摘要 摘要 扑翼飞行器是一种依靠翅膀扑动产生飞行动力的新概念飞行器。同许多新技 术的产生一样，它是应军事战略的需求，在近几十年飞速发展起来的。扑翼飞行 器有着特殊的空气动力学，在小尺度、低雷诺数下有出色的飞行能力，可微化的 空间大。由于其良好的隐蔽性和飞行性能，成为新一代无人侦察机的探索方向。 本文针对扑翼样机的设计，对扑翼飞行机理、扑翼机构和气动特性进行了连续系 统性的研究。 鸟类和昆虫是扑翼飞行器的原型。本文从仿生学角度研究了其翅膀的运动特 征，分析生物飞行的高升力机理，基于此原理说明扑翼飞行在不同姿态下所需的 条件，并结合固定翼空气动力学，对比分析研究的重点，同时探讨飞行器各部件 有关提升升力的因素。 机构是扑翼飞行器的核心部分，它直接决定扑翼的动作。本文依据蜂鸟和昆 虫的扑动，探索性的设计了两种多维扑动的扑翼机构：二维扑动机构和8字扑动 机构。两种机构都是单自由度，结构简单，通过运动学分析和轨迹仿真得出，仿 生扑动在运动上具有绝对优势和可行性。 空气动力分析采用8字机构的运动，应用ADNA的流固耦合功能和完全动网 格技术进行2D模拟。分析过程建立了几种不同的模型，结果表明前缘控制点的升 力最大，并且升力随弦长和频率的增加而增加，这对机翼的优化设计有前瞻性的 指导作用。 样机设计依托于前边的理论研究，主要工作是对机械结构和气动部件进行了 结构和工艺设计。由于尺寸和重量的限制，按照模块的功能要求选择了不同的材 料，并加工成样机，通过扑动实验测试表明，样机的各项设计参数符合要求，为 进一步的研究奠定基础。 关键词：扑翼飞行器：多维扑动：8字扑动：流固耦合：动网格 -1摘要 -I- 摘要 扑翼飞行器是一种依靠翅膀扑动产生飞行动力的新概念飞行器。同许多新技 术的产生一样，它是应军事战略的需求，在近几十年飞速发展起来的。扑翼飞行 器有着特殊的空气动力学，在小尺度、低雷诺数下有出色的飞行能力，可微化的 空间大。由于其良好的隐蔽性和飞行性能，成为新一代无人侦察机的探索方向。 本文针对扑翼样机的设计，对扑翼飞行机理、扑翼机构和气动特性进行了连续系 统性的研究。 鸟类和昆虫是扑翼飞行器的原型。本文从仿生学角度研究了其翅膀的运动特 征，分析生物飞行的高升力机理，基于此原理说明扑翼飞行在不同姿态下所需的 条件，并结合固定翼空气动力学，对比分析研究的重点，同时探讨飞行器各部件 有关提升升力的因素。 机构是扑翼飞行器的核心部分，它直接决定扑翼的动作。本文依据蜂鸟和昆 虫的扑动，探索性的设计了两种多维扑动的扑翼机构：二维扑动机构和 8 字扑动 机构。两种机构都是单自由度，结构简单，通过运动学分析和轨迹仿真得出，仿 生扑动在运动上具有绝对优势和可行性。 空气动力分析采用 8 字机构的运动，应用 ADINA 的流固耦合功能和完全动网 格技术进行 2D 模拟。分析过程建立了几种不同的模型，结果表明前缘控制点的升 力最大，并且升力随弦长和频率的增加而增加，这对机翼的优化设计有前瞻性的 指导作用。 样机设计依托于前边的理论研究，主要工作是对机械结构和气动部件进行了 结构和工艺设计。由于尺寸和重量的限制，按照模块的功能要求选择了不同的材 料，并加工成样机，通过扑动实验测试表明，样机的各项设计参数符合要求，为 进一步的研究奠定基础。 关键词：扑翼飞行器；多维扑动；8 字扑动；流固耦合；动网格