仿昆撲翼微飛行器概念設計及應用

章 緒論1.1 研究背景和工程意義及國內外研究現(xiàn)狀綜述 1.1.1 課題研究背景和工程意義 1.1.2 雙翅目昆蟲翅拍模型的研究概況 1.1.3 國外仿昆撲翼微飛行器的研究近況 1.1.4 國內仿昆撲翼微飛行器的研究概況1.2 課題研究目標和研究內容 1.2.1 課題研究目標 1.2.2 研究內容第二章 擴展準穩(wěn)態(tài)氣動和慣*力及力矩模型2.1 撲翼懸飛氣動力分析模型的研究概況2.2 撲翼形貌學參數(shù)化 2.2.1 翅膀形貌的描述 2.2.2 翅膀形貌的無量綱參數(shù)化2.3 翅膀運動學2.4 擴展的準穩(wěn)態(tài)氣動和慣*力及力矩模型2.4.1 源自平動環(huán)量的氣動力和氣動力矩 2.4.2 源自轉動環(huán)量的氣動力和氣動力矩 2.4.3 氣動阻尼力矩 2.4.4 虛擬質量力和力矩 2.4.5 作用在翅平面上的總的法向氣動力 2.4.6 翅平面固定坐標系下的合氣動力矩 2.4.7 慣*力和力矩 2.4.8 翅平面固定坐標系下的氣動和慣*力力矩的數(shù)值預測2.5 氣動力和氣動力矩模型的驗*和生效 2.5.1 右翅翅根參考坐標系下的水平方向的力和垂直方向的力 2.5.2 右翅翅根參考坐標下的力矩 2.5.3 生效和驗*2.6 小結第三章 仿昆撲翼微飛行器懸飛翅拍動力學分析3.1引言3.2 擴展的準穩(wěn)態(tài)氣動力和力矩模型簡述 3.2.1 翅平面固定參考坐標下的氣動力 3.2.2 翅平面固定參考坐標下的氣動力矩 3.2.3 右翅翅根參考坐標系下的力矩3.3 懸飛翅拍動力學的建模3.4 兩自由度非線*翅拍ODEs的數(shù)值求解 3.4.1 分別對兩個耦合的翅拍動力學方程的進行數(shù)值求解 3.4.2 兩個耦合的翅拍動力學方程的耦合數(shù)值求解 3.4.3 俯仰角相對于拍打角相位偏置的調節(jié)3.5 小結第四章 撲翼懸飛能耗**時翅膀形貌和運動參數(shù)的優(yōu)化4.1 引言4.2 撲翼形貌學參數(shù)化 4.2.1 翅膀形貌的描述4.2.2 翅膀形貌的無量綱參數(shù)化 4.2.3 針對動態(tài)比例可縮放翅膀的無量綱參數(shù)化的描述4.3 翅膀運動學4.4 擴展的準穩(wěn)態(tài)氣動力和力矩模型 4.4.1 針對動態(tài)機械比例翅模型的平動氣動力系數(shù) 4.4.2 翅平面固定坐標下的氣動力和力矩 4.4.3 右側翅根坐標系下的水平力和垂直力 4.4.4 右翅翅根參考坐標下的氣動力矩4.5 針對優(yōu)化分析的功率密度模型4.6 翅膀幾何或和運動學參數(shù)優(yōu)化 4.6.1 **化問題的公式化 4.6.2 翅膀幾何參數(shù)優(yōu)化結果和靈敏度分析 4.6.3 翅膀運動學參數(shù)的優(yōu)化和靈敏度分析4.6.4 翅膀幾何學和運動學參數(shù)的組合優(yōu)化結果及靈敏度分析 4.6.5 果蠅懸飛時的初始數(shù)據(jù)與五類**化結果的對比 4.6.6 關于優(yōu)化結果應用于撲翼微飛行器仿昆設計的幾點建議4.7 小結第五章 懸飛仿昆撲翼微飛行器的概念設計5.1 問題研究背景5.2 仿昆振翅動力學系統(tǒng)的動力學問題 5.2.1 翅膀拍打運動的集總參數(shù)模型–翅拍動力實現(xiàn)和維持 5.2.2 翅膀被動扭**動的集總參數(shù)化扭轉柔*模型5*3 懸飛能量 5.3.1 壓電驅動器的尺寸化 5.3.2 飛行時長 5.3.3 飛行速度和范圍5.4 撲翼動力學和翅膀結構-慣*效率5*5撲翼懸飛概念設計軟件5.6 用擴展準穩(wěn)態(tài)模型預測FWMAV懸飛和低速前飛時的優(yōu)選航程5.7 小結第六章 懸飛仿昆撲翼微飛行器的樣機研制6.1 仿昆撲翼微飛行器的樣機研制目標6.2 仿昆FWMAV驅動方式的選擇 6.2.1 幾種線*微驅動器的特點 6.2.2 微驅動器的關鍵*能指標對比和方案選擇 6.2.3 微驅動器驅動電源6.3 壓電驅動器的設計原理、制造工藝和測試 6.3.1 壓電驅動器的設計原理 6.3.2 雙晶片壓電懸臂梁式驅動器的理論預測模型 6.3.3 壓電驅動器的制造工藝 6.3.4 壓電驅動器的*能指標測試6.4柔順傳動機構的設計和制造工藝 6.4.1 雙翅目仿生翅拍機構 6.4.2 柔順傳動機構的運動學分析 6.4.3 柔順傳動機構的制造工藝6.5 仿昆翅膀的設計和制造工藝 6.5.1 仿昆翅膀的設計 6.5.2 仿昆翅膀的制造工藝6.6 壓電驅動FWMAV樣機的裝配和振翅試驗 6.6.1 三軸移動平臺和懸飛攀升測試平臺 6.6.2 FWMAV的實時振翅實驗和懸飛攀升測試6.7 小結第七章 總結與展望7.1 工作總結7.2 主要創(chuàng)新點7.3 研究展望