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可悬停仿生扑翼微型飞行器气动设计综述 被引量:2
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作者 程诚 陈隆 +1 位作者 张艳来 吴江浩 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第2期1-26,I0001,共27页
可悬停仿生扑翼微型飞行器以昆虫或蜂鸟为仿生对象,具有可悬停、气动效率高、隐蔽性强等特点,应用前景广阔。然而现有仿生扑翼微型飞行器的气动力和气动效率与生物对象仍有较大差距,影响了续航和负载能力,限制了其实际应用场景。本文综... 可悬停仿生扑翼微型飞行器以昆虫或蜂鸟为仿生对象,具有可悬停、气动效率高、隐蔽性强等特点,应用前景广阔。然而现有仿生扑翼微型飞行器的气动力和气动效率与生物对象仍有较大差距,影响了续航和负载能力,限制了其实际应用场景。本文综述了可悬停仿生扑翼微型飞行器的研究现状、气动分析方法、生物高升力机理及其应用,重点梳理了实现扑翼高升力、高气动效率、低噪声等的关键设计方案,并分析了这些设计参数对飞行器性能的影响规律。最后,展望了可悬停仿生扑翼微型飞行器气动设计的未来发展方向,为后续研究提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 扑翼微型飞行器 气动设计 仿生扑翼 空气动力学 可悬停飞行
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道路交通排放对周边环境影响的分析——以兰州市安宁区学府路为例 被引量:1
2
作者 张启阳 王花兰 +1 位作者 聂挺 李若菡 《环境工程技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1225-1231,共7页
探究城市道路中机动车污染物的排放对周边环境的影响,对环境治理起着至关重要的作用。通常通过分析污染物的影响因素,来建立排放模型。根据研究尺度的不同,将应用较广泛的模型进行划分,并对模型原理、应用及存在不足等方面进行归纳和总... 探究城市道路中机动车污染物的排放对周边环境的影响,对环境治理起着至关重要的作用。通常通过分析污染物的影响因素,来建立排放模型。根据研究尺度的不同,将应用较广泛的模型进行划分,并对模型原理、应用及存在不足等方面进行归纳和总结。为了探究学府路道路污染状况,选取COPERT模型进行污染物排放量的测算,并使用ANSYS软件模拟了道路交通排放对学府路周边环境的影响,得出了污染物地图。结果表明:学府路工作日内4项主要大气污染物NO_(2)、CO、PM_(2.5)、PM_(10)排放量分别为67.7、269.1、15.1和22.8 t。数量占10.0%的轻型货车排放贡献较大,分别占机动车NO_(2)和PM排放总量的50.5%和69.1%。通过模拟值与实测值的对比发现,COPERT模型对于中观尺度的研究具有较好的支撑。 展开更多
关键词 COPERT模型 大气污染物 道路交通微环境 排放扩散模拟 机动车
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压电双晶片驱动的仿生柔性扑翼机构研究 被引量:12
3
作者 王姝歆 陈国平 +1 位作者 周建华 颜景平 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期617-622,共6页
分析了昆虫的翅膀-胸部运动系统,并以此为基础,仿生设计出压电双晶片驱动,柔性双摇杆机构放大位移并带动仿生翅拍动的扑翼系统。分析了压电双晶片的工作原理,讨论了柔性四杆机构的自由度和运动学,并对整个系统的准静力学进行探讨,以确... 分析了昆虫的翅膀-胸部运动系统,并以此为基础,仿生设计出压电双晶片驱动,柔性双摇杆机构放大位移并带动仿生翅拍动的扑翼系统。分析了压电双晶片的工作原理,讨论了柔性四杆机构的自由度和运动学,并对整个系统的准静力学进行探讨,以确定能否产生足够的力克服空气阻尼。仿真和实验结果表明,通过柔性机构放大压电双晶片位移,能实现仿生翅所需运动,同时进一步的优化设计将有助于改进扑翼机构的运动性能。 展开更多
