哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 第1章绪论 1.1课题背景及研究的目的和意义 扑翼飞行器，顾名思义，是指像鸟一样通过扑动机翼产生飞行的升力和前进 力的飞行器。与固定翼飞机不同，固定翼飞机是依靠机翼产生升力，依靠发动机 的推力或牵引产生前行力，而扑翼飞行器的升力和推力都是由一个扑翼系统产生。 扑翼飞行具有特殊的气动特性，更易于向微型化发展。仿生学研究表明，当 尺寸小到一定成度之后，扑翼飞行具有无法替代的特性山。此外扑翼飞行器还具有 尺寸小，重量轻，隐蔽性好的特点，基于此重要的战略意义，广泛受到军事领域 的重视，在近几十年来得到迅速的发展。 21世纪的战争就是科技的战争，掌握了战场形势就意味着掌握了战争的主动 权，因此无人侦查的重要性日益突显。目前各国军队均配备有可单兵携带的小型 固定翼侦察机，在战场上均有出色的表现，但是无法实现低空、室内和定点侦察， 相应的旋翼和扑翼在这些方面则有明显的优势。由于扑翼具有独特的隐蔽性和易 微型化的特点，因此逐渐成为发展的趋势。 1.1.1扑翼飞行器的背景 鸟类和昆虫经过漫长的进化过程，形成了特有的组织结构，这些结构可以使 他们更有效率的飞行。蜜蜂的翅膀类似划桨的运动，飞行的扑动频率很高，有良 好的机动性：蜻蜓没有高频的扑动，但其翅膀前后布置，使其不仅可以完成常规 的前飞，悬停等飞行，还可以实现垂直升降和向后飞行，这是其它昆虫所不具备 的。鸟类由于尺寸的不同具有不同的飞行方式，雄鹰可以在天上盘旋，天鹅起飞 时要助跑一段距离，燕子可以贴着水面飞行，大雁迁徙时要排成长队等等。这些 鸟类都充分利用各自的特点，通过最有效的方式来实现飞行。 人类最初对于飞行的探索都是从模仿鸟类开始的，古今中外人们一直不停地 在进行这方面的探索。我国战国时代有了风筝，晋代有了竹蜻蜓。风筝虽不是扑 翼飞行，但也是通过模仿鸟类而得来，而竹蜻蜓即是后来直升机的升力模型。扑 翼的历史最早可以追溯到汉代。东汉时期的史学家班固写的《汉书·王莽传》书 里，有这样一段记载：“取大鸟翩为两翼，头与身皆著毛，通引环纽，飞数百步， 堕。”2] 在欧洲，也有人扑翼的研究，十五世纪的意大利画家达·芬奇，从30岁起， 用了20年的时间认真研究了鸟类的飞行，并于1505年完成了《轮鸟的飞行》研 -1-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 -1- 第1章 绪论 1.1 课题背景及研究的目的和意义 扑翼飞行器，顾名思义，是指像鸟一样通过扑动机翼产生飞行的升力和前进 力的飞行器。与固定翼飞机不同，固定翼飞机是依靠机翼产生升力，依靠发动机 的推力或牵引产生前行力，而扑翼飞行器的升力和推力都是由一个扑翼系统产生。 扑翼飞行具有特殊的气动特性，更易于向微型化发展。仿生学研究表明，当 尺寸小到一定成度之后，扑翼飞行具有无法替代的特性[1]。此外扑翼飞行器还具有 尺寸小，重量轻，隐蔽性好的特点，基于此重要的战略意义，广泛受到军事领域 的重视，在近几十年来得到迅速的发展。 21 世纪的战争就是科技的战争，掌握了战场形势就意味着掌握了战争的主动 权，因此无人侦查的重要性日益突显。目前各国军队均配备有可单兵携带的小型 固定翼侦察机，在战场上均有出色的表现，但是无法实现低空、室内和定点侦察， 相应的旋翼和扑翼在这些方面则有明显的优势。由于扑翼具有独特的隐蔽性和易 微型化的特点，因此逐渐成为发展的趋势。 1.1.1扑翼飞行器的背景 鸟类和昆虫经过漫长的进化过程，形成了特有的组织结构，这些结构可以使 他们更有效率的飞行。蜜蜂的翅膀类似划桨的运动，飞行的扑动频率很高，有良 好的机动性；蜻蜓没有高频的扑动，但其翅膀前后布置，使其不仅可以完成常规 的前飞，悬停等飞行，还可以实现垂直升降和向后飞行，这是其它昆虫所不具备 的。鸟类由于尺寸的不同具有不同的飞行方式，雄鹰可以在天上盘旋，天鹅起飞 时要助跑一段距离，燕子可以贴着水面飞行，大雁迁徙时要排成长队等等。这些 鸟类都充分利用各自的特点，通过最有效的方式来实现飞行。 人类最初对于飞行的探索都是从模仿鸟类开始的，古今中外人们一直不停地 在进行这方面的探索。我国战国时代有了风筝，晋代有了竹蜻蜓。风筝虽不是扑 翼飞行，但也是通过模仿鸟类而得来，而竹蜻蜓即是后来直升机的升力模型。扑 翼的历史最早可以追溯到汉代。东汉时期的史学家班固写的《汉书·王莽传》书 里，有这样一段记载:“取大鸟翩为两翼，头与身皆著毛，通引环纽，飞数百步， 堕。”[2] 在欧洲，也有人扑翼的研究，十五世纪的意大利画家达·芬奇，从 30 岁起， 用了 20 年的时间认真研究了鸟类的飞行，并于 1505 年完成了《轮鸟的飞行》研