上浒充鱼大漫 Shanshal gina Tans Untuirsity 上海交通大学通识教育课程 力学仿生一启示与探索 第二章飞行仿生前沿 教师： 陈俐 电话： 13916681363 地址： 木兰楼B629 Email: li.h.chen@sjtu.edu.cn 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
上海交通大学通识教育课程 力学仿生 —— 启示与探索 第二章 飞行仿生前沿 教师： 陈俐 电话： 13916681363 地址： 木兰楼B629 Email： li.h.chen@sjtu.edu.cn 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
本节内容 一、微型飞行器的起源与发展 二、微型飞行器的分类 三、微型飞行器的应用 四、微型飞行器研究的关键技术及技术难题 五、微型飞行器的发展趋势
本节内容 一、微型飞行器的起源与发展 二、微型飞行器的分类 三、微型飞行器的应用 四、微型飞行器研究的关键技术及技术难题 五、微型飞行器的发展趋势
一、微型飞行器的起源与发展 ·(1)概念的提出 兰德公司1992年提交的一份研究报告《未来军事 行动中的技术驱动力的革命》首次提出“微型飞 行器”(Micro Air Vehicle,MAV) 1997年美国国防高级研究计划局(DARPA)正式 批准实施首期有关微型飞行器研究计划，在美国 DARPA计划资助和军方支持下，不少微型飞行器试 验机相继出现。 3
一、微型飞行器的起源与发展 • （ 1）概念的提出 兰德公司1992年提交的一份研究报告《未来军事 行动中的技术驱动力的革命》首次提出“微型飞 行器”（Micro Air Vehicle,MAV ） 1997年美国国防高级研究计划局（DARPA）正式 批准实施首期有关微型飞行器研究计划,在美国 DARPA计划资助和军方支持下,不少微型飞行器试 验机相继出现。 3
一、微型飞行器的起源与发展 ·(1)概念的提出 微型飞行器的定义：“尺寸为15厘米大小并能靠其 自身能力飞行和完成各种探测任务的飞行器”。 6gPn Ba岱百m 4
一、微型飞行器的起源与发展 • （ 1）概念的提出 微型飞行器的定义：“尺寸为15 厘米大小并能靠其 自身能力飞行和完成各种探测任务的飞行器”。 4
微型飞行器的特点 ·应是适合于军事用途的飞行系统； ·能携带全天候的近距离成像系统，分辨率应足以 使操作人员分辨出发送区内的重要细节； ·应具有准确确定地理位置的能力； 重量轻、坚固耐用，以便能够放在士兵的背包里 携带； ·价格低廉，甚至可一次性使用； ·隐蔽性好，不易被敌人发现，不应暴露使用人员 的位置。 5
微型飞行器的特点 • 应是适合于军事用途的飞行系统； • 能携带全天候的近距离成像系统，分辨率应足以 使操作人员分辨出发送区内的重要细节； • 应具有准确确定地理位置的能力； • 重量轻、坚固耐用，以便能够放在士兵的背包里 携带； • 价格低廉，甚至可一次性使用； • 隐蔽性好，不易被敌人发现，不应暴露使用人员 的位置。 5
“微星”飞行器 ◆微星(MicroSTAR) 美国 6
“微星”飞行器 6
“黑寡妇”飞行器 “黑寡妇”是航宇环境(Aero Vironmen)公司于1998年研 制的一种固定翼微型飞行器。 外型：类似于盘状飞碟，最大直径15cm。 动力：由微电机驱动前置螺旋桨产生拉力，采用锂 电池提供能源。 控制系统：由计算机、无线接收器和3个微型舵机 组成。 7
“黑寡妇”飞行器 7 “黑寡妇”是航宇环境(AeroVironmen)公司于1998年研 制的一种固定翼微型飞行器。 外型：类似于盘状飞碟，最大直径15cm。 动力：由微电机驱动前置螺旋桨产生拉力，采用锂 电池提供能源。 控制系统：由计算机、无线接收器和3个微型舵机 组成
“黑寡妇”(BlackWidow)固定翼微型飞行器 第一代Black Vidow微型飞行器外 形酷似盘状飞碟。其机 翼展长15cm,前缘平 直，后缘与两侧构成一 段圆弧；机翼上表面有 一半圆形垂尾，垂尾根 弦弦长约占机翼根弦的 三分之一；机翼后缘有 一对水平舵面，呈倒“ 八”字，其转轴前掠约 45°，舵面面积约占 机翼的16%。 第一代“黑寡妇”微型飞行器 8
“黑寡妇”(BlackWidow) 固定翼微型飞行器 8 第一代Black Widow 微型飞行器外 形酷似盘状飞碟。其机 翼展长15cm，前缘平 直，后缘与两侧构成一 段圆弧；机翼上表面有 一半圆形垂尾，垂尾根 弦弦长约占机翼根弦的 三分之一；机翼后缘有 一对水平舵面，呈倒“ 八”字，其转轴前掠约 45°，舵面面积约占 机翼的16%。 第一代“黑寡妇”微型飞行器
该微型飞行器起飞 Payload 总重为56.5g,质量分配 12% 如右图所示：设计载荷 Controls 9% 12%、动力系统62%、 机体结构17%、控制系 统9%。该微型飞行器可 Structure 17% Propulsion 以11.2m/s的巡航速度持 62% 续飞行33.4min,巡航时 全机升力系数为0.42， 第一代“黑寡妇”质量分配图 巡航阻力9.4g,巡航升 阻比约为6。 9
该微型飞行器起飞 总重为56.5g，质量分配 如右图所示：设计载荷 12%、动力系统62%、 机体结构17%、控制系 统9%。该微型飞行器可 以11.2m/s的巡航速度持 续飞行33.4min，巡航时 全机升力系数为0.42， 巡航阻力9.4g，巡航升 阻比约为6。 9 第一代“黑寡妇”质量分配图
“黑寡妇”(BlackWidow)固定翼微型飞行器 第二代Black Widow 微型飞行器的机翼平面形 状为一个切角矩形。机翼 前缘的中段平直，在翼展 约40%处，前缘以40°角 后掠；后缘外侧30mm处 有15°切角；后缘中段有 宽约1cm的水平舵面；三 个垂尾安置在机翼下表面 ,起横航向正耦合作用。 第二代“黑寡妇”微型飞行器 10
“黑寡妇”(BlackWidow) 固定翼微型飞行器 10 第二代Black Widow 微型飞行器的机翼平面形 状为一个切角矩形。机翼 前缘的中段平直，在翼展 约40%处，前缘以40°角 后掠；后缘外侧30mm 处 有15°切角；后缘中段有 宽约1cm 的水平舵面；三 个垂尾安置在机翼下表面 ，起横航向正耦合作用。 第二代“黑寡妇”微型飞行器