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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
1
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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仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的性能参数分析 被引量:8
2
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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扑翼微飞行器飞行时的数值模拟与分析(英文) 被引量:4
3
作者 左德参 彭松林 +1 位作者 张卫平 陈文元 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期125-131,136,共8页
采用数值方法求解三维非定常不可压缩的N-S方程,生成了相应的扑翼微飞行器的三维动网格;模拟了扑翼微飞行器在不同频率、不同攻角、不同振幅、不同飞行速度、不同的翅膀初始位置下的非稳态流场;计算了扑翼微飞行器在不同运动模态下的升... 采用数值方法求解三维非定常不可压缩的N-S方程,生成了相应的扑翼微飞行器的三维动网格;模拟了扑翼微飞行器在不同频率、不同攻角、不同振幅、不同飞行速度、不同的翅膀初始位置下的非稳态流场;计算了扑翼微飞行器在不同运动模态下的升阻力系数;分析了影响扑翼微飞行器空气动力学的特性的不同因素;为扑翼微飞行器的飞行机制和建造提供了理论依据。 展开更多
关键词 数值模拟 扑翼微飞行器 动网格 低雷诺数
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利用紫外加工的扑翼微飞行器悬停控制
4
作者 张晓军 《激光杂志》 北大核心 2018年第2期97-100,共4页
现有扑翼微飞行器的悬停控制方法,多通过机顶扑动翼的水平运动来获取升力,由于依靠水平扑动弦向扭转形变获取的升力十分有限,导致微飞行器悬停时间短、稳定性差、所携载荷有限。提出一种利用紫外加工的扑翼微飞行器悬停控制方法,首先在... 现有扑翼微飞行器的悬停控制方法,多通过机顶扑动翼的水平运动来获取升力,由于依靠水平扑动弦向扭转形变获取的升力十分有限,导致微飞行器悬停时间短、稳定性差、所携载荷有限。提出一种利用紫外加工的扑翼微飞行器悬停控制方法,首先在微飞行器的加工制造方面运用了紫外加工切割技术,实现微米尺度的加工,提高设备的精度和性能;依据空气动力学特性,分析扑翼微飞行器的上升和悬停机理,并获取一个动力学数学模型;基于该模型和仿生翻转翼悬停方式,计算升力、阻力系数和迎角的变化,实现对扑翼微飞行器的悬停控制。仿真实验表明提出的控制方法,能够有效提高悬停的稳定性和时长、在微飞行器所携载荷方面也有较大优势。 展开更多
关键词 紫外加工 扑翼 微飞行器 悬停
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微飞行器水槽实验中模型姿态及水流速度控制系统的设计
5
作者 刘富海 《科技创新与应用》 2016年第23期54-54,共1页
由于仿生微飞行器在其飞行中的特殊优势,其研制正在逐步受到重视,基于此,文章设计了一套微飞行器水槽姿态伺服控制系统用于对微飞行器飞行姿态的研究。设计工作主要针对包括硬件和与其相匹配的固件两部分。
关键词 仿生微飞行器 主控制器 姿态控制 PID
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基于智能复合微结构的亚手掌尺度压电双驱扑翼微飞行器的研究 被引量:1
6
作者 魏铭辰 张卫平 +2 位作者 王晨阳 赵佳欣 孟冉 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第3期326-329,共4页
该文设计、制作和研究了一种亚手掌尺度的双驱扑翼微飞行器。飞行器主要采用多层平面材料的智能复合微结构(SCM)加工工艺进行加工。装配得到的样机整机质量为244 mg,翼展61 mm。对样机的压电驱动器性能进行了测试。测试结果表明,压电驱... 该文设计、制作和研究了一种亚手掌尺度的双驱扑翼微飞行器。飞行器主要采用多层平面材料的智能复合微结构(SCM)加工工艺进行加工。装配得到的样机整机质量为244 mg,翼展61 mm。对样机的压电驱动器性能进行了测试。测试结果表明,压电驱动器空载共振频率约为1100 Hz,负载共振频率约为28 Hz;对样机进行了升力测试,得到样机的升力为0.689 mN。 展开更多
关键词 扑翼微飞行器 智能复合结构 传动机构 激光切割 双压电驱动器
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微克飞行器MEMS气动控制微系统
7
作者 栗文凯 石云波 +2 位作者 赵锐 马昊天 闫晓朋 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期60-65,共6页
