
（二）探索竹蜻蜓的飞行原理1.教师引导学生思考：竹蜻蜓为什么能在空中飞行？2.学生分组讨论，教师巡回指导。
（三）制作竹蜻蜓1.教师示范制作竹蜻蜓的步骤，强调注意事项。
2.学生分组制作，教师巡回指导。
3.制作完成后，学生展示自己的作品，教师点评。
（四）竹蜻蜓飞行比赛1.教师将学生分成若干小组，每组派一名代表进行比赛。
2.比赛规则：在规定时间内，谁制作的竹蜻蜓飞行时间最长，谁获胜。
3.学生比赛，教师计时并宣布比赛结果。
2.学生自由发言，教师点评并给予鼓励。
五、教学反思1.通过本次教学，学生了解了竹蜻蜓的结构特点及其飞行原理，提高了观察力和想象力。
2.学生在制作竹蜻蜓的过程中，动手操作能力得到了锻炼。
3.教学过程中，教师注重启发式教学，引导学生主动探究，提高了学生的学习兴趣。
4.不足之处：部分学生在制作竹蜻蜓时，操作不够熟练，需要加强实践锻炼。
六、教学延伸1.鼓励学生在课后继续制作不同类型的竹蜻蜓，进行飞行比赛。
2.引导学生探索其他飞行器的飞行原理，如飞机、直升机等。
3.组织学生参观航空博物馆，了解我国航空事业的发展历程。
通过本次教学，旨在培养学生的创新精神和实践能力，激发他们对科学的热爱，为未来的学习和发展奠定基础。
重难点补充：一、教学重点：1.了解竹蜻蜓的结构特点及其飞行原理。
在教学过程中，教师可以这样引导：教师：“同学们，你们知道竹蜻蜓的翅膀有什么特别之处吗？”学生：“它的翅膀是交叉的。
三年级上册综合实践活动教学设计-有趣的竹蜻蜓｜教科版
4. 课堂表现评价
（1）学生参与度：观察学生在课堂上的发言、提问、合作情况，评价学生的参与程度。
（2）动手能力：评价学生在制作竹蜻蜓过程中的表现，如切割、拼接、调试等。
（3）科学素养：评价学生对竹蜻蜓飞行原理的理解和应用能力。
（4）团队协作：评价学生在分组合作中的沟通、协调、共享精神。
- 板书设计：原理图解、关键词标注。
3. 传统玩具文化传承：介绍竹蜻蜓的历史背景和文化意义，强调传统文化的传承。
- 重点知识点：历史背景、文化意义、传统传承。
- 板书设计：时间轴、文化符号。
② 词、句运用
1. 制作过程中的专业术语：如“对称翼”、“旋翼”等，确保学生理解并正确使用。
- 重点词句：对称翼、旋翼、稳定性、升力。
（2）讨论法：针对竹蜻蜓的制作过程、飞行原理等问题，组织学生进行小组讨论，培养学生思考、分析、解决问题的能力。
（3）案例研究：介绍优秀竹蜻蜓设计案例，引导学生分析其优点，为学生提供创新灵感。
（4）项目导向学习：将学生分组，每组完成一个竹蜻蜓制作项目，从设计、制作到调试，培养学生团队协作、实践创新能力。
2. 当堂检测
（1）竹蜻蜓的制作步骤包括哪些环节？
（2）请简述竹蜻蜓飞行的科学原理。
（3）竹蜻蜓在我国传统玩具文化中具有怎样的意义？
（4）在制作竹蜻蜓时，如何确保安全操作？
（5）请结合实际，谈谈竹蜻蜓在生活中的应用。
3. 课后作业
（1）根据所学知识，设计并制作一个独特的竹蜻蜓。
（2）撰写一篇关于竹蜻蜓的科普文章，分享给家人或朋友。
二、核心素养目标分析
《有趣的竹蜻蜓》课程以培养学生的核心素养为目标，紧密联系教科版三年级上册综合实践活动教材。通过本课程的学习，旨在提升以下几方面的核心素养：首先，科学探究与思维素养。学生在动手制作和调试竹蜻蜓的过程中，学会观察、分析、解决问题，培养科学思维和探究能力。其次，文化理解与传承素养。竹蜻蜓作为中国传统玩具，让学生在制作过程中了解和传承民族文化，增强民族自豪感。再次，团队协作与社会交往素养。学生在分组合作中，学会沟通、协调、共享，培养团队精神和协作能力。最后，审美与创造素养。学生在设计竹蜻蜓时，发挥创意，提高审美和创新能力。通过本课程的学习，有助于学生形成全面、和谐发展的核心素养，为今后的学习和生活打下坚实基础。
蜻蜓翅膀功能特性力学机制的仿生研究
蜻蜓翅膀功能特性力学机制的仿生研究一、本文概述本文旨在探讨蜻蜓翅膀功能特性的力学机制，并通过仿生研究为现代工程技术和设计提供新的启示。
蜻蜓作为一种自然界中极为优秀的飞行者，其翅膀的特殊结构和功能特性使其在飞行中具有极高的机动性和稳定性。
通过深入研究蜻蜓翅膀的力学机制，我们有望理解其飞行性能优化的原理，从而为人工飞行器的设计和优化提供新的思路和方法。
本文将首先介绍蜻蜓翅膀的基本结构和功能特性，包括其独特的翅脉分布、膜材料特性以及翅膀的运动模式等。
随后，我们将深入探讨蜻蜓翅膀的力学机制，包括其飞行过程中的空气动力学特性、翅膀的振动模式以及这些特性如何协同作用以实现高效的飞行。
