一种扑翼式仿生飞行器的研究

摘要

扑翼式仿生飞行器是模仿飞鸟飞行特点设计的一种新颖飞行器。由于其尺寸小巧，质量轻，成本低廉、操作灵活等优点，在军事和民用领域有广阔的应用市场，而成为国内外研究的热点。与传统的固定翼相比，扑翼式飞行器在体积相同时，具有更好的飞行效率和优秀的动力学特性。
　　本文通过研究鸟类的飞行机理，主要研究飞行器的整体造型，飞行姿态控制，和为了满足实际需求而进行的机电一体化设计。依据飞行生物的动力学特点，对其飞行特征和飞行机构进行优化；依据飞鸟的实际特点与气动理论，对其飞行参数和外形尺寸进行对比分析；考虑多种环境的不同实际需求，对其传感装置电路进行设计与优化。
　　根据翻阅有关扑翼飞行器的介绍资料，提出了几种翅翼扑动机构方案，通过对比分析，最终的驱动方式选取曲柄摇杆机构和平面四连杆机构。依据已知数据，确定机构运动的数学模型。各部分的尺寸参数则通过 MATLAB求解运算得出。根据阻力公式可以算出主翼和副翼所受到的阻力,在各主体框架参数确定下来后，确定所用电机的型号。
　　通过SolidWorks绘图软件绘制3D数模，并对总体形状进行设计，利用运动仿真检查各机构干涉情况，并调整各机构的协调性。利用ANSYS软件校核传动齿轮和连杆的强度。通过导航仪、摄像头、陀螺仪等部件设计机电一体化，使其具备一定功能。最后，通过实验，对影响推力和升力的因素进行分析研究。

目录

声明

字母注释表

第一章 绪 论

1.1 课题研究的目的与意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 主要研究内容

第二章 扑动翼仿生学分析与动力学计算

2.1 关于飞鸟逆向工程简述

2.2 扑翼模型的优化设计

2.3 扑翼运动参数的选取

2.4 本章小结

第三章 扑翼式飞行器机械运动机构的确立

3.1 动力源的拟定和分析

3.2 齿轮传动机构设计

3.3 扑翼机构的设计

3.4 尾翼机构的设计

3.5 本章小结

第四章 扑翼飞行器机构的强度校核

4.1 机构设计的强度校核

4.2 电机的重新确定与再校核

4.3 齿轮的校核与确定

4.4 连杆的校核与确定

4.5 本章小结

第五章 扑翼式飞行器控制系统设计

5.1 扑翼式飞行器功能分析与外部模块确定

5.2 扑翼飞行器控制系统分析与设计

5.3 扑翼飞行器电路原理说明

5.4 本章小结

第六章 扑翼式飞行器实验研究

6.1 升力特征研究实验

6.2 推力特征研究实验

6.3 本章小结

结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