针对微克飞行器对毫米级的控制系统的需求,借助MEMS技术,提出一种微型化的气动控制系统。借助蠕动电极可累积作用效果的特点,使控制系统在力与体积之间达到良好的平衡,达到在小体积内获得高驱动力的目标,通过理论分析和尺寸优化完成结... 针对微克飞行器对毫米级的控制系统的需求,借助MEMS技术,提出一种微型化的气动控制系统。借助蠕动电极可累积作用效果的特点,使控制系统在力与体积之间达到良好的平衡,达到在小体积内获得高驱动力的目标,通过理论分析和尺寸优化完成结构的设计,并进行有限元仿真分析。仿真结果表示,最终设计的微系统面积为22 mm×12 mm,可以产生433 mN的驱动力,可使控制面实现偏转角在12°范围内的角度调控。 展开更多
关键词 飞行器 控制系统 蠕动电极 控制面 姿态角
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微扑翼飞行器位置控制研究
8
作者 沈云波 苏进展 +1 位作者 方宗德 张西金 《西安工业大学学报》 CAS 2008年第5期426-429,共4页
研究了微扑翼飞行器位置控制系统设计.在完成气动力计算模型和运动参数(拍动平面夹角、拍动频率、拍动幅值、旋转幅值)对气动力影响基础上,建立了微扑翼飞行器纵向动力学模型,采用了切换控制策略,选择拍动平面夹角和拍动幅值作为控制参... 研究了微扑翼飞行器位置控制系统设计.在完成气动力计算模型和运动参数(拍动平面夹角、拍动频率、拍动幅值、旋转幅值)对气动力影响基础上,建立了微扑翼飞行器纵向动力学模型,采用了切换控制策略,选择拍动平面夹角和拍动幅值作为控制参数,利用位置误差和速度误差线性组合作为反馈信号,计算平均力,确定切换参数,完成控制规律设计.对爬升和水平飞行的控制进行了仿真实验.仿真结果表明,在切换控制策略下,Y方向上经过0.13 s后进入平飞阶段,Z方向上经过5 s后进入平飞阶段,在一定的误差范围内,所设计的控制规律可以实现位置控制. 展开更多
关键词 扑翼飞行器 气动力 切换控制 位置控制
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高频扑动微扑翼飞行器多目标优化设计 被引量:1
9
作者 蒋进 郑祥明 +1 位作者 冯卓群 沈欢 《航空工程进展》 CSCD 2019年第1期80-86,共7页
微扑翼飞行器高频扑动时机翼与机身最大载荷急剧增加,严重影响飞行性能和飞行寿命。分析微扑翼扑动过程中机翼运动情况及受力情况,建立扑动过程中机翼升力、阻力和惯性力数学模型,提出以改善载荷在时间域上分布情况为目标的多目标优化模... 微扑翼飞行器高频扑动时机翼与机身最大载荷急剧增加,严重影响飞行性能和飞行寿命。分析微扑翼扑动过程中机翼运动情况及受力情况,建立扑动过程中机翼升力、阻力和惯性力数学模型,提出以改善载荷在时间域上分布情况为目标的多目标优化模型,并且在Matlab环境下采用NSGA-Ⅱ算法进行求解,得到悬停状态下的Pareto最优解集。结果表明:提出的优化模型使升力峰值与惯性力峰值显著降低,载荷分布情况得到明显改善。 展开更多
关键词 扑翼飞行器 高频扑动 NSGA-Ⅱ 载荷分布 多目标优化
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仿生微扑翼飞行器机翼结构力学特性分析 被引量:4
10
作者 沈锋华 于纪言 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2018年第10期54-57,共4页
基于蝙蝠的翼手结构,借鉴了对鸟类飞行的研究成果,建立了仿蝙蝠微扑翼飞行器机翼的折叠扑动模型。采用ansys软件对不同折叠角,翼展比,机翼厚度三种机翼参数的机翼模型进行了模态分析,然后对模态特性较好的一种机翼模型进行静力学特性分... 基于蝙蝠的翼手结构,借鉴了对鸟类飞行的研究成果,建立了仿蝙蝠微扑翼飞行器机翼的折叠扑动模型。采用ansys软件对不同折叠角,翼展比,机翼厚度三种机翼参数的机翼模型进行了模态分析,然后对模态特性较好的一种机翼模型进行静力学特性分析及优化设计。 展开更多
关键词 扑翼飞行器 仿生 蝙蝠 模态分析 静力学特性分析
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空间飞行器的指向误差混合分布模型
11
作者 曹冬平 井庆丰 仲伟志 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期449-460,共12页
在空间探测任务中,飞行器会受到机械冲击、跟踪噪声等因素的影响发生角微振动,使天线指向误差恒不为0,从而影响通信链路.针对典型的指向误差单一分布模型如高斯分布、瑞利分布和莱斯分布忽略多种误差源共同影响的缺点,提出指向误差混合... 在空间探测任务中,飞行器会受到机械冲击、跟踪噪声等因素的影响发生角微振动,使天线指向误差恒不为0,从而影响通信链路.针对典型的指向误差单一分布模型如高斯分布、瑞利分布和莱斯分布忽略多种误差源共同影响的缺点,提出指向误差混合分布模型,将多种误差源同时考虑在内,极大地提高了模型的准确性.首先,根据多个空间飞行器奥林巴斯通信卫星OLYMPUS、工程测试卫星ETS-VI、光学轨道间通信工程试验卫星OICETS和量子科学实验卫星MICIUS角微振动信号的功率谱密度拟合指向误差信号.然后,对比单一分布模型和混合分布模型与指向误差拟合信号的确定系数R^(2),确定最优分布模型.结果表明:由高斯分布和莱斯分布组成的混合分布模型拟合度最高.以OLYMPUS飞行器为例,高斯-莱斯混合分布模型的拟合度比单一分布模型中的瑞利模型提高27.44%,误比特率偏差降低2.87 dB. 展开更多