在此基础上，我们将通过仿生研究，探索如何将蜻蜓翅膀的力学机制应用于人工飞行器的设计中，以提高飞行器的性能和稳定性。
通过本文的研究，我们期望能够建立一种基于蜻蜓翅膀功能特性力学机制的仿生设计框架，为未来的飞行器设计提供新的灵感和指导。
我们也希望通过本文的研究，推动仿生学在工程技术和设计领域的应用和发展，为人类的科技创新和进步做出贡献。
二、蜻蜓翅膀的结构与功能特性蜻蜓翅膀作为自然界中的杰出代表，其结构与功能特性一直是仿生学研究的重点。
蜻蜓翅膀以其轻巧、灵活和高效的飞行能力而闻名，这些特性在很大程度上源于其独特的结构和材料组成。
蜻蜓翅膀呈现出一种精细的网格状结构，这种结构由无数的细小脉络组成，形成了一个类似蜂窝的骨架。
这种网格结构使得翅膀既具有足够的强度，又能够保持轻巧，从而实现高效的飞行。
同时，蜻蜓翅膀的表面覆盖有一层薄薄的膜质材料，这种材料具有良好的弹性和韧性，使得翅膀在飞行过程中能够承受各种复杂的气流冲击。
高效振动：蜻蜓翅膀的振动频率和振幅都非常适中，这使得它们能够在空中进行快速而稳定的飞行。
同时，翅膀的振动方式也能够在飞行过程中产生足够的升力，使得蜻蜓能够轻松地在空中悬停、飞行和捕食。
灵活操控：蜻蜓翅膀能够进行快速而精确的操控，这使得蜻蜓能够在飞行过程中进行各种复杂的动作，如急转弯、俯冲和爬升等。
竹蜻蜓的动力学分析ppt课件
飞行时候，如右图所示，依据前飞方向将
桨盘分为左、右两部分，桨盘左顶点为 A，
右顶点为 B. 当桨叶处于左侧桨盘时称为后
行桨叶:另一桨叶则处于桨盘右侧，称为前
行桨叶. 当桨叶处于某一位置时， 为竹
蜻蜓质心对地的平动速度， 与 则分
别是两顶点在质心系中的速度，由速度合
成原理得
dv
M
F₂
F₁
r+dv
取质心参考系，则叶片所受合力对过质心，的水平轴
有力矩M，作用效果即是使竹蜻蜓前端抬起。
13
当竹蜻蜓前端抬起后，叶片受空气的作用力使
得竹蜻蜓具有了向前的速度，但无论其是向前
或者是向下运动，其右侧受到的力沿叶片面的
分力F₁总是大于其左侧受到力的分力F₂，因此，
竹蜻蜓前端将继续抬起。
= +
= +
可见两顶点对地速度大小方向均不一致。
19
现考虑空气在A、B两点相对于桨叶的流动速度，可以看出B点空气
相对流速大于A点，则由空气动力学可知，作用在桨叶上 B 点处的
空气动力沿拉力方向的分量值会大于 A 点的相应值。
上述分析虽然只是针对特殊的桨叶位置，但是 “前行区域桨叶对拉
角和叶片几何形状对它的性能影响。
6
通过对前面求得的力矩表达式进行积分，我们可以得到角速度与时间t的关
系（n代表叶片的个数）
这意味着角速度需要经过无限长，或者说非常长的时间（在考虑摩擦阻力时）
才会减为零（这和日常生活中观察到的情况比较接近，在实际情况下我们一般
不会观察到竹蜻蜓的转动完全停止）。所以我们需要以衰减到某特定值的时间
竹蜻蜓的原理
竹蜻蜓的原理
竹蜻蜓，是一种古老的玩具，它起源于中国，是由竹子制成的一种飞行器。
竹蜻蜓在风力的作用下，能够飞得很高，给人们带来了无限的乐趣。
那么，竹蜻蜓是如何实现飞行的呢？接下来，我们就来探讨一下竹蜻蜓的原理。
首先，竹蜻蜓的主要部分是由竹子制成的。
竹子是一种轻而坚韧的材料，这使得竹蜻蜓在飞行时能够保持足够的稳定性。
竹蜻蜓的翅膀部分通常是由竹片或纸制成的，它们的形状和大小对竹蜻蜓的飞行性能起着至关重要的作用。
其次，竹蜻蜓的飞行原理是基于空气动力学的。
当竹蜻蜓在风力的作用下飞行时，它的翅膀会受到空气的阻力，从而产生升力。
竹蜻蜓的翅膀设计得当，能够在飞行时产生足够的升力，使得竹蜻蜓能够飞得更高更远。
此外，竹蜻蜓的飞行还与其翅膀的形状和结构有关。
翅膀的形状决定了空气在飞行时的流动状况，而结构的设计则决定了翅膀的刚度和强度。
这些因素共同作用，使得竹蜻蜓在飞行时能够保持稳定的姿态，不易受到外界干扰。
最后，竹蜻蜓的飞行还受到环境因素的影响。
风力的大小和方向、地面的摩擦力等因素都会对竹蜻蜓的飞行产生影响。
因此，要想让竹蜻蜓飞得更高更稳定，就需要在选择飞行场地和风力条件上下一番功夫。
综上所述，竹蜻蜓的飞行原理是基于空气动力学的，它利用空气的阻力产生升力，从而实现飞行。
竹蜻蜓的翅膀设计和环境因素都对其飞行性能起着重要的影响。
通过对竹蜻蜓飞行原理的深入了解，我们可以更好地制作和操作竹蜻蜓，享受飞行的乐趣。
竹蜻蜓的制作
竹蜻蜓的制作
【实践目标】：1、了解竹蜻蜓的原理
2、会制作竹蜻蜓
3、能够了解竹蜻蜓的改进方向
4、知道综合实践流程方法
【实践重点】：制作竹蜻蜓
