仿蝴蝶扑翼飞行器气动噪声性能研究

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作者 田之浩 张航 +2 位作者 王桂莲 周海波 王海军 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第5期167-172,共6页

随着仿生工程与航空航天工程技术不断进步,以昆虫为灵感的仿生扑翼飞行器近年来发展迅速。蝴蝶特有的形态学结构及其独特的飞行姿态引起众多研究者广泛关注。自主设计并研制仿蝴蝶扑翼飞行器,基于XFlow和Fluent软件,采用全Lagrangian光... 随着仿生工程与航空航天工程技术不断进步,以昆虫为灵感的仿生扑翼飞行器近年来发展迅速。蝴蝶特有的形态学结构及其独特的飞行姿态引起众多研究者广泛关注。自主设计并研制仿蝴蝶扑翼飞行器,基于XFlow和Fluent软件,采用全Lagrangian光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)-Lattice Boltzmnn方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)-大涡模拟(Large-eddy Simulation,LES)联合建模方法,对飞行器飞行过程中的气动噪声特性进行理论和实验研究。结果表明,仿蝴蝶扑翼飞行器的气动噪声有较高强度的低频噪声特性,较传统的扑翼飞行器噪声降低10.5 dB,升阻比提高9.22%。仿蝴蝶扑翼飞行器可有效抑制噪声,改善飞行器的气动和声学性能。 展开更多

关键词 声学 仿蝴蝶扑翼飞行器 气动性能 流场仿真

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仿鸟扑翼飞行器动力学建模 被引量：10

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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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仿鸟扑翼飞行器建模分析 被引量：4

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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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飞行角度及弯曲折叠对仿鸟扑翼飞行器影响分析 被引量：5

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作者 杨永刚 苏汉平 +1 位作者 顾新冬 陈燕青 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1781-1786,共6页

针对鸟类扑翼飞行运动多参数耦合影响,参照鸟外形尺寸构建仿鸟扑翼飞行器的三维模型,建立扑翼"挥拍-扭转-弯曲折叠"多自由度运动模型,以计算流体力学仿真软件XFlow为平台,分别对机身飞行角度和扑翼弯曲折叠角两方面进行仿真... 针对鸟类扑翼飞行运动多参数耦合影响,参照鸟外形尺寸构建仿鸟扑翼飞行器的三维模型,建立扑翼"挥拍-扭转-弯曲折叠"多自由度运动模型,以计算流体力学仿真软件XFlow为平台,分别对机身飞行角度和扑翼弯曲折叠角两方面进行仿真分析。结果表明:机身在不同飞行角度的情况下,产生的升力系数和阻力系数的峰值不同;飞行角度0°时平均阻力系数最小,平均升阻比系数最大,更有利于扑翼飞行器平飞飞行;扑翼在弯曲折叠作用下,外扑翼上表面形成剧烈涡流和负压,有利于提高升力系数,对阻力系数影响较小。 展开更多

关键词 仿鸟扑翼飞行器 飞行角度 扑翼弯曲折叠 XFlow 气动特性分析

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基于XFlow多自由度仿鸟扑翼飞行器气动仿真 被引量：13

5

作者 杨永刚 苏汉平 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期2162-2167,共6页

在仿鸟扑翼飞行器的设计中,扑翼的气动特性分析对样机的制作、试飞和控制有重大影响。分析了鸟类扑翼飞行扑动特点,给出了一种简易"挥拍-扭转-弯曲折叠"多自由度运动模型,利用XFlow软件在低雷诺数非定常流场情况下对多自由度... 在仿鸟扑翼飞行器的设计中,扑翼的气动特性分析对样机的制作、试飞和控制有重大影响。分析了鸟类扑翼飞行扑动特点,给出了一种简易"挥拍-扭转-弯曲折叠"多自由度运动模型,利用XFlow软件在低雷诺数非定常流场情况下对多自由度扑翼飞行器进行三维数值仿真模拟,求解在扑翼扑动作用下的周围绕流空气的流场特性,分析飞行器扑翼截面形状、扑动频率和来流速度对流场的影响。给出的仿真结果可以对扑翼飞行器的研制和改进提供理论和技术支持。 展开更多