关键词 空间飞行器振动 指向误差模型 单一分布 混合分布
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双子微纳飞行器质量特性测试及质心控制技术研究
12
作者 杨自鹏 刘敏 +2 位作者 张群 唐颀 安荣涛 《航天制造技术》 2019年第2期28-31,37,共5页
在利用测量设备和Creo建模工具获取双子微纳飞行器各控制剖面质量特性的基础上,充分借鉴传统的配平方法,优化配重方案,实现配重质量轻量化,对各飞行状态质心偏移量进行优化控制,同时获取精确质量特性数据,从而降低对控制力矩的要求和姿... 在利用测量设备和Creo建模工具获取双子微纳飞行器各控制剖面质量特性的基础上,充分借鉴传统的配平方法,优化配重方案,实现配重质量轻量化,对各飞行状态质心偏移量进行优化控制,同时获取精确质量特性数据,从而降低对控制力矩的要求和姿态控制难度。 展开更多
关键词 飞行器 质量特性 控制剖面 配平
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扑翼飞行器驱动装置的设计
13
作者 缪瑞平 《沈阳航空工业学院学报》 2007年第1期25-27,共3页
扑翼飞行器是一种新型飞行器,其工作原理及设计技术与传统的固定翼和旋转翼飞行器完全不同。微型扑翼的驱动机构的设计、制作是飞行器设计中的关键环节。为此介绍了一种静电驱动的微扑翼机构,由于这种结构存在着强烈的静电和机械两个物... 扑翼飞行器是一种新型飞行器,其工作原理及设计技术与传统的固定翼和旋转翼飞行器完全不同。微型扑翼的驱动机构的设计、制作是飞行器设计中的关键环节。为此介绍了一种静电驱动的微扑翼机构,由于这种结构存在着强烈的静电和机械两个物理场的非线性耦合,因此系统的动态特性是非常复杂的。从驱动机构的结构,工作原理,受力模型及分析几个方面对这种驱动机构作了相关的介绍。所得研究结论可以为微型扑翼驱动机构的设计、制作和应用提供一定的理论依据。 展开更多
关键词 航空、航天推进系统 扑翼飞行器 驱动机构 机电耦合 非线性动态特性
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一种平行曲柄连杆扑翼机构的设计、优化与实现 被引量:6
14
作者 魏榛 贾立超 杨基明 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2011年第2期62-66,95,共6页
提出了一种来自于昆虫结构启发的平行曲柄连杆的扑翼机构.该机构依靠两组平行布置的曲柄连杆和连杆间的翼面控制机构实现,既能够保证扑翼运动左右翼面的对称性,又能够实现挥拍攻角的调节和控制,采用MATLAB的非线性优化工具对该扑翼机构... 提出了一种来自于昆虫结构启发的平行曲柄连杆的扑翼机构.该机构依靠两组平行布置的曲柄连杆和连杆间的翼面控制机构实现,既能够保证扑翼运动左右翼面的对称性,又能够实现挥拍攻角的调节和控制,采用MATLAB的非线性优化工具对该扑翼机构进行了运动参数的优化,并设计制作了大比例的实物扑翼模型进行测力分析.结果验证了这种扑翼机构能够给出非定常高升力. 展开更多
关键词 扑翼机构 微飞行器 非线性优化 非定常升力
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某仿蝉翅膀气动功率特性的分析 被引量:1
15
作者 颜幸尧 朱善安 +1 位作者 苏中地 张洪军 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1141-1146,共6页
针对某一特定形状仿蝉微飞行器的翅膀,进行了瞬时功率特性以及平均功率特性的分析.通过仿真,分析了翅膀在3种典型转动模式下的瞬时功率特性、平均功率与攻角幅值的关系,以及最大功率-平均功率比值与攻角幅值之间的关系.结果表明,该型翅... 针对某一特定形状仿蝉微飞行器的翅膀,进行了瞬时功率特性以及平均功率特性的分析.通过仿真,分析了翅膀在3种典型转动模式下的瞬时功率特性、平均功率与攻角幅值的关系,以及最大功率-平均功率比值与攻角幅值之间的关系.结果表明,该型翅膀超前模式下的平均转动气动功率对攻角幅值的变化比较敏感;滞后模式下转动气动功率最大峰值-平均值的比值对攻角幅值的变化也比较敏感;而平均拍动气动功率和攻角幅值之间的关系可近似地认为与模式无关;拍动气动功率最大峰值-平均值的比值和攻角幅值之间的关系也可近似地认为与模式无关. 展开更多
关键词 仿生翅膀 气动功率 微飞行器(MAV)
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包含翅膀转动效应的昆虫简化气动力模型 被引量:2
16
作者 颜幸尧 朱善安 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期715-719,共5页