关键词 压电双晶片 柔性机构 扑翼系统 微型扑翼飞行器
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仿鸟扑翼飞行器动力学建模 被引量:10
4
作者 魏瑞轩 胡明朗 +1 位作者 郭庆 孔韬 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第15期4811-4814,共4页
针对仿鸟扑翼飞行控制算法设计和验证需要,建立了仿鸟扑翼飞行器的动力学模型和仿真系统。在建立仿鸟扑翼飞行器柔性翼模型的基础上,基于非定常空气动力学原理,用修正的准定常气动力计算模型估算出了翅膀扑动产生的高升力;估算了平尾产... 针对仿鸟扑翼飞行控制算法设计和验证需要,建立了仿鸟扑翼飞行器的动力学模型和仿真系统。在建立仿鸟扑翼飞行器柔性翼模型的基础上,基于非定常空气动力学原理,用修正的准定常气动力计算模型估算出了翅膀扑动产生的高升力;估算了平尾产生的控制力矩。在分析惯性力的基础上建立了扑翼飞行器的状态空间方程,进而基于Matlab语言和Simulink环境设计了微型扑翼飞行器仿真系统,并给出了相应的仿真结果。 展开更多
关键词 扑翼飞行器 仿鸟扑翼飞行器 动力学模型 MATLAB
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虚拟微型扑翼飞行器建模仿真 被引量:9
5
作者 苟新禹 胡明朗 魏瑞轩 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第13期2877-2880,2912,共5页
针对扑翼飞行控制算法设计和验证需要,研究了扑翼飞行器数学建模和仿真系统建立问题。构造了一个虚拟微型扑翼飞行器(VFMAV:Virtual Flapping wing Micro Air Vehicle),基于非定常空气动力学原理,用修正的准定常气动力计算模型估算出了... 针对扑翼飞行控制算法设计和验证需要,研究了扑翼飞行器数学建模和仿真系统建立问题。构造了一个虚拟微型扑翼飞行器(VFMAV:Virtual Flapping wing Micro Air Vehicle),基于非定常空气动力学原理,用修正的准定常气动力计算模型估算出了翅膀扑动产生的高升力。分析惯性力的基础上建立了扑翼飞行器的状态空间方程,进而基于Matlab语言和Simulink环境设计了虚拟微型扑翼飞行器仿真系统(VFMAVS:Virtual Flapping wing Micro Air Vehicle Simulator),并给出了相应的仿真结果。 展开更多
关键词 微型扑翼飞行器 虚拟扑翼飞行器 扑翼飞行器建模 虚拟仿真系统
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仿鸟复合振动的扑翼气动分析 被引量:55
6
作者 曾锐 昂海松 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期6-12,共7页
根据绿头鸭飞行的录像片断 ,对其平飞时翅膀的扑动模型进行简化 ,提出了一种新的变速 -折叠扑翼扑动模型 ,使之更符合鸟类翅膀的实际扑动规律。通过非定常涡格法的比较计算发现 ,以该新模型规律运动的扑动翼 ,在一个周期内的平均升力系... 根据绿头鸭飞行的录像片断 ,对其平飞时翅膀的扑动模型进行简化 ,提出了一种新的变速 -折叠扑翼扑动模型 ,使之更符合鸟类翅膀的实际扑动规律。通过非定常涡格法的比较计算发现 ,以该新模型规律运动的扑动翼 ,在一个周期内的平均升力系数较原有的匀角速度刚性模型有了显著增加 ,更适用于设计微型扑翼机。本文较详细地计算分析了扑翼平均升力系数随着扑动幅度、俯仰幅度以及扑动频率等各种扑动参数的变化曲线 ,为微型扑翼机的设计提供了一定的参考依据。 展开更多
关键词 扑翼机 微型飞行器 扑翼模型 非定常涡格法
