新型翼片可转式平动式扑翼机构设计文献综述

 2022-11-25 15:51:57

文献综述

目前飞行器的飞行方式有固定翼,旋翼和扑翼三种,其中扑翼飞行广泛应用于自然界的鸟类和昆虫类,囊括了固定翼和旋翼飞行的优点,可以快速地起飞,加速,悬停,具有高度的灵活性和机动性。为了持续飞行,扑翼飞行的生物既要有升力的产生机制来克服重力,又要能产生推力以克服空气的阻力。而许多飞行生物除了持续飞行还有悬停的飞行功能,是通过翅膀不断地拍打空气来产生升力来克服重力,以及通过不断地调整翅膀的攻角来稳定自身的姿态。

  1. 扑翼飞行研究的意义

研究表明,扑翼飞行的推进效率要远高于常规人造系统,所以研究扑翼飞行有利于发展更低能耗的飞行器。除此之外,鸟类能在低空、变风俗风速的条件下自由的飞行,对低雷诺数的不稳定的气流也有较强的适应能力,这一点是现在固定翼飞行所欠缺的。而且鸟类的扑翼飞行方式使其降落和起飞无需特殊的起落环境,这一点是大部分固定翼飞机无法实现的。

二.扑翼飞行器及扑翼机构的发展现状

扑翼飞行器的飞行机理还不不完善,不成熟,缺乏相应的理论指导,研制难度较大。目前的扑翼飞行器主要还停留在实验室测试阶段,目前有几个较为典型的研究成果:1.蜂鸟飞行机器人2.麻省理工学院的Phoenix扑翼机 3.德国Festo公司的SmartBird 4.美国伊利诺伊大学香槟分校的Paranjape蝙蝠机器人5.加州理工学院的Microbat 6.加州大学伯克利分校的H2bird的微型扑翼飞行器

扑翼机构是通过旋转运动或其他形式的运动转化为拍打运动的机构,现在大致有四种:1.单曲柄双摇杆传动机构 2.双曲柄双摇杆传动机构 3.曲柄滑块机构 4.凸轮弹簧机构

  1. 单曲柄双摇杆传动机构

其结构最为简单,运动杆件最少,传动零件尺寸最小,整体 质量最轻,被很多单自由度的微型仿生扑翼机采用。如图1所示,

两个曲柄摇杆机构共用一个曲柄,所以这个曲柄驱动左右曲柄摇杆机构会导致左右两侧运动不对称,易导致飞行不稳定。

  1. 双曲柄双摇杆传动机构

如图2所示

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