【实践难点】：了解竹蜻蜓的原理
【实践方式】：合作、讨论、制作
【实践过程】：
一、游戏导入
1、如何让纸条快速落地？
2、如何让纸条慢速落地？
3、如何让纸条慢速优美落地？
二、知识导入
竹蜻蜓被视为直升机的前身，它是中国的一种飞翔玩具。
竹蜻蜓是公元前500年前的中国的人发明的一种飞翔玩具，中世纪传到欧洲时，在中国已有两千年的历史。
竹蜻蜓以一根小棍作轴，轴顶有螺旋桨翼片(有时候是羽毛)，用手把小棍一搓，就会向上飞升，作用就像机翼加螺旋桨。
旋转运动产生气流，旋转的翼片切入气流，产生升力，这就是直升机的原理。
三、制作步骤
＜材料;工具＞
木条150 * 25 * 5 mm 、竹筷子一只、美工刀、白胶、800号砂纸、十字
螺丝起子
＜制作方法＞
1.在木条上画对角线定出中心点（如图），使用螺丝起子钻孔。
2.在木条上画线（如图）。
3.在木条左右二边各以约15度的角度往上切削。
4.使用砂纸将翼片表面磨光滑。
5.放入竹筷子，粘上白胶固定。
图一
图二
＜试飞结果＞
良好
不良
不良原因：
1.中心孔未对正中央。
2.中心孔歪斜。
3.翼片两侧重量不相等。
2024年大班科学活动可爱的竹蜻蜓教案
2024年大班科学活动可爱的竹蜻蜓教案一、活动目标1.了解竹蜻蜓的基本特征和飞行原理。
2.培养动手制作竹蜻蜓的能力。
3.增进对自然科学的兴趣和探索精神。
二、活动重难点1.重难点：掌握竹蜻蜓的制作方法和飞行原理。
2.难点：引导学生观察竹蜻蜓的飞行特点，并运用到制作过程中。
三、活动准备1.竹蜻蜓模型、竹签、胶水、剪刀、彩纸等材料。
2.课件：竹蜻蜓的图片和视频。
3.活动场地：宽敞的教室。
四、活动过程1.导入师：小朋友们，你们听说过竹蜻蜓吗？它是什么样的？生：竹蜻蜓是一种小型的飞行玩具，它的身体是竹制的，翅膀是彩纸做的。
师：对了，那你们知道竹蜻蜓是如何飞行的吗？生：它通过旋转翅膀，利用气流产生升力，从而飞行。
2.观察与讨论师：现在，请大家观察一下我手中的竹蜻蜓模型，看看它的结构有什么特点？生：竹蜻蜓的身体是一个细长的竹签，翅膀是彩纸做的，呈螺旋状。
师：很好，那我们来讨论一下，为什么竹蜻蜓的翅膀要设计成螺旋状呢？生：螺旋状的翅膀可以增加升力，使竹蜻蜓飞得更高更稳。
3.制作竹蜻蜓（1）剪出两片相同大小的彩纸，作为竹蜻蜓的翅膀。
（2）将翅膀沿着中心线对折，使其呈螺旋状。
（3）将竹签插入翅膀的中心，用胶水固定。
（4）调整翅膀的角度，使其平衡。
（1）剪彩纸时要小心，不要剪到手。
（2）胶水不要涂得太多，以免影响竹蜻蜓的飞行。
（3）调整翅膀角度时，要使两边对称，以保证平衡。
4.飞行比赛（1）每人一次，将竹蜻蜓放飞，看谁飞得更高、更稳。
（2）比赛过程中，要注意安全，不要拥挤。
（3）比赛结束后，请大家分享自己的飞行心得。
师：通过今天的活动，我们学会了制作竹蜻蜓，也了解了它的飞行原理。
那么，你们觉得在制作过程中，有哪些地方需要注意呢？生：要注意剪彩纸时的安全，控制胶水的用量，调整翅膀角度等。
师：很好，那大家在飞行比赛中，有哪些收获呢？生：我学会了如何调整翅膀角度，使竹蜻蜓飞得更高更稳。
五、活动延伸1.让幼儿回家后，与家长一起制作更复杂的竹蜻蜓，并尝试改进飞行效果。
大班科学活动可爱的竹蜻蜓教案精选
大班科学活动可爱的竹蜻蜓教案精选一、教学内容幼儿园大班科学活动，以《可爱的竹蜻蜓》为主题，通过观察、操作、探索的方式，让幼儿了解竹蜻蜓的制作原理和飞行原理。
教学内容涵盖竹蜻蜓的历史、文化、制作过程以及户外放飞实践。
二、教学目标1. 让幼儿了解竹蜻蜓的基本知识，知道竹蜻蜓的制作方法和飞行原理。
2. 培养幼儿动手操作能力，提高观察、思考、解决问题的能力。
3. 培养幼儿对科学的兴趣，激发探索欲望。
三、教学难点与重点重点：掌握竹蜻蜓的制作方法和飞行原理。
难点：竹蜻蜓的制作技巧和户外放飞技巧。
四、教具与学具准备教具：竹蜻蜓成品、制作竹蜻蜓的材料（竹片、胶水、彩纸等）、户外放飞场地。
学具：制作竹蜻蜓的材料（竹片、胶水、彩纸等）、记录本、画笔。
五、教学过程1. 引入：通过展示竹蜻蜓成品，引发幼儿对竹蜻蜓的兴趣，引导幼儿观察竹蜻蜓的外观特征，激发幼儿的探索欲望。
2. 讲解：讲解竹蜻蜓的历史、文化背景，让幼儿了解竹蜻蜓的来历。
3. 制作：指导幼儿动手制作竹蜻蜓，讲解制作步骤和制作技巧，解答幼儿在制作过程中遇到的问题。
4. 实践：组织幼儿在户外放飞自己制作的竹蜻蜓，让幼儿亲身体验飞行乐趣。
六、板书设计板书内容：竹蜻蜓的制作步骤、飞行原理。