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微型扑翼飞行器升力特性研究 被引量:6
7
作者 张亚锋 宋笔锋 +1 位作者 袁昌盛 吉国明 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期519-522,共4页
为了对微型扑翼飞行器升力机理进行探索性研究,本文利用西北工业大学微型飞行器专用风洞进行了扑动翼频率、风速、迎角、扑动翼弯度对其升力特性影响的研究。并且利用示波器对扑动翼扑动相位角和产生升力大小之间的关系进行了研究。试... 为了对微型扑翼飞行器升力机理进行探索性研究,本文利用西北工业大学微型飞行器专用风洞进行了扑动翼频率、风速、迎角、扑动翼弯度对其升力特性影响的研究。并且利用示波器对扑动翼扑动相位角和产生升力大小之间的关系进行了研究。试验结果表明升力特性的研究为微型扑翼飞行器总体设计和气动布局设计提供了一定的工程指导。 展开更多
关键词 微型扑翼飞行器 升力特性 扑动翼 风洞试验
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微型扑翼飞行器机翼气动特性研究 被引量:8
8
作者 杨淑利 宋文萍 +1 位作者 宋笔锋 邵立民 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期768-773,共6页
依据微型扑翼飞行器产生升力和推力的机理,设计了一套能够快速、有效求得扑翼飞行器机翼气动特性的计算方法。计算程序通过V isual Basic和Fortran语言混合编程来实现,核心部分是利用改进的片条理论方法估算扑翼机翼的气动性能。计算结... 依据微型扑翼飞行器产生升力和推力的机理,设计了一套能够快速、有效求得扑翼飞行器机翼气动特性的计算方法。计算程序通过V isual Basic和Fortran语言混合编程来实现,核心部分是利用改进的片条理论方法估算扑翼机翼的气动性能。计算结果与在西北工业大学微型飞行器专用风洞中所进行的吹风试验结果吻合良好,证明了该方法的正确性和有效性。在此基础上,研究了不同机翼平面形状、不同展弦比、不同上下扑时间比对微型扑翼飞行器机翼气动性能的影响,这些参数对微型飞行器的设计有一定的指导和参考意义。 展开更多
关键词 微型扑翼飞行器 片条理论 机翼 风洞试验
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仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的性能参数分析 被引量:8
9
作者 柴双双 张卫平 +7 位作者 柯希俊 邹阳 张伟 叶以楠 张正 胡楠 吴凡 陈文元 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期663-668,共6页
针对仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的使用要求,采用复合材料的层合板理论和将能量法与实验法相结合的方法,推导了压电驱动器的静态位移、阻力、等效质量、刚度和阻尼系数的计算公式,得到压电驱动器的二阶集总参数模型.驱动器位移测试结... 针对仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的使用要求,采用复合材料的层合板理论和将能量法与实验法相结合的方法,推导了压电驱动器的静态位移、阻力、等效质量、刚度和阻尼系数的计算公式,得到压电驱动器的二阶集总参数模型.驱动器位移测试结果表明,利用推导公式计算所得位移的理论值比实测值小.同时,利用传递函数绘制的伯德图所得压电驱动器共振频率为2.540kHz,与理论公式计算结果的误差仅为0.5%,从而验证了所建立计算模型的正确性. 展开更多
关键词 扑翼微飞行器 压电驱动器 集总参数模型
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微型飞行器的研究现状与关键技术 被引量:32
10
作者 肖永利 张琛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期26-32,共7页
