文档介绍：仿生学论文:飞行器设计中的仿生学应用探析-科技创新论文
仿生学论文:飞行器设计中的仿生学应用探析
摘要:师法自然是我国古老的科学理念,也是最为朴素的仿生学原理。因此仿生学对于人类技术发展起到了不可忽视的促进作用。文章针对仿生学在飞行器设计中的应用实践,开展了设计原理与技术意义研究,为仿生学在飞行器设计中的应用提供理论支持。
关键词:飞行器;设计;仿生学;应用
随着我国航空航天技术的不断发展,我国飞行器技术自主设计研究领域得到了极大的发展。在这一研究过程中,大量传统设计技术得到了创新性发展,为设计质量提升提供了有效的支持。其中仿生设计技术,作为一项传统的设计技术理念,在当前的飞行器设计中得到了广泛应用。因此飞行器设计技术人员,结合仿生技术传统与新型理念,开展了针对性的设计技术研究,为飞行器设计质量提升提供支持。
1 飞行器设计中常用的仿生学理念
仿生学作为一门传统的设计与技术学科,几乎伴随着人类历史产生,并在1960年确定了仿生学科理论。仿生学在实际的应用中包括了力学、能量、控制、应用等各种科学理论内容。单就飞行器设计领域而言,我们常用的仿生学理念包括了以下几类。
形态仿生
形态仿生是通过对动植物的形态进行模仿的仿生学科,也是人類最早的仿生类型。在飞行器设计中,从最早的滑翔机到航空航天飞行器都有明显的形态仿生特征。如最早的达芬奇绘制的飞行器设计图中,就是通过模仿蝙蝠形态进行的设计。在当前的飞行器设计中,形态仿生设计理念极为普遍。如双翼形态、流线性体型、尾翼平衡状态等,都是对鸟类形态的一种仿生设计。同时部分设计研究者还提出了模仿鱼类、昆虫等身体形态,进行飞行器形态设计。如科拉尼在1977年为波音公司设计一款飞机,就模仿了海洋动物巨齿鲨,颠覆了已有飞行器的传统形态。而在当前微型无人机设计中,设计者往往模仿昆虫类动物形态开展设计工作,为飞行器形态发展提供新的发展思路。
功能仿生
功能仿生是指在飞行器设计中,通过对动物的功能进行模仿,进而为飞行器技术功能的实现提供帮助。在飞行器设计中,功能仿生的应用也较为普遍。如在飞机降落过程中,为了提高起落架的安全性,设计者模仿鸟类脚步弹性减震作用,设计出弹性减震起落架,提高了飞行器起落中的安全性与舒适性。而在夜间航行中,设计者模仿蝙蝠微波导航作用,设计出雷达导航系统,提高了飞机夜间飞行的安全性。随着飞行器设计的不断进步,其对于动物的功能模仿也更加深入,其中较为明显的是航天器设计中设计者通过对墨鱼喷射功能的模仿,设计出的飞行火箭与导弹飞行功能,在当前的航天飞行设计依然得到了广泛采用。又如在飞行控制过程中,将象鼻虫对于视动反应的功能进行仿生研究,研制出自相关测速仪设备,用于在飞行器降落过程中用于飞机着陆速度测定工作,提高了飞机降落的安全性。
肌理仿生
肌理仿生是一种新型的仿生学技术,其技术理念就是通过对动物肌理特征与构成进行研究,通过仿生技术为飞行器设计提供支持。与形态仿生比较,肌理仿生在应用中更重视表面材料与结构构成的内在特性。如设计者通过对昆虫类动物(如甲虫类、瓢虫类动物等)外壳肌理构造进行研究,并将其肌理构造应用与飞机外壳设计,既可以很好的降低飞机整体重量,同时提高了飞机外壳的坚固性。作为一项新型的仿生技术学科,肌理仿生在飞行器设计中依然居有较大的上升