仿昆扑翼微飞行器概念设计及应用

章 绪论1.1 研究背景和工程意义及国内外研究现状综述 1.1.1 课题研究背景和工程意义 1.1.2 双翅目昆虫翅拍模型的研究概况 1.1.3 国外仿昆扑翼微飞行器的研究近况 1.1.4 国内仿昆扑翼微飞行器的研究概况1.2 课题研究目标和研究内容 1.2.1 课题研究目标 1.2.2 研究内容第二章 扩展准稳态气动和惯*力及力矩模型2.1 扑翼悬飞气动力分析模型的研究概况2.2 扑翼形貌学参数化 2.2.1 翅膀形貌的描述 2.2.2 翅膀形貌的无量纲参数化2.3 翅膀运动学2.4 扩展的准稳态气动和惯*力及力矩模型2.4.1 源自平动环量的气动力和气动力矩 2.4.2 源自转动环量的气动力和气动力矩 2.4.3 气动阻尼力矩 2.4.4 虚拟质量力和力矩 2.4.5 作用在翅平面上的总的法向气动力 2.4.6 翅平面固定坐标系下的合气动力矩 2.4.7 惯*力和力矩 2.4.8 翅平面固定坐标系下的气动和惯*力力矩的数值预测2.5 气动力和气动力矩模型的验*和生效 2.5.1 右翅翅根参考坐标系下的水平方向的力和垂直方向的力 2.5.2 右翅翅根参考坐标下的力矩 2.5.3 生效和验*2.6 小结第三章 仿昆扑翼微飞行器悬飞翅拍动力学分析3.1引言3.2 扩展的准稳态气动力和力矩模型简述 3.2.1 翅平面固定参考坐标下的气动力 3.2.2 翅平面固定参考坐标下的气动力矩 3.2.3 右翅翅根参考坐标系下的力矩3.3 悬飞翅拍动力学的建模3.4 两自由度非线*翅拍ODEs的数值求解 3.4.1 分别对两个耦合的翅拍动力学方程的进行数值求解 3.4.2 两个耦合的翅拍动力学方程的耦合数值求解 3.4.3 俯仰角相对于拍打角相位偏置的调节3.5 小结第四章 扑翼悬飞能耗**时翅膀形貌和运动参数的优化4.1 引言4.2 扑翼形貌学参数化 4.2.1 翅膀形貌的描述4.2.2 翅膀形貌的无量纲参数化 4.2.3 针对动态比例可缩放翅膀的无量纲参数化的描述4.3 翅膀运动学4.4 扩展的准稳态气动力和力矩模型 4.4.1 针对动态机械比例翅模型的平动气动力系数 4.4.2 翅平面固定坐标下的气动力和力矩 4.4.3 右侧翅根坐标系下的水平力和垂直力 4.4.4 右翅翅根参考坐标下的气动力矩4.5 针对优化分析的功率密度模型4.6 翅膀几何或和运动学参数优化 4.6.1 **化问题的公式化 4.6.2 翅膀几何参数优化结果和灵敏度分析 4.6.3 翅膀运动学参数的优化和灵敏度分析4.6.4 翅膀几何学和运动学参数的组合优化结果及灵敏度分析 4.6.5 果蝇悬飞时的初始数据与五类**化结果的对比 4.6.6 关于优化结果应用于扑翼微飞行器仿昆设计的几点建议4.7 小结第五章 悬飞仿昆扑翼微飞行器的概念设计5.1 问题研究背景5.2 仿昆振翅动力学系统的动力学问题 5.2.1 翅膀拍打运动的集总参数模型–翅拍动力实现和维持 5.2.2 翅膀被动扭**动的集总参数化扭转柔*模型5*3 悬飞能量 5.3.1 压电驱动器的尺寸化 5.3.2 飞行时长 5.3.3 飞行速度和范围5.4 扑翼动力学和翅膀结构-惯*效率5*5扑翼悬飞概念设计软件5.6 用扩展准稳态模型预测FWMAV悬飞和低速前飞时的优选航程5.7 小结第六章 悬飞仿昆扑翼微飞行器的样机研制6.1 仿昆扑翼微飞行器的样机研制目标6.2 仿昆FWMAV驱动方式的选择 6.2.1 几种线*微驱动器的特点 6.2.2 微驱动器的关键*能指标对比和方案选择 6.2.3 微驱动器驱动电源6.3 压电驱动器的设计原理、制造工艺和测试 6.3.1 压电驱动器的设计原理 6.3.2 双晶片压电悬臂梁式驱动器的理论预测模型 6.3.3 压电驱动器的制造工艺 6.3.4 压电驱动器的*能指标测试6.4柔顺传动机构的设计和制造工艺 6.4.1 双翅目仿生翅拍机构 6.4.2 柔顺传动机构的运动学分析 6.4.3 柔顺传动机构的制造工艺6.5 仿昆翅膀的设计和制造工艺 6.5.1 仿昆翅膀的设计 6.5.2 仿昆翅膀的制造工艺6.6 压电驱动FWMAV样机的装配和振翅试验 6.6.1 三轴移动平台和悬飞攀升测试平台 6.6.2 FWMAV的实时振翅实验和悬飞攀升测试6.7 小结第七章 总结与展望7.1 工作总结7.2 主要创新点7.3 研究展望