微型飞行器目前在国际上是一个研究热点 ,它突破了传统常规飞行器的设计和制作概念 ,是随着微米纳米科技和微电子机械系统 ( MEMS)的蓬勃兴起而发展起来的一个新的研究领域。本文介绍了国内外各种微型飞行器当前的研究发展状况 ,分析了... 微型飞行器目前在国际上是一个研究热点 ,它突破了传统常规飞行器的设计和制作概念 ,是随着微米纳米科技和微电子机械系统 ( MEMS)的蓬勃兴起而发展起来的一个新的研究领域。本文介绍了国内外各种微型飞行器当前的研究发展状况 ,分析了微型飞行器研制中的一些关键技术 ,并对其未来发展前景作了展望。 展开更多
关键词 微型飞行器 微飞行机器人 微电子机械系统 扑翼 MEMS
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仿昆扑翼微飞行器中高效传动铰链的研究 被引量:9
11
作者 邹才均 张卫平 +6 位作者 柯希俊 邵云立 张伟 柴双双 胡楠 叶以楠 陈文元 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期439-444,共6页
针对仿昆扑翼微飞行器对高效传动铰链的要求,从几何约束、应力条件、临界屈曲条件等方面,结合电磁驱动仿昆扑翼微飞行器对异质复合型柔性铰链进行了研究,给出了铰链的设计方法;研究了预应力对整个传动机构并联刚度以及铰链连接方式对整... 针对仿昆扑翼微飞行器对高效传动铰链的要求,从几何约束、应力条件、临界屈曲条件等方面,结合电磁驱动仿昆扑翼微飞行器对异质复合型柔性铰链进行了研究,给出了铰链的设计方法;研究了预应力对整个传动机构并联刚度以及铰链连接方式对整个传动机构串联刚度的影响;得到了传动机构中各铰链的宽度、厚度、长度、旋转刚度等设计参数.结果表明,整个传动机构的串联刚度是其并联刚度的135倍,满足了高效传递能量的要求;翅膀扑打角峰峰值达到了99.6°,较好符合了仿昆扑翼微飞行器的设计要求. 展开更多
关键词 扑翼微飞行器 复合型柔性铰链 设计方法
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仿鸟扑翼飞行器建模分析 被引量:4
12
作者 崔晓峰 魏瑞轩 +2 位作者 周新立 邵苗 黄建华 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第16期4995-4997,5001,共4页
针对目前对微小型飞行器的研究需要,分析计算了仿鸟扑翼飞行器翅拍动所产生的气动力和气动力矩,导出了拍翅式微型飞行器机体的运动微分方程和状态空间方程,并计算扑翼在飞行中的位置和姿态角。然后用matlab语言和Simulink环境设计了扑... 针对目前对微小型飞行器的研究需要,分析计算了仿鸟扑翼飞行器翅拍动所产生的气动力和气动力矩,导出了拍翅式微型飞行器机体的运动微分方程和状态空间方程,并计算扑翼在飞行中的位置和姿态角。然后用matlab语言和Simulink环境设计了扑翼飞行器的仿真系统,并给出了相应的仿真结果。 展开更多
关键词 仿鸟扑翼飞行器 扑翼飞行器建模 运动方程 仿真分析
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一种新型三维仿生扑翼机构设计与分析 被引量:10
13
作者 朱保利 昂海松 郭力 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期457-460,共4页
以昆虫翅膀运动机理为基础,提出了一种复合3种运动的仿生扑翼新机构。由于能使翼尖按8字形或香蕉形运动及机翼扭转,同时可保证两翼的运动对称,使扑翼运动更符合昆虫运动形态。为了实现生物运动轨迹,建立了机构参数的优化模型,并据此设... 以昆虫翅膀运动机理为基础,提出了一种复合3种运动的仿生扑翼新机构。由于能使翼尖按8字形或香蕉形运动及机翼扭转,同时可保证两翼的运动对称,使扑翼运动更符合昆虫运动形态。为了实现生物运动轨迹,建立了机构参数的优化模型,并据此设计了扑翼微型飞行器样机,其扑动规律能更逼真地模拟昆虫翼的扑动形态,为新型微型飞行器的设计提供样机。 展开更多
