上海工程技术大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 1.1课题研究的背景及意义 从远古以来，人类始终就梦想着可以自由的翱翔于天空中，至今仍不断地努力探 索。飞机的发明归功于人类飞行动物的认识，但在大多数的情况下，鸟类和昆虫的翅 翼有着很强的机动灵活性，飞行生物的超强飞行能力一直都引起人类的极大地关注。 1903年莱特兄弟设计并制造出了人类第一架可以产生动力、由人类操控的飞机山。 自此以后的100多年的时间里，各种类型不同用途的飞机得到了飞速发展，并向太空 延伸，进入了航空航天时代。20世纪后半段，飞机产业的发展呈现出多元化发展的 趋势，在多个领域中都得到长足的发展，特别是军用侦察机的发展尤为突出回。1992 年美国国防高级研究计划局(DARPA)第一次提出了微型飞行器(MAV)的概念。 按照美国该领域的研究人员对此类微型飞行器的定义，该类型飞行器需满足具有体积 小、重量轻、机动性强、隐蔽性好及有适当的侦查和载荷能力等条件，基本的技术指 标是：特征尺寸要在15cm以内，重量需控制在100g以内，续航时间达到20-60min, 有效负载1-18g,巡航速度可以达到30-60km/h,可以自主飞行。 微型飞行器可以是非常有用和价值的研究，以军事目的为主尤其是对操作在人口 稠密的城市环境中，它们也可以被用于民用应用，如交通监控，生化传感，边境监视， 火灾和救援行动，野生动物调查，等等。这些场景都非常具挑战性，要求飞行器可以 在户外环境和密闭空间工作，例如建筑物，洞穴内等。为了能够成功地执行这些任务， 微型飞行器应需要能有效地悬停并且容易操作。目前的设计开发出的微型飞行器，一 般可以大致分为三种类型：固定翼飞行器、旋翼飞行器和扑翼飞行器。然而在大自然 界中，所有的飞行生物无一不采用扑翼这种飞行方式，同时依据仿生学及空气动力学 的相关研究理论可以预见，在翼展小于15cm的情况下，扑翼飞行这种方式则会更有 优势。至此，可以推断出仿生扑翼飞行器的研发与制造必将成为将来微型飞行器研究 领域的主流)。 由于微型飞行器的大小相似，许多自然界中的动物，如鸟类和昆虫，结合空气动 力学效率的特点，开始进行探索和设计，特别是集中在柔性翅翼的结构和扑翼飞行的 第1页 万方数据上海工程技术大学硕士学位论文 第一章 绪 论 第 1 页 第一章 绪 论 1.1 课题研究的背景及意义 从远古以来，人类始终就梦想着可以自由的翱翔于天空中，至今仍不断地努力探 索。飞机的发明归功于人类飞行动物的认识，但在大多数的情况下，鸟类和昆虫的翅 翼有着很强的机动灵活性，飞行生物的超强飞行能力一直都引起人类的极大地关注。 1903 年莱特兄弟设计并制造出了人类第一架可以产生动力、由人类操控的飞机[1]。 自此以后的 100 多年的时间里，各种类型不同用途的飞机得到了飞速发展，并向太空 延伸，进入了航空航天时代。20 世纪后半段，飞机产业的发展呈现出多元化发展的 趋势，在多个领域中都得到长足的发展，特别是军用侦察机的发展尤为突出[2]。1992 年美国国防高级研究计划局（DARPA）第一次提出了微型飞行器（MAV）的概念。 按照美国该领域的研究人员对此类微型飞行器的定义，该类型飞行器需满足具有体积 小、重量轻、机动性强、隐蔽性好及有适当的侦查和载荷能力等条件，基本的技术指 标是：特征尺寸要在 15cm 以内，重量需控制在 100g 以内，续航时间达到 20-60min， 有效负载 1-18g，巡航速度可以达到 30-60km/h，可以自主飞行。 微型飞行器可以是非常有用和价值的研究，以军事目的为主尤其是对操作在人口 稠密的城市环境中，它们也可以被用于民用应用，如交通监控，生化传感，边境监视， 火灾和救援行动，野生动物调查，等等。这些场景都非常具挑战性，要求飞行器可以 在户外环境和密闭空间工作，例如建筑物，洞穴内等。为了能够成功地执行这些任务， 微型飞行器应需要能有效地悬停并且容易操作。目前的设计开发出的微型飞行器，一 般可以大致分为三种类型：固定翼飞行器、旋翼飞行器和扑翼飞行器。然而在大自然 界中，所有的飞行生物无一不采用扑翼这种飞行方式，同时依据仿生学及空气动力学 的相关研究理论可以预见，在翼展小于 15cm 的情况下，扑翼飞行这种方式则会更有 优势。至此，可以推断出仿生扑翼飞行器的研发与制造必将成为将来微型飞行器研究 领域的主流[3]。 由于微型飞行器的大小相似，许多自然界中的动物，如鸟类和昆虫，结合空气动 力学效率的特点，开始进行探索和设计，特别是集中在柔性翅翼的结构和扑翼飞行的 万方数据