七、作业设计1. 作业题目：制作一个竹蜻蜓，观察其飞行情况，并记录下来。
答案：幼儿完成制作，观察并记录竹蜻蜓的飞行情况。
2. 作业题目：查找有关竹蜻蜓的资料，了解其文化背景。
答案：幼儿通过查阅书籍、网络等资料，了解竹蜻蜓的文化背景。
八、课后反思及拓展延伸2. 拓展延伸：组织幼儿进行竹蜻蜓创意比赛，鼓励幼儿发挥想象力，制作出独特的竹蜻蜓；开展户外科学探索活动，让幼儿在自然环境中感受科学的魅力。
重点和难点解析一、教学内容细节重点关注1. 竹蜻蜓的制作原理：了解竹蜻蜓的各部分名称和作用，如蜻蜓头、翅膀、尾巴等，掌握制作技巧。
2. 竹蜻蜓的飞行原理：学习竹蜻蜓飞行时的风向、速度、稳定性等影响因素。
2024年大班科学活动可爱的竹蜻蜓精彩教案精选
2024年大班科学活动可爱的竹蜻蜓精彩教案精选一、教学内容本节课选自《幼儿科学探索》教材第五册“有趣的飞行”章节，详细内容围绕“可爱的竹蜻蜓”展开。
通过观察、实践、思考，让幼儿了解竹蜻蜓的结构、飞行原理以及在我国传统文化中的地位。
二、教学目标1. 了解竹蜻蜓的结构特点，掌握其飞行原理。
2. 培养幼儿的观察能力、动手能力和团队协作能力。
3. 激发幼儿对科学探索的兴趣，培养爱国主义情怀。
三、教学难点与重点难点：竹蜻蜓的飞行原理。
重点：竹蜻蜓的结构特点、制作方法。
四、教具与学具准备教具：竹蜻蜓模型、PPT、教学视频、实验器材。
学具：彩纸、剪刀、胶水、竹签等。
五、教学过程1. 情景引入（5分钟）利用PPT展示竹蜻蜓的图片，引导幼儿观察并提问：“你们知道这是什么吗？它有什么特点？”2. 新课导入（10分钟）介绍竹蜻蜓的起源、结构、飞行原理等，让幼儿对竹蜻蜓有更深入的了解。
3. 实践操作（10分钟）分组进行竹蜻蜓的制作，教师巡回指导，解答幼儿在制作过程中遇到的问题。
4. 例题讲解（5分钟）通过实物演示，讲解竹蜻蜓的飞行原理，让幼儿了解科学原理在实际生活中的应用。
5. 随堂练习（5分钟）让幼儿分组讨论：如何让竹蜻蜓飞得更高、更远？每组派代表分享经验。
回顾本节课所学内容，引导幼儿思考竹蜻蜓在生活中的应用，激发幼儿对科学探索的兴趣。
六、板书设计1. 竹蜻蜓的结构2. 竹蜻蜓的飞行原理3. 竹蜻蜓的制作方法七、作业设计1. 作业题目：制作一个属于自己的竹蜻蜓，并思考如何让它飞得更高、更远。
2. 答案：根据竹蜻蜓的飞行原理，调整竹签的长度、角度等，使其达到最佳飞行效果。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课通过实践操作，让幼儿掌握了竹蜻蜓的制作方法，但在飞行原理的讲解上，部分幼儿可能还存在理解困难，需要在今后的教学中加强引导。
2. 拓展延伸：鼓励幼儿将竹蜻蜓带回家，与家长分享所学知识，共同探索竹蜻蜓的更多奥秘。
同时，引导幼儿关注我国传统文化，培养爱国情怀。
竹蜻蜓飞行过程仿真计算及优化
竹蜻蜓飞行过程仿真计算及优化作者：王一坤来源：《科技创新导报》2017年第01期摘要：竹蜻蜓的飞行原理和过程与直升机有着很多相似之处。
该文建立了竹蜻蜓桨叶全攻角范围的升阻力理论公式，研究了竹蜻蜓竖直方向的飞行过程，优化了竹蜻蜓桨叶的长度和安装角度。
优化目标分别取为最长滞空时间和最大飞行高度，这两种目标所得到的桨叶安装角差别很大，而桨叶长度差别很小。
因此桨叶的安装角需要根据不同的目的来选取，而桨叶的设计值基本可以预先确定。
关键词：竹蜻蜓平板绕流飞行动力学桨叶优化中图分类号：TK42 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（a）-0103-03直升机在20世纪前中期相继问世，由于这类飞行器低空低速性能好、稳定性强、垂直起降，被广泛运用在军用、民用等各个领域，比如：武装直升机、救援直升机、微小型无人机等。
现代直升机的原始模型可以追溯到达芬奇的直升机草图和中国古代的竹蜻蜓。
中国的竹蜻蜓是一种具有悠久历史的民间玩具，一直流传至今[1]。
竹蜻蜓是一种最简单的无持续动力的滑翔旋翼机，与直升机相似，但是结构简单，仅仅包含叶片和主轴。
直升机的机身相当于竹蜻蜓的主轴，直升机的桨叶相当于竹蜻蜓的叶片[2]。
竹蜻蜓是直升机的高度抽象版本，对竹蜻蜓的研究能为直升机飞行性问题提供指导。
该文研究了竹蜻蜓的叶片升阻力近似解析表达式，建立了竹蜻蜓竖直飞行的动力学模型[3]，研究了竹蜻蜓的竖直飞行过程，并对竹蜻蜓的重要参数进行了优化。
1 理论分析1.1 桨叶升阻力计算平板绕流是分析机翼升阻力一种最简单、最基础的理论模型。