关键词 仿鸟扑翼飞行器 多自由度 XFlow 气动力特性 速度云图

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仿鸟扑翼飞行器自主起降技术研究进展 被引量：8

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作者 马东福 宋笔锋 +1 位作者 宣建林 年鹏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期265-273,共9页

以仿鸟扑翼飞行器自主起降技术为主要研究对象,首先通过文献调研重点分析了自然界鸟类起降方式。然后分析了国内外仿鸟扑翼飞行器自主起降技术的研究现状,并对垂直起降技术、弹跳起降技术、滑跑起降技术和滑翔起降技术进行了阐述,对相... 以仿鸟扑翼飞行器自主起降技术为主要研究对象,首先通过文献调研重点分析了自然界鸟类起降方式。然后分析了国内外仿鸟扑翼飞行器自主起降技术的研究现状,并对垂直起降技术、弹跳起降技术、滑跑起降技术和滑翔起降技术进行了阐述,对相关的关键科学问题进行了梳理。最后对仿鸟扑翼飞行器自主起降技术未来的发展趋势和研究内容进行了展望。 展开更多

关键词 仿鸟扑翼飞行器(bfav) 自主起降 起飞机理 弹跳起飞 起降机构

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仿鸟型扑翼飞行器气动/结构/飞行力学耦合研究进展 被引量：12

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作者 薛栋 宋笔锋 +1 位作者 宋文萍 杨文青 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期88-97,共10页

仿鸟型扑翼飞行器在飞行机动性和飞行效率上有巨大发展潜力,是一种具有较高研究价值和应用前景的微型飞行器。由于仿鸟型扑翼飞行器的柔性扑动翼在扑动过程中会产生较大结构变形,同时扑动翼的扑动运动与机体的刚体运动会产生高度耦合,... 仿鸟型扑翼飞行器在飞行机动性和飞行效率上有巨大发展潜力,是一种具有较高研究价值和应用前景的微型飞行器。由于仿鸟型扑翼飞行器的柔性扑动翼在扑动过程中会产生较大结构变形,同时扑动翼的扑动运动与机体的刚体运动会产生高度耦合,因此需要从气动、结构与飞行力学多学科耦合的角度对该类飞行器的气动特性和飞行稳定性进行分析。针对该类飞行器的气动机理、气动/结构耦合研究、飞行稳定性分析方法以及扑动翼的柔性对飞行稳定性的影响等方面进行了国内外现状的分析和总结。目前仿鸟型扑翼飞行器的发展还面临着诸多难题,尤其在非定常气动机理、气动/结构耦合的尺度律以及气动/结构/飞行力学的耦合方法等方面亟需进一步的突破和发展。 展开更多

关键词 仿鸟 扑翼飞行器 非定常空气动力学 尺度律 多学科耦合

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两段式三自由度仿鸟扑翼飞行器机构设计与仿真分析 被引量：1

8

作者 朱名康 朱建阳 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第3期213-219,共7页

针对现有仿鸟扑翼飞行器结构复杂、负载效率低等问题,本文通过将平行四连杆机构和齿轮齿条运动机构相结合,设计了一种新型仿鸟扑翼飞行器扑动机构,可以仅用一个驱动实现扑翼的扑动、折叠和扭转三个自由度的运动。首先,对所提出的新型扑... 针对现有仿鸟扑翼飞行器结构复杂、负载效率低等问题,本文通过将平行四连杆机构和齿轮齿条运动机构相结合,设计了一种新型仿鸟扑翼飞行器扑动机构,可以仅用一个驱动实现扑翼的扑动、折叠和扭转三个自由度的运动。首先,对所提出的新型扑翼机构进行理论分析,得出了扑动角、折叠角和扭转角与驱动角和杆长之间的关系式,并对机构杆长参数进行优化;然后利用ADAMS软件对机构进行仿真分析,得出扑动角、折叠角和扭转角随时间的变化曲线,验证了理论分析的正确性;随后,利用数值分析方法计算了扑翼在一个周期内的升力和推力,对比单自由度扑翼,三自由度扑翼机构气动性能有较大提升;最后,根据所设计的扑翼机构研制出了样机并进行扑动实验,结果显示,单电机驱动下,该机构运行平顺、稳定可靠,扑翼可有效地实现扑动、折叠和扭转。 展开更多