在忽略流体黏性和附加质量,以及尾迹捕获效应的前提下,给出了一个将翅膀转动效应考虑在内的昆虫翅膀气动力估算模型.该模型将翅膀转动产生的线速度合成到拍动线速度上,利用Dickinson给出的升力和推力系数得到该点的气动力,对整个翅膀的... 在忽略流体黏性和附加质量,以及尾迹捕获效应的前提下,给出了一个将翅膀转动效应考虑在内的昆虫翅膀气动力估算模型.该模型将翅膀转动产生的线速度合成到拍动线速度上,利用Dickinson给出的升力和推力系数得到该点的气动力,对整个翅膀的气动力进行积分获得整个翅膀的气动力.采用Dickinson组的实验参数,分别进行了考虑转动效应和不考虑转动效应的仿真,并与Dickinson组的实验结果进行了比较.结果表明,考虑转动效应的模型在拍动末期产生的气动力明显高于无转动效应的模型,在时间和幅值上都与实验结果吻合得更好. 展开更多
关键词 昆虫 转动 气动力模型 仿生 微飞行器
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仿蝉翅膀气动力及扭矩特性的分析 被引量:1
17
作者 颜幸尧 朱善安 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期596-604,共9页
为仿蝉微飞行器(MAV)设计了一款翅展33 mm的翅膀,并采用准静态模型对该翅膀的气动力及扭矩特性进行了仿真分析;同时还分析了以上特性与攻角幅度之间的关系.力特性仿真结果表明,在超前模式典型拍动参数下,一对翅膀能提供26 g左右的平均升... 为仿蝉微飞行器(MAV)设计了一款翅展33 mm的翅膀,并采用准静态模型对该翅膀的气动力及扭矩特性进行了仿真分析;同时还分析了以上特性与攻角幅度之间的关系.力特性仿真结果表明,在超前模式典型拍动参数下,一对翅膀能提供26 g左右的平均升力,足于平衡质量为十几克的仿蝉微飞行器;同时提供合适的剩余升力供机动.扭矩仿真结果表明,翅膀转动模式对转动扭矩的影响很大,而对拍动扭矩影响较小;攻角幅值对转动和拍动扭矩的影响均比较大,但是超前模式下的转动扭矩却几乎不受攻角幅值的影响.为检验仿真结果的可信度,与相关文献类似实验的测量数据进行了比较.结果表明,仿真所得气动力曲线与相比较的实验结果曲线形状相似,特征点位置和幅度吻合较好. 展开更多
关键词 仿生翅膀 气动力 扭矩 微飞行器(MAV)
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果蝇悬飞翅拍动力学问题的建模和数值求解
18
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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A Review on Effects of Personalized Ventilation Systems on Air Quality and Thermal Comfort in Aircraft Cabin Mini-Environments 被引量:4
19
作者 SUN Jianhong CHANFIOU Ahmed Mboreha +1 位作者 WANG Yan SUN Zhi 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2022年第2期121-142,共22页
This study conducts an evaluation of air quality,dispersion of airborne expiratory pollutants and thermal comfort in aircraft cabin mini-environments using a critical examination of significant studies conducted over ... This study conducts an evaluation of air quality,dispersion of airborne expiratory pollutants and thermal comfort in aircraft cabin mini-environments using a critical examination of significant studies conducted over the last20 years.The research methods employed in these studies are also explained in detail.Based on the current literature,standard procedures for airplane personal ventilation and air quality investigations are defined for each study approach.Present study gaps are examined,and prospective study subjects for various research approaches are suggested. 展开更多
关键词 personal ventilation system computational fluid dynamics(CFD) mini-environment AIRCRAFT thermal comfort
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