平板绕流的问题可以根据薄翼理论计算出解析解。
对于低速不可压流动，机翼的升阻力公式为：FL=0.5ρU2LB CL，FD=0.5ρU2LBCD。
其中阻尼系数在全攻角范围内都可以写作：CD=2sin2α。
平板的升力在大攻角和小攻角情况下是不同的，这是因为当攻角大于某一值（15°左右）时，平板存在流动分离，升力系数会突然降低，因此，在未发生流动分离的小攻角时，升力系数为：CL1=2πsinα。
竹蜻蜓教案5篇
竹蜻蜓教案5篇第一篇：竹蜻蜓教案大班走课活动计划指导教师：时间：2016.6.24一、活动名称科学活动：有趣的竹蜻蜓二、活动目标1.熟悉左右对称特征，在看流程图示制作竹蜻蜓中尝试探索竹蜻蜓翅膀的大小与飞行的关系。
2.看懂图示，尝试用对折、画剪、粘贴等方法制作竹蜻蜓，同时养成活动后收拾整理材料工具的习惯。
3.体验自主学习、合作制作的愉悦情绪，激发对民间艺术的向往和民族自豪感。
三、活动准备：1.竹蜻蜓图片PPT2.工具材料准备：剪刀、吸管、透明胶、人手一张画报纸（稍厚）、记号笔3.制作流程图若干4.五角星（鼓励制作成功的幼儿用）四、活动过程：导入：欢迎各班小朋友来大三班参加活动，说一说我们活动的要求和奖励。
1.出示PPT，讨论竹蜻蜓的特点重点：使用那些材料，对称2、讨论制作左右对称图形。
——-提问语：“如果要做一个漂亮的左右对称的图形，应该怎么做？你有什么好办法？（鼓励幼儿大胆表达自己的想法。
）3.出示步骤图，讨论制作方法。
重点：按序号顺序制作难点：怎样做出的竹蜻蜓更漂亮，飞的高4、两两一组，制作“竹蜻蜓”玩具。
重点：爱护美工用具，节约材料，同伴合作，保持安静。
5.探索竹蜻蜓飞行的奥秘，了解竹蜻蜓翅膀大小与飞行的关系。
（1）幼儿三两成群进行比较飞行，观察、比较、交流、讨论。
——“一样都是竹蜻蜓，为什么有的飞得高、有的飞得低？有的飞的时间长、有的飞了一会儿就会落下来呢？”（2）幼儿自由表述自己的发现，教师归纳。
——“原来竹蜻蜓的飞行和它的翅膀大小有关系。
翅膀大的要比翅膀小的飞得高一些、飞行的时间长一些。
” 6.自然结束第二篇：综合课教案竹蜻蜓竹蜻蜓教学目标：1、了解竹蜻蜓的由来2、培养学生收集信息的能力。
3、掌握制作竹蜻蜓的一般方法和步骤。
4、培养学生的观察能力、分析问题的能力和动手能力。
5、感受竹蜻蜓会飞的奥秘，培养学生热爱科学敢于实践，热爱劳动的情感。
过程和方法：通过收集与交流展示了解会飞的玩具以及竹蜻蜓的由来，激发学生的探究和制作欲望。
竹蜻蜓升力计算公式
竹蜻蜓升力计算公式
升力公式是L(升力）=ρVΓ（气体密度×流速×环量值）。
升力就是向上的力，也就是向上的力大于向下的力，其合力可以使物体上升，升力维持飞机在空中飞行。
升力的成因较复杂，因为要考虑实际流体的粘性、可压缩性等诸多条件。
目前大多用的是库塔儒可夫斯基定理，它是工程师计算飞机升力最精确的方法。
具体内容就是由绕翼环流导致升力，产生了上下压力差，这个压力差就是升力（Y)，升力和向后的诱导阻力（d）合成为空气动力（R）。
流过各个剖面升力总合就是机翼的升力。
升力维持飞机在空中飞行。
升力的来源
升力来源于机翼上下表面气流的速度差导致的气压差。
但机翼上下表面速度差的成因解释较为复杂，通常科普用的等时间论和流体连续性理论均不能完整解释速度差的成因。
航空界常用二维机翼理论，主要依靠库塔条件、绕翼环量、库塔-茹可夫斯基定理和伯努利定理来解释。
竹蜻蜓飞行过程仿真计算及优化①
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 103
科技创新导报 2017 NO.01 Science and Technology Innovation Herald
信息科学
图2 不同安装角下竹蜻蜓的飞行高度与滞空时间
图3 不同桨叶长度下竹蜻蜓的飞行高度与滞空时间
可 以 写 作： = 2 s i n 2α。平 板 的 升力 在 大 攻 角 和 小 攻 角 情
况下是 不同的，这 是 因为当攻角 大 于某 一 值（15°左 右）时，
平 板 存 在 流 动 分 离，升力 系 数 会 突 然 降 低 ，因 此 ，在 未 发
生 流 动 分离 的 小 攻 角 时，升力系 数 为： L1= 2πs i nα。而 在 大 攻 角 情 况 下，发 生了大 面 积 流 动 分离 之 后，升力系 数 为：
信息科学
D OI：10.16 6 6 0/ j.c n k i.1674- 0 98X.2017.01.103