关键词 微型飞行器 仿生设计 三维扑翼机构 参数优化
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仿鸟柔性扑翼气动特性与能耗的数值研究 被引量:8
14
作者 肖天航 段文博 昂海松 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期709-718,共10页
建立了适当的三维仿鸟柔性扑翼模型,并以配平重力和平衡阻力为条件,数值计算了它的低雷诺数非定常流场。研究揭示了翼面初始扭转角度、动态俯仰幅度等重要设计参数与飞行性能的关系,表明扑翼平面的初始扭转程度、扑翼柔性材料的选择以... 建立了适当的三维仿鸟柔性扑翼模型,并以配平重力和平衡阻力为条件,数值计算了它的低雷诺数非定常流场。研究揭示了翼面初始扭转角度、动态俯仰幅度等重要设计参数与飞行性能的关系,表明扑翼平面的初始扭转程度、扑翼柔性材料的选择以及两者之间的合理搭配对扑翼机的成功飞行至关重要。研究分析了仿鸟扑翼的流场涡结构、升力推力产生原理,下扑过程附着上翼面的前缘涡是升力产生的重要机制。对扑翼气动功率的比较分析也发现,人造扑翼机需要的气动功率明显高出同等大小的鸟类,在效率方面尚不及扑翼飞行生物。 展开更多
关键词 微型飞行器 柔性扑翼 非定常流 气动特性 数值模拟
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基于MEMS技术的微扑翼飞行器研究 被引量:7
15
作者 侯宇 方宗德 +1 位作者 刘岚 吴立言 《航空制造技术》 北大核心 2003年第9期38-42,63,共6页
简要介绍了微型扑翼飞行器的概念、特点及其应用 ,概述了微扑翼飞行器的国内外研究现状及未来发展趋势。在此基础上 ,重点讨论了基于微机电系统 (MEMS)技术的微型扑翼飞行器的系统结构和单元划分 。
关键词 微机电系统 结构 现状 微型扑翼飞行器 MEMS
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扑翼飞行器的建模与控制研究进展 被引量:45
16
作者 贺威 丁施强 孙长银 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期685-696,共12页
扑翼飞行器(Flapping-wing air vehicle,FAV)即通过模拟昆虫以及鸟类飞行方式而制造的仿生机器人.与常见的固定翼和旋翼飞行器相比,具有效率高、质量轻、机动性强、耗能低等显著优点,是飞行器发展的重要方向.关于扑翼机的研究始于上世... 扑翼飞行器(Flapping-wing air vehicle,FAV)即通过模拟昆虫以及鸟类飞行方式而制造的仿生机器人.与常见的固定翼和旋翼飞行器相比,具有效率高、质量轻、机动性强、耗能低等显著优点,是飞行器发展的重要方向.关于扑翼机的研究始于上世纪后期,现如今从理论探索到机体开发都有了可喜的成果.本文首先介绍了世界领先的几款扑翼飞行器的特点,接着简述了扑翼飞行器在动力学、能源、控制等方面的发展现状,并对未来的研究方向做出了展望. 展开更多
关键词 扑翼飞行器 空气动力学 飞行控制 柔性结构 振动控制
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微型扑翼飞行器机翼纵向力矩特性风洞试验研究 被引量:2
17
作者 熊超 宋笔锋 +2 位作者 袁昌盛 邵立民 张亚锋 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期733-736,共4页
为了对微型扑翼飞行器机翼的纵向力矩特性进行研究,利用微型飞行器专用风洞对微型扑翼飞行器机翼进行了一系列吹风试验。试验中研究了迎角、扑动频率、风速对机翼的纵向力矩特性的影响。通过试验得到了关于微型扑翼飞行器机翼纵向力矩... 为了对微型扑翼飞行器机翼的纵向力矩特性进行研究,利用微型飞行器专用风洞对微型扑翼飞行器机翼进行了一系列吹风试验。试验中研究了迎角、扑动频率、风速对机翼的纵向力矩特性的影响。通过试验得到了关于微型扑翼飞行器机翼纵向力矩特性的基本规律,为进一步研究微型扑翼飞行器的稳定性和操纵性打下了基础,同时也为微型扑翼飞行器的总体设计提供参考。 展开更多
