推荐-仿生扑翼飞行器 精品
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
扑翼飞行器的原理(创新点)
扑翼飞行器的动力来源是空气对飞行器的反作用力。以鸽子的飞行原理为例。 1.升力的产生:在这里我们先假设空气是静止的。鸽子的翅膀可以围绕身 体作一定角度的摆动,向下摆动时翅膀展开,向上摆动时翅膀折叠成到V 形。由于翅膀上下摆动时受力面积不同,从而导致翅膀上下摆动时的受力 大小不同,向下摆动时空气对翅膀的反作用力F1(竖直向上)大于向上摆 动时空气对翅膀的反作用力F2(竖直向下), 当F1>G时,产生向上的升力
王朋:11级机械工程学院,积极参加学校组织的各种科技创新活动,有 一点的专业基础知识,热爱科技发明,喜欢钻研,爱动脑子。
扑翼飞行器的发展现状及背景
从古到今,人们对飞行都充满向往,也做了很多的尝试。昆虫和鸟类翅 膀很大的机动灵活性,超强的飞行能力引起了人们的极大兴趣,如昆虫利 用其薄如蝉翼的翅膀高频振动,能够实现前飞、倒飞、侧飞及倒着降落等 特技飞行。随着对生物飞行机理的认识和微电子机械技术 、空气动力学和 新型材料等的快速发展,仿生扑翼飞行器在目前已成为一个新的研究热点。 由于其在军事和民用上均具有广泛的应用前景,许多国家都已在这方面进 行了研究,如美国加州大学伯克利分校、日本东京大学等都已经在这个领 域进行了深入的研究探索工作,国内的科学家们也开始了这方面的基础和 应用研究工作。也有一些公司加入了仿生扑翼飞行器的研究队伍。就国内 高校而言,西北工业大学,南京航空航天大学等高校也进行过仿生扑翼飞 行器的研究。由于扑翼飞行器相对固定翼和螺旋翼飞行器来说具有尺寸适 中、便于携带、飞行灵活、隐蔽性好等特点,扑翼飞行器越来越被人们关 注。
冯乐:10级电子卓越试点班,对专业知识掌握较好,喜欢设计和制作小发明,
曾制作过四轴飞行器,并成功的完成。也制作过小飞机,可以说在飞行器方面有 一定的基础。擅长机械装置的控制系统的设计与制作。
蒋卓尔:11级机械工程学院,热爱科技创新,积极参与学校举办的各种 科学技术创新活动,参加过许多比赛,例如世纪杯,科研立项等,世纪 杯获得三等奖,科研立项通过审查。
阻力转向:如果鸽子在滑翔中控制翅膀的形状,使翅膀左右的阻力不相等,那 么就会产生一个和前进方向不共线的阻力,也会使鸽子转向。
扑翼飞行器的扑翼驱动机构(方案)
扑翼飞行器的驱动机构可很多中结 构,例如,交变磁场驱动机构, 静电致动胸腔式扑翼机构,压电晶 体( PZT)致动机构,人工肌肉驱动 机构,连杆驱动机构等等,我们所 采用的是连杆驱动机构,如图1所示。
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。
仿生扑翼飞行器
我们的团队 扑翼飞行器的发展现状及背景 制作扑翼飞行器要了解的方面(前期准备) 扑翼飞行器的原理 扑翼飞行器的扑翼驱动机构 扑翼飞行器的机构动态分析 预期成果 经费预算 图片
我们的成员
吕红勇:11级机械设计制造及其自动化十班,个人动手能力强,喜欢做一些小
发明,小创造,,学习了soliddworks , pro-e等三维制图软件,现属于机械工 程学院科协的一个成员,对机械结构设计比较感兴趣,喜欢琢磨东西,擅于团结 周围的人。中学时参加小发明小制作获一等奖和二等奖。大学期间积极参加学校 举办的各种机械设计比赛。参加了学校的科研立项,在学院举办的《运水小车》 比赛中获二等奖。暑期自行组织去中国第一重型机械集团进行社会实践。
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。
动力转向:翅膀的不对称摆动可以为飞行提供不对称的动力和阻力,假设鸽子 在水平面飞行,空气相对静止,如果两侧翅膀提供的推力不同,就会使两 侧翅膀上产生的速度不同,从原理上说翅膀提供了一个与鸽子前进方向有 一定夹角的力,我们知道如果物体受力的方向与运动的方向不共线,那么 该物体就会作曲线运动,因此鸽子会转向
制作扑翼飞行器要了解的方面
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
Baidu Nhomakorabea
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
2.推力的产生:水平推力是由气流方向对翅膀反作用力的水平分量提供的。若 以向右为飞行前进方向,则当翅膀下摆时,翅膀截面与水平面呈一个锐角, 翅膀上摆时,翅膀截面与水平面呈一个钝角,两种情况对应的空气反作用 力方向相反,但都会产生一个与前进方向相同的推力,鸽子在水平方向前 进。
3.转向原理: 我认为鸽子的转向主要依靠翅膀的不对称摆动实现。按性质可分 为动力转向和阻力转向。