科技创新导报 2017 NO.01
Science and Technology Innovation Herald
竹蜻蜓飞行过程仿真计算及优化①
王一坤 (西安交通大学附属中学 陕西西安 710043)
预先确定。
关键词：竹蜻蜓 平板绕流 飞行动力学 桨叶优化
中图分类号：TK42
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2017)01(a)-0103-03
直 升机 在 2 0 世 纪前中期 相 继问世，由于 这 类飞 行 器低 空 低 速性 能 好、稳 定性强、垂 直 起 降，被 广泛 运 用在 军用、民 用 等 各 个 领 域，比 如：武 装 直 升 机 、救 援 直 升 机 、微 小 型 无 人 机等。现代 直 升机 的原始模 型可以 追溯 到达芬奇的直 升机 草 图和中国古代 的 竹 蜻 蜓。中国的 竹 蜻 蜓 是 一种 具 有悠 久 历史 的民 间 玩 具，一直 流 传 至今 [1]。竹 蜻 蜓 是 一种 最 简 单 的 无 持 续 动力的 滑 翔 旋 翼 机，与 直 升 机 相 似，但 是 结 构 简 单，仅仅 包含 叶片 和 主 轴。直 升机 的 机 身相当于 竹 蜻 蜓 的 主轴，直 升 机 的桨 叶 相当于 竹 蜻 蜓 的 叶片[2]。竹 蜻 蜓 是 直 升机 的 高度 抽 象 版本，对竹 蜻 蜓的 研究 能 为直 升机飞 行 性问题 提 供 指导。 该 文研 究了竹 蜻 蜓的 叶片升 阻 力近似 解 析 表 达 式，建 立了竹 蜻 蜓竖 直飞 行 的 动力学 模 型[3]，研 究了竹 蜻 蜓 的竖 直飞 行 过 程，并对 竹 蜻 蜓的 重要 参 数 进行了优化。
基于四杆机构对仿生蜻蜓扑翼飞行器的设计优化与仿真
基于四杆机构对仿生蜻蜓扑翼飞行器的设计优化与仿真摘要：本文基于四连杆机构提出了一种齿轮连杆运动机构设计方案，用于模仿蜻蜓翅翼的运动，并研究了扑翼机构各参数变化对机构运动轨迹的影响，归纳总结出一些规律，从而为选择出合适的机构参数提供了依据。
采用基于优化的机构设计方法对仿生微扑翼机构进行优化设计，确定出各杆件参数和运动参数。
然后利用catia 来对扑翼机构进行运动仿真分析，模拟机构的运动过程，仿真结果与设计要求基本吻合，验证了机构的可行性。
关键词：仿生蜻蜓扑翼飞行器数学模型仿真分析中图分类号：th122 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）09（c）-0059-04自古以来人们就梦想着在天空自由翱翔，对鸟的生理结构和飞行原理等方面所做的研究和获得的灵感，使人类乘着飞机上了天。
昆虫与鸟相比，具有更大的机动灵活性。
对昆虫生理结构和飞行机理的研究，将仿制出具有更大飞行灵活性和自由度的新型飞行器。
最近几年，在昆虫空气动力学和电子机械技术快速发展的基础上，各国纷纷开始研究拍翅飞行的仿昆飞行机器人，使得仿生昆虫飞行机器人成为机器人研究最为活跃的前沿领域。
仿生扑翼飞行器是一种模仿鸟类或昆虫飞行，基于仿生学原理设计制造出来的新型飞行器。
该类飞行器与固定翼和旋翼飞行器相比，它具有独特的优点，如：原地或小场地起飞；较强的机动性能，尺寸小，便于携带，飞行灵活，隐蔽性好等。
因此，在国民经济各领域尤其是国防领域有着十分重要而广泛的应用。
本文根据蜻蜓飞行时的运动特性设计出一种由齿轮连杆机构组成的微型扑翼驱动机构，对机构进行了数学建模设计优化，并基于catia进行了仿真分析。
1 基于四杆机构对仿生蜻蜓扑翼飞行器的动力设计仿生学研究表明，动物飞行能力和技巧的多样性多半源于它们的翅膀的多样性和微妙复杂的翅膀运动模式。
扑翼飞行器是借助机翼的上下扑动来产生升力和推力，这需要设计出高效可靠的扑翼驱动机构本设计采用了对称齿轮杆机构来实现机翼的上下往复运动。
飞行仿真昆虫实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本实验旨在通过模拟昆虫的飞行特性，研究飞行仿生学在机器人技术中的应用。
通过构建仿真昆虫模型，测试其在不同环境下的飞行性能，为未来昆虫飞行机器人的设计与制造提供实验依据。
二、实验背景昆虫作为自然界中飞行能力卓越的代表，其飞行原理和结构设计对飞行机器人领域具有重要的启示作用。
近年来，随着材料科学、控制技术、传感器技术等的发展，飞行仿真昆虫的研究逐渐成为热点。
本实验以仿生学为基础，通过构建飞行仿真昆虫模型，探讨其飞行性能及影响因素。