关键词 仿鸟扑翼飞行器 扑翼机构 三自由度 结构设计 气动力性能 仿真分析

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多段翼多自由度扑翼飞行器气动特性仿真研究 被引量：2

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作者 杨永刚 顾新冬 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1827-1834,共8页

传统扑翼飞行器模型中机翼多数是二维刚性翼,且上扑、下扑过程完全对称。为进一步改良扑翼机气动特性,利用近似柔性思想,建立多段式机翼,达到近似柔性效果,加入急回特性,延长了下扑时间;并在原有扑动、扭转两个运动的基础上加入弯曲折... 传统扑翼飞行器模型中机翼多数是二维刚性翼,且上扑、下扑过程完全对称。为进一步改良扑翼机气动特性,利用近似柔性思想,建立多段式机翼,达到近似柔性效果,加入急回特性,延长了下扑时间;并在原有扑动、扭转两个运动的基础上加入弯曲折叠运动,提出了一种“扑动-扭转-弯曲折叠”三维模型;将建立的模型导入Xflow,改变扑翼机模型的运动参数,对扑翼飞行器模型进行气动仿真,得出了多段翼多自由度扑翼飞行器升力系数、推力系数与来流速度、扑动频率、机翼初始迎角、内翼扑动幅值之间的非线性关系。 展开更多

关键词 仿鸟扑翼飞行器 多段翼 多自由度 近似柔性 气动特性

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仿鸟扑翼飞行机器人执行机构优化设计的研究 被引量：6

10

作者 邓如应 艾志伟 +1 位作者 武永超 邹光明 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第10期157-160,共4页

仿鸟扑翼飞行机器人结构多样,应用广泛。主要对仿鸟扑翼飞行机器人的扑翼飞行原理和执行机构进行了分析研究。在此基础上建立了以齿轮连杆机构作为执行机构的仿鸟扑翼飞行机器人的数学模型和三维模型,并采用黄金分割法结合MATLAB软件对... 仿鸟扑翼飞行机器人结构多样,应用广泛。主要对仿鸟扑翼飞行机器人的扑翼飞行原理和执行机构进行了分析研究。在此基础上建立了以齿轮连杆机构作为执行机构的仿鸟扑翼飞行机器人的数学模型和三维模型,并采用黄金分割法结合MATLAB软件对执行机构进行了数值模拟和优化设计,得到了在最小传动角最大的情况下,满足扑翼飞行的最佳四杆机构。此外,研究过程中所建立的三维模型利用ADAMS软件进行了运动仿真模拟,得出分析结果与模型相符合,满足设计要求。所做的工作为仿鸟扑翼飞行机器人的理论研究和实际模型的建立提供了可靠的参照和引导。 展开更多

关键词 仿鸟扑翼飞行机器人 执行机构 齿轮连杆 优化设计 MATLAB ADAMS

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仿鸟扑翼机器人气动力建模与分析 被引量：9

11

作者 陈亮 管贻生 张宪民 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期53-57,70,共6页

采用改进的叶素理论对仿鸟扑翼机器人的空气动力学问题进行了研究,建立了低雷诺数、非定常条件下,仿中小尺度飞鸟扑翼机器人的扑动模型和扭转模型,并考虑非定常尾涡对展向气流的下洗效应,对飞行迎角进行了修正.在此基础上,建立了扑翼机... 采用改进的叶素理论对仿鸟扑翼机器人的空气动力学问题进行了研究,建立了低雷诺数、非定常条件下,仿中小尺度飞鸟扑翼机器人的扑动模型和扭转模型,并考虑非定常尾涡对展向气流的下洗效应,对飞行迎角进行了修正.在此基础上,建立了扑翼机器人的升力模型和推力模型.实验数据与仿真结果基本吻合,较好地揭示了气动力在下扑和上扑阶段的变化趋势.以该模型为基础,进一步分析了扑翼机器人的飞行机理和气动特性,发现升力由扑翼内、外翼段共同产生,而推力主要由外翼段产生,且改变扑翼频率对推力的影响要大于升力.结果表明,文中方法在仿鸟扑翼机器人的气动力分析方面是有效的. 展开更多

