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仿生扑翼飞行器原理(杂项).doc

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仿生扑翼飞行器原理(杂项).doc

文档介绍

文档介绍:: .
仿生扑翼飞行器原理
1. 扑翼飞行器简介
扑翼飞行器是区别于固定翼飞行器、旋转翼飞行器的另一: .
仿生扑翼飞行器原理
1. 扑翼飞行器简介
扑翼飞行器是区别于固定翼飞行器、旋转翼飞行器的另一类飞 行器,其飞行原理直接来自自然界的鸟类和昆虫的飞行方式。 与固定 翼和旋转翼相比有明显的优势。 与固定翼飞行器相比, 它可同时将举 升、悬停、推进等功能集中在一个扑翼系统中。 与旋转翼飞行器相比, 它的能量利用率更高,即可推进飞行,也可滑翔飞行,而且更灵活。
2. 飞行器的飞行原理 传统飞行器大致可分为三类: 一类是根据牛顿第二定律, 即作用力与 反作用力定律,获得空气的反作用力进行飞行的,包括各类固定、旋 转、扑翼飞行器。 第二类是阿基米德原理, 获取空气的浮力进行飞行, 如各类飞艇, 热气球。第三类是根据动量守恒定理飞行的, 如,火箭, 宇宙飞船的飞行等。
由上可知扑翼飞行器的动力来源是空气对飞行器的反作用力。 从简单 飞艇入手,飞行器的上升原因是因为空气对其竖直向上的推力大于其 自身的重力。 要获得前进方向的运动必须还得有一个水平的推力, 这 样飞行器才能完成基本的飞行。 比如固定翼飞行器, 一般由引擎提供 水平的推力,机翼在高速气流的作用下产生升力,再如直升飞机,由 引擎提供升力,螺旋桨与水平面的夹角产生的分力作为推力。
综上所述,扑翼飞行器必须能同时获得空气对其在水平和竖直方 向上的足够的反作用力,即升力和推力,才能完成简单飞行。
3. 对鸟类飞行的分析
鴿rtm解說岡
尽管人类对飞行器的研究 有了辉煌的成就,但是鸟 类仍是地球上最棒的‘飞 行器’。这里以鸽子作为研 究对象。鸽子可以在前进 方向上以任何角度飞行, 还可以从容的变化飞行姿 势,随时转弯,随意的起 飞降落,同时飞行动作可
以清楚的观察 鸽子的飞行主要归功于它灵活有力的翅膀和尾翼。 下面我们将试着简 单的说明一下鸽子的飞行原理。根据前面的飞行原理,鸽子的翅膀必 须能产生竖直向上的升力和水平的推力(这两个力不一定是严格的水 平和竖直)。
•升力的产生:在这里我们先假设空气是静止的。鸽子的翅膀可以围
绕身体作一定角度的摆动,向下摆动时翅膀展开,向上摆动时翅膀折 叠成到形,而且往返摆动的时间不相等(这个有待验证) 。由于翅膀 上下摆动时受力面积不同,从而导致翅膀上下摆动时的受力大小不 同,向下摆动时空气对翅膀的反作用力(竖直向上)大于向上摆动时 空气对翅膀的反作用力(竖直向下),
当 > 时,产生向上的升力
连续的飞行动作是一个循环的过程,循环单元就是翅膀做一次 上下摆动,向上摆动记作,向下摆动记作。 在时,产生向上的速度,在时,和会产生向下加速度,使减小, 鸽子减速上升直到速度为零, 再下降, 如果在没有降到初始位置前下 一个循环开始,那么鸽子就可以在宏观上产生竖直向上的运动。
.推力的产生: 水平推力是由气流方向对翅膀反作用力的水平分量提供的。 若以 向右为飞行前进方向, 则当翅