关键词 微型扑翼飞行器 机翼 纵向力矩特性 风洞试验
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仿昆微扑翼飞行器三维整体设计及制造 被引量:7
18
作者 胡楠 张卫平 +1 位作者 吴凡 楼星梁 《机械设计与制造》 北大核心 2016年第10期107-109,共3页
MEMS技术在毫米尺度制造中站主导地位,然而在厘米尺度甚至更大尺度下的机构仍是使用许多传统方法制造的,在毫米至厘米尺度范围内存在的介观尺度的器件仍难以制造。针对在这种尺度内的仿生微扑翼飞行器和其复杂微小结构极难手工装配的制... MEMS技术在毫米尺度制造中站主导地位,然而在厘米尺度甚至更大尺度下的机构仍是使用许多传统方法制造的,在毫米至厘米尺度范围内存在的介观尺度的器件仍难以制造。针对在这种尺度内的仿生微扑翼飞行器和其复杂微小结构极难手工装配的制造工艺问题,提出了一种三维整体结构的多功能制造方法,即由包含刚性层和柔性层的多片图案化碳纤维层在多个选定的位置处进行叠置和粘结,形成具有多个层间粘结的层压结构,并且在这种层压结构中刚性层之间的柔性层可以挠曲伸展成三维结构。使用这项工艺方法,制造出了一架重约100mg的可从平面结构伸展成三维结构的精密型微扑翼飞行器,研究结果验证了该种设计方法及工艺流程的可行性和有效性,为微扑翼飞行器在工业上规模化制造商提供了崭新的途径和指导意义。 展开更多
关键词 微扑翼飞行器 三维结构 整体制造方法 仿生机器人
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新概念扑旋翼微型飞行器驱动机构设计研究 被引量:4
19
作者 李占科 裘志杰 +1 位作者 刘天辉 张旭 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第9期2607-2610,共4页
扑旋翼微型飞行器是一个多学科交叉的研究领域,驱动机构的设计是该微型飞行器的关键设计环节之一。在扑旋翼微型飞行器的飞行原理介绍基础上,通过对几种可能的驱动方式的对比分析,为扑旋翼微型飞行器选择了一种可行的驱动方案。通过Adam... 扑旋翼微型飞行器是一个多学科交叉的研究领域,驱动机构的设计是该微型飞行器的关键设计环节之一。在扑旋翼微型飞行器的飞行原理介绍基础上,通过对几种可能的驱动方式的对比分析,为扑旋翼微型飞行器选择了一种可行的驱动方案。通过Adams软件对扑旋翼微型飞行器的驱动机构进行了运动仿真分析,验证了该种传动机构的合理可行性。 展开更多
关键词 扑旋翼微型飞行器 飞行原理 驱动形式 运动仿真 传动机构
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扑翼微型飞行器的动力学建模 被引量:3
20
作者 史小平 段洪君 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1196-1198,共3页
对鸟和昆虫的飞行机理进行了有价值的探讨,并对扑翼式微型飞行器机体动力学和机翼空气动力学进行了详细的分析。由此分析得出结论:机体所受外力为空气动力、自身重力和机翼作用于机体的驱动力,而采用扑动与扭转两个自由度飞行的机翼所... 对鸟和昆虫的飞行机理进行了有价值的探讨,并对扑翼式微型飞行器机体动力学和机翼空气动力学进行了详细的分析。由此分析得出结论:机体所受外力为空气动力、自身重力和机翼作用于机体的驱动力,而采用扑动与扭转两个自由度飞行的机翼所产生的机体驱动力就是由瞬时平移力和旋转循环力合成的瞬时空气动力,从而得出了相应的参数方程以及整机动力学模型。对所建模型的仿真结果表明,只要合理选择参数,各种飞行过程能得到很好的模拟。 展开更多
关键词 扑翼 微型飞行器 空气动力学 动力学模型 仿真
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