三、实验材料与设备1. 实验材料：- 飞行仿真昆虫模型- 飞行测试平台- 数据采集与处理系统- 模拟环境（如风洞、不同材质表面等）2. 实验设备：- 高速摄像机- 风速测量仪- 传感器（如加速度计、陀螺仪等）- 数据分析软件四、实验方法1. 模型设计：根据昆虫的飞行原理，设计飞行仿真昆虫模型，包括翼型、驱动方式、结构强度等。
2. 飞行测试：将模型放置在飞行测试平台上，进行不同风速、不同材质表面的飞行测试。
3. 数据采集：利用高速摄像机、风速测量仪、传感器等设备，采集飞行过程中的各项数据。
4. 数据分析：对采集到的数据进行处理与分析，研究飞行仿真昆虫的飞行性能及影响因素。
五、实验结果与分析1. 飞行性能测试（1）不同风速下的飞行性能实验结果表明，飞行仿真昆虫在低风速条件下具有较高的飞行稳定性，随着风速的增加，稳定性逐渐下降。
在风速为5m/s时，飞行仿真昆虫仍能保持较好的飞行性能。
（2）不同材质表面的飞行性能实验发现，飞行仿真昆虫在不同材质表面（如玻璃、木材、纸张等）的飞行性能存在差异。
在光滑表面上，飞行仿真昆虫的飞行稳定性较好；在粗糙表面上，稳定性较差。
2. 影响因素分析（1）翼型设计：翼型设计对飞行仿真昆虫的飞行性能具有重要影响。
通过优化翼型设计，可以改善飞行稳定性、提高飞行速度。
（2）驱动方式：驱动方式对飞行仿真昆虫的飞行性能也有一定影响。
采用不同的驱动方式，可以改变飞行仿真昆虫的飞行速度、飞行高度等。
演示物理——竹蜻蜓.docx
对竹蜻蜓的力学原理探究实验目的（1）利用力学知识探究竹蜻蜓的力学原理（2）学会利用控制变量的方法探究影响竹蜻蜓飞行高度与飞行时间的因素，主要冇竹柄长度，叶片大小，起飞的速度等（3）了解类似于竹蜻蜓的一些其他东西，以及竹蜻蜓在实际生活中的一些应用（4）了解有关竹蜻蜒的一些历史。
实验器材竹柄长度不同的竹蜻蜓，叶片大小不同的竹蜻蜓，叶片倾斜角度不同的竹蜻蜓各一组高速照相机，自制的竹蜻蜓加速器（可以将竹蜻蜓加速到某个速度之后自动放飞竹蜻蜓，尽可能的减少人体操作带來的误差）实验方法采取控制变量的方式。
比如探究叶片倾斜角度的影响：保持两个竹蜻蜓的质量，竹柄长度，叶片大小相同，改变叶片倾斜角度，记录倾斜角度大小a与b。
分别将竹蜻蜓加速的相同的速度并放飞，用高速照相机记录英飞行轨迹与上升的最大高度H1与H2,同时用秒表分别记录两个竹蜻蜓的飞行时间tl与t2o 改变飞行初始转速，多进行几次实验。
仿照上述步骤，依次探究竹柄长度，叶片大小对竹蜻蜓飞行高度和飞行时间的影响。
实验现象启动加速器后，竹蜻蜓加速到一定的速度，放飞后，竹蜻蜓呈抛物线的轨迹飞出, 上升到最大高度后下落。
可以看出，当控制•其他条件一致时，竹蜻蜓的叶片越大，倾斜角越大，速度越大其飞行高度与飞行持续的时间都会变大，但是当叶片与倾斜角超过一定的限度，会得到与之相反的结论。
原理分析竹蜻蜒由两部分组成。
一是竹柄。
二是“翅膀”。
叶片是斜面，并且两个叶片是中心对称的。
叶片的斜面起关键作用，当转动棍了使得叶片旋转起來的时候，旋转的叶片将空气向下推，形成一股强风，而空气也给竹蜻蜓一股向上的反作用升力，这股升力随著叶片的倾斜角而改变。
如图所示，竹蜻蜓以W转动，空气给叶片的力为F,可以分解为水平力&与竖向力化，当2 F y >W时，就会有向上的加速度使得竹蜡蜓向上飞起，由于两个叶片是中心对称的，所以两个化的方向和反，产生力矩使的竹蜻蜒角动量减小直到2F/W时，竹蜻蜓下落。
飞天竹蜻蜓
飞天竹蜻蜓
唐云江
【期刊名称】《科学世界》
【年(卷),期】2012(000)004
【摘要】竹蜻蜓是过去孩子们比较喜欢玩的自制玩具之一,它制作非常简单,玩起来又有趣,几个孩子常聚在一起玩,看谁的竹蜻蜓飞得更高。
找一块竹片或者木片,裁成长15～20厘米、宽2厘米、厚3毫米左右的薄片,中间钻一个小孔,镶插一根约15厘米长的竹签作为柄,用刀具在小孔两边削出对称的斜面,一只竹蜻蜓就做好了。
玩时,双手一搓,然后手一松,竹蜻蜓就会飞上天空,那一刻心中充满着成就感。
【总页数】2页(P90-91)
【作者】唐云江
【作者单位】不详
【正文语种】中文
【中图分类】V2-09
【相关文献】
1.从模仿制作竹蜻蜓到设计竹蜻蜓
2.竹蜻蜓飞行过程仿真计算及优化
3.神奇的竹蜻蜓
4.神奇的竹蜻蜓
5.农村小学低成本STEM课程的开发与实施——以竹蜻蜓项目为例
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动压差升力原理（世界首次由中国人发现的流体动力学升力原理）
