微型扑翼飞行器驱动系统工程设计方法

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ｐｒａｃｔｉｃａｌｌｙｆｉｎｇｓｔｔｕａｓ．Ａｆｔｅｒｃａｒｒｙｉｎｇｏｕｔａｎｏｔｈｅｒｔｅｓｔ，￡ｋｍｉｃｒｏｂｒｕｓｈｅｌｓｓｍｏｔｏｒ ’ Ｓｏｐｅｒａｔｉｎｇｃｈｒａａｃｔｅｒｓｉｔｃｉｓｆａｏｎｇｕｌａｒｓｐｅｅｄ．ｔｏｒｑｕｅ，ｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔａｎｄｅｆｗｉｅｎｃｙｒａｅｃｈａｃｉｖｅ￣Ｔｈｅｎｔｈｅｆｅａｓｉｂｌｅｌｕｆｔｔｅｒｐｒａａｍｅｔｅｒｓ，ｐｏｗｅｒｒｅｑｕｉｒｅｅｎｍｔｓａｎｄｏｔｍｏｒ ’ Ｓ
机械设计与制造
３４
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ
＆
Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
第８期２０１３年８月
微型扑翼飞行器驱动系统工程设计方法
王利光，宋笔锋，付鹏，安伟刚１，２
ｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｎｄｔｈｅｇｏｌａｆｆｏｌａｐｐｉｎｇ－ｗｉｎｇｄｒｉｖｉｎｇｓ￣ｔｅｍｅｓｄｉｇｎｓｉｓｐｅｃｉｉｆｅｄ．Ｔｈｅａｓｉｂｌｅｆｕｔｔｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｐｏｗｅｒ
中图分类号：ＴＨＩ６；Ｖ２７６
文献标识码：Ａ
源自文库
文章编号：１００１ — ３９９７（２０１３）０８ — ００３４ — ０４
ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎｏｆＤｒｉｖｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＦｌａｐｐｉｎｇ－ＷｉｎｇＭｉｃｒｏＡｉｒＶｅｈｉｃｌｅｓ
５１８０５７）（１．西北工业大学航空学院，陕西西安７１００７２；２微型仿生无人飞行器设计深圳市重点实验室，广东深圳
摘
要：以微型扑翼飞行器研制为背景，从系统的角度提出了一种仿生扑翼驱动系统的工程设计方法。根据仿生尺度率
因素，对驱动系统的减速比分配、减速器优化和四连杆扑动机构计算等方面进行了设计，得到了具有良好系统匹配性能的微型扑翼驱动系统，并通过样机研制和飞行实验证明了设计方法的有效性与可行性。所得研究结论对微型扑翼飞行器
的工程设计和研制有一定指导意义。
关键词：微型扑翼飞行器；总体设计；风洞实验；扑动机构
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ帆ｅｆｆｗｉｅｎｔｌａｆｐｐｉｎｇ－ｗｉｎｇｍｉｃｒｏａｉｒｖｅｈｉｃｌｅ（ＦＭＡＶ），肌ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｌａｆｐｐｉｎｇ－
２．ＳｈｅｎｚｈｅｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｉｃｒｏ－ｂｉｏｎｉｃＵＡＶＤｅｓｉｇｎ，ＧｕａｎｇｄｏｎｇＳｈｅｎｚｈｅｎ５１８０５７，Ｃｈｉｎａ）
原理，对微型扑翼飞行器的总体参数进行了初步设计，提出了驱动系统的设计目标。进行了扑动翼风洞实验，以实际能达到的飞行状态为标准对实验数据进行分析处理，获得了扑动参数的可行范围和功耗需求。对微型无刷电机进行了工作特
性测试，得到了电机转速、转矩、输出功率、效率等的拟合关系。综合考虑扑动参数可行范围、功耗需求和电机特性等多个
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｔｏｈｅｌａｆｐｐｉｎｇ — ｗｉｎｇａｌｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｈｉｃｈ册ｐｒｏｃｅｓｓｅｄｓｕｂｍｉｔｔｉｎｇｔｏｔｈｅ
ｗｉｎｇｄｒｉｖｉｎｇｓ￣ｔｅｍｉｓｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｂｗｎｃｉｓｃｌａｅｌａｗ，ｔｈｅｉｎｉｔｉｌａｄｅｓｉｎｇｆＦｏＭＡＶｓｉ
ＷＡＮＧＬｉ－ｇｕａｎｇ，ＳＯＮＧＢｉ－ｆｅｎｇ，ＦＵＰｅｎｇ，ＡＮＷｅｉ－ｇａｎｇ，。（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｈａａｎｘｉＸｉ ’ ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ；