哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 涝灾情监测、农作物病虫监测：在人员营救方面，它可以用于搜寻在倒塌房屋 中的伤员，在山林地带搜寻迷失登山者：在巡逻方面，它还可以用于航空摄影、 空中测绘、损伤评估、消防灭火指挥、排雷、资源调查、野外考察和旅游探险 等。 现实中，自然界的飞行生物无一例外地采用扑翼飞行方式，因此这也给了 我们一个启迪，同时根据仿生学和空气动力学研究结果可以预见，在翼展小于 15cm时，扑翼飞行比固定翼和旋翼飞行更具有优势，仿生微扑翼飞行器也必 将在该研究领域中占据主导地位)。 生物飞行能力和技巧的多样性多半来源于它们翅膀的多样性和微妙复杂的 翅膀运动模式。鸟类和昆虫的飞行表明，仿生微扑翼飞行器在低速飞行时所需 的功率要比普通飞机小的多，并且还具有优异的快速起落、悬停能力，但要真 正实现像鸟类翅膀那样的复杂运动模式，或是像蜻蜓等昆虫那样高频扑翅运动 却非常困难，目前设计仿生扑翼飞行器所遇到的结构、材料以及控制技术等问 题仍是很大的难题，但将这种概念用机械装置去实现，本身并不是决定性的， 关键还是在于人类要去不断的尝试。本课题就是从蜻蜓翅翼结构及运动特性等 问题入手，考虑了翅翼在拍动过程中空气的耦合作用，利用有限元等理论初步 尝试对蜻蜓翅翼在飞行过程中的受力进行分析，从而为下一步开发出具有更优 运动性能的自定义仿生微扑翼飞行器机翼做好铺垫。此外，在研究蜻蜓飞行特 征的基础上，设计制造了一台用于模拟蜻蜓扑翼飞行的试验装置，为下一步飞 行机理的试验研究奠定了一定基础。 1.2国内外仿生微扑翼飞行器研究的发展综述 1.2.1国外仿生微扑翼飞行器研究的现状 自20世纪中后期以来，鉴于仿生微扑翼飞行器潜在的更具吸引力的应用 前景，其在短时间内就吸引了诸多研究者的关注，关于较小尺寸微型扑翼飞行 器的空气动力学研究也逐渐成为热点。 1973年Weis Fogh在对黄蜂飞翔运动研究的基础上，提出了一种产生升力 的“振翅拍击和挥摆急动(Clap and Fling)”机构，并论述了这种机构产生瞬时 -2哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - 2 - 涝灾情监测、农作物病虫监测；在人员营救方面，它可以用于搜寻在倒塌房屋 中的伤员，在山林地带搜寻迷失登山者；在巡逻方面，它还可以用于航空摄影、 空中测绘、损伤评估、消防灭火指挥、排雷、资源调查、野外考察和旅游探险 等。 现实中，自然界的飞行生物无一例外地采用扑翼飞行方式，因此这也给了 我们一个启迪，同时根据仿生学和空气动力学研究结果可以预见，在翼展小于 15cm 时，扑翼飞行比固定翼和旋翼飞行更具有优势，仿生微扑翼飞行器也必 将在该研究领域中占据主导地位[5]。 生物飞行能力和技巧的多样性多半来源于它们翅膀的多样性和微妙复杂的 翅膀运动模式。鸟类和昆虫的飞行表明，仿生微扑翼飞行器在低速飞行时所需 的功率要比普通飞机小的多，并且还具有优异的快速起落、悬停能力，但要真 正实现像鸟类翅膀那样的复杂运动模式，或是像蜻蜓等昆虫那样高频扑翅运动 却非常困难，目前设计仿生扑翼飞行器所遇到的结构、材料以及控制技术等问 题仍是很大的难题，但将这种概念用机械装置去实现，本身并不是决定性的， 关键还是在于人类要去不断的尝试。本课题就是从蜻蜓翅翼结构及运动特性等 问题入手，考虑了翅翼在拍动过程中空气的耦合作用，利用有限元等理论初步 尝试对蜻蜓翅翼在飞行过程中的受力进行分析，从而为下一步开发出具有更优 运动性能的自定义仿生微扑翼飞行器机翼做好铺垫。此外，在研究蜻蜓飞行特 征的基础上，设计制造了一台用于模拟蜻蜓扑翼飞行的试验装置，为下一步飞 行机理的试验研究奠定了一定基础。 1.2 国内外仿生微扑翼飞行器研究的发展综述 1.2.1 国外仿生微扑翼飞行器研究的现状 自 20 世纪中后期以来，鉴于仿生微扑翼飞行器潜在的更具吸引力的应用 前景，其在短时间内就吸引了诸多研究者的关注，关于较小尺寸微型扑翼飞行 器的空气动力学研究也逐渐成为热点。 1973 年 Weis Fogh 在对黄蜂飞翔运动研究的基础上，提出了一种产生升力 的“振翅拍击和挥摆急动(Clap and Fling)”机构，并论述了这种机构产生瞬时