动压差升力原理（世界首次由中国人发现的流体动力学升力原理）中国古代历史就有记载竹蜻蜓(传说竹蜻蜓是东晋的学者葛洪发明的，当时称为“飞车”，后来称为“竹蜻蜓”，如果照此推算起来，应该有1600多年的历史了)，发明于中华大地，世界上的飞机也因此得到启发，而飞上天空，轮船也因为它的原理也更加有动力。
但世界科学界的解释，至今不能胜任，世界顶级科学家达朗贝尔遗憾地留下了世界疑题：在理想的河流中，一艘对称的船迎流，无论水流有多快，船始终纹丝不动。
以及至今无人可以用物理理论解释鸟类如何获得升力，鱼类如何获得游泳的力量。
虽然有流速差升力原理，但依然无法解释现实问题。
去年中国通过了该原理的审核，并授权了。
可见，其完全可以做为新的升力原理，而独立于以前的其他原理。
以前升力原理是将物体与流体间的作用力恒等于零，为不做功的原理；现在原理是做功原理，只要物体有体积，必然会做功，会产生相互作用力。
例如飞机会烧汽油，但不会对流体做功，也不会对流体作用力量（总体学的），所以两者有矛盾。
现在是烧多少都做功多少，作用力可由公式中计算。
动压差升力原理，彻底解决了上述问题，它是做功的升力原理，所以船是随着水流流动，鸟类下扇翅膀要做功，就会与空气作相对运动，产生相互作用力，所以鸟类才能借助这个力量飞行。
动压差升力原理的直接产品有：飞机、无人机、航空发动机、船舰、风力发电机、鸟类发行器、飞行汽车，各种空气与水运动中的流体产品，以及可似为流体的应用场景。
如环保中的空气所含颗粒物的沉降；树、房屋中在空气的流动中，对气象的影响；沸腾炉中的煤颗粒运动；管道中流体输送固体的流态化运输；电风扇扇叶对气流的输送；对龙卷风的力量来源解释，等等。
原来的升力原理是单翼面产生升力，动压差是双翼面产生升力，所以效能大幅提高。
总之，新的原理有很多新特点，需要大家认识。
动压差升力原理已经在专利网中公布，其推导过程，截图如下，可供学过该专业与爱好者详读:。
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竹蜻蜓飞行过程仿真计算及优化
摘要
竹蜻蜓的飞行原理和过程与直升机有着很多相似之处。
本文建立了竹蜻蜓桨叶全攻角范围
的升阻力理论公式，研究了竹蜻蜓竖直方向的飞行过程，优化了竹蜻蜓桨叶的长度和安装角度。
优化目标分别取为最长滞空时间和最大飞行高度，这两种目标所得到的桨叶安装角差别很大，而桨叶长度差别很小。
因此桨叶的安装角需要根据不同的目的来选取，而桨叶的设计值基本可以预先确定。
关键词：竹蜻蜓；平板绕流；飞行动力学；桨叶优化
0.引言
直升机在20世纪前中期相继问世，由于这类飞行器低空低速性能好、稳定性强、
垂直起降，被广泛运用在军用、民用等各个领域，比如武装直升机、救援直升机、微
小型无人机等。
现代直升机的原始模型可以追溯到达芬奇的直升机草图和中国古代的
竹蜻蜓。
中国的竹蜻蜓是一种具有悠久历史的民间玩具，一直流传至今[1]。
竹蜻蜓是
一种最简单的无持续动力的滑翔旋翼机。
与直升机相似，但是结构简单，仅仅包含叶
片和主轴。
直升机的机身相当于竹蜻蜓的主轴，直升机的桨叶相当于竹蜻蜓的叶片[2]。
竹蜻蜓是直升机的高度抽象版本，对竹蜻蜓的研究能为直升机飞行性问题提供指导。
本文研究了竹蜻蜓的叶片升阻力近似解析表达式，建立了竹蜻蜓竖直飞行的动力学模
型[3]，研究了竹蜻蜓的竖直飞行过程，并对竹蜻蜓的重要参数进行了优化。
1.理论分析：
1.1平板绕流
平板绕流是分析机翼升阻力一种最简单最基础的理论模型。
平板绕流的问题可以根据薄翼理论计算出解析解。
对于低速不可压流动，机翼的升阻力公式为：
22D 11F ,F 22
L L D C U LB C U LB ρρ==其中阻尼系数在全攻角范围内都可以写作：
2C 2sin D α
=平板的升力在大攻角和小攻角情况下是不同的，这是因为当攻角大于某一值（15°左右）时，平板存在流动分离，升力系数会突然降低，因此，在未发生流动分离的小攻角时，升力系数为：
C 2sin L πα
=而在大攻角情况下，发生了大面积流动分离之后，升力系数为：
C 2sin cos L αα
=本文提出了一种通用解析表达式，能够将小攻角和大攻角下的升力系数统一表达出来，并且很好的模拟了两种升力系数的过渡，该公式如下所示：
12(1)L C C C λλ
=-+其中：
()12o 002sin 2sin cos 11tanh 201522180
C C A A πααα
π
λααα===-+==⨯⎡⎤⎣⎦与文献中的实验结果对比如下：。