关键词 仿鸟扑翼机器人 非定常空气动力学 低雷诺数 叶素理论

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仿鸟羽毛扑翼气动性能分析 被引量：7

12

作者 张后伟 侯悦民 《液压与气动》 北大核心 2020年第4期61-66,共6页

针对仿鸟扑翼羽毛构型设计的问题,建立单个羽毛CFD模型及扑翼仿鸟羽毛型飞行器模型,研究羽毛构型与所能提供升力规律。首先基于羽毛形状建立羽毛简化模型,然后利用Fluent软件分析单根羽毛扑动过程中的气动规律及羽毛升阻力系数随羽毛弯... 针对仿鸟扑翼羽毛构型设计的问题,建立单个羽毛CFD模型及扑翼仿鸟羽毛型飞行器模型,研究羽毛构型与所能提供升力规律。首先基于羽毛形状建立羽毛简化模型,然后利用Fluent软件分析单根羽毛扑动过程中的气动规律及羽毛升阻力系数随羽毛弯角的变化。机翼上下扑动时,同时参与俯仰运动,内翼与外翼间也存在弯曲运动,机翼也会带动各部位羽毛参与相对应运动。仿真结果表明羽毛随机翼运动时,在一定流速下,升力及阻力分别随羽毛弯角变化。 展开更多

关键词 仿鸟羽毛扑翼 气动性能分析 升力 阻力

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扑翼飞行器柔性尾翼动力学模型的建立与研究 被引量：4

13

作者 黄灿 李文彬 +2 位作者 赵卫凯 吴杰 朱攀 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第5期9-14,共6页

建立了包含鸟类尾翼扑动和滚转的动力学模型,引入柔性变形度并给出气动特性的计算方法,分析了形状、角度和材料3个主要因素对尾翼动力学性能的影响规律,结合XFlow仿真结果进行分析。结果显示,扇形和燕尾形有更大的俯仰力矩和偏航力矩;... 建立了包含鸟类尾翼扑动和滚转的动力学模型,引入柔性变形度并给出气动特性的计算方法,分析了形状、角度和材料3个主要因素对尾翼动力学性能的影响规律,结合XFlow仿真结果进行分析。结果显示,扇形和燕尾形有更大的俯仰力矩和偏航力矩;尾翼所受力和力矩随张开角度增大而增大,随柔性变形度增大而减小;张开角度和柔性变形度的变化对燕尾形尾翼的影响大于对扇形尾翼的影响;XFlow仿真结果与模型计算结果的变化规律一致,两者的平均相对误差为17.58%。 展开更多

关键词 仿鸟扑翼飞行器 柔性变形 尾翼 俯仰力矩 偏航力矩

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果蝇悬飞翅拍动力学问题的建模和数值求解

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作者 柯希俊 张卫平 +3 位作者 蔡雪飞 张正 楼星梁 陈文元 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1307-1315,1322,共10页

针对悬飞果蝇翅拍动力学问题,基于稳态气动力模型给出了改进的准稳态气动力矩模型,建立了两自由度的非线性翅拍动力学方程,通过假设翅拍运动和翅膀扭转运动可以解耦计算.基于改进的准稳态气动力模型,采用常规常微分方程数值求解算法和... 针对悬飞果蝇翅拍动力学问题,基于稳态气动力模型给出了改进的准稳态气动力矩模型,建立了两自由度的非线性翅拍动力学方程,通过假设翅拍运动和翅膀扭转运动可以解耦计算.基于改进的准稳态气动力模型,采用常规常微分方程数值求解算法和边界值数值求解算法分别对已知翅运动的其中一个自由度的翅膀拍打力学方程和翅膀扭转动力学方程进行了求解.数值结果表明,理论预测获得的翅膀运动学模式和实验测试获得的稳态翅拍运动模式有较好一致性. 展开更多

关键词 改进的准稳态气动力模型 悬飞翅拍动力学 稳态翅拍运动模式 仿昆扑翼微飞行器

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