摘要：乡村给人质朴热情的印象，尤其是逢过喜事．那种氛围足以感染到每个人．而乡村中最典型的色彩搭配就是红配绿．这种喜悦的色调被称为俗气而大俗即大雅。红配绿之所以一直流传成为经典的搭配．当然有它独特的魅力．

摘要：针对微小型电动垂直起降无人机(VTOL mEUAV),分析其设计难点,通过理论分析提出了一种基于特殊参数的总体设计方法,并基于算例进行了特殊参数的计算和影响分析。从翼载荷的选择、起飞总重迭代估计、无人机的平衡与操纵分析和飞翼布局设计方面详细阐述总体设计方法的过程,并针对特殊设计的一套动力系统X型飞翼尾坐式垂直起降无人机,进行功重比、动力系统工作点特性匹配及动力系统安装角等特殊参数的选择和影响分析,最终基于设计结果进行原理样机制作与飞行试验,证明了设计方法的有效性。研究结果表明,不同设计目标会引起翼载荷的选择和功重比的变化,螺旋桨与电机的匹配特性极大地影响动力系统效率与能源选择,合理选择动力系统的安装角与偏转方向可在基本不影响整体性能的情况下有效地改善操纵特性。

摘要：仿生微型扑翼飞行器是近年来国内外的研究热点,飞行性能计算是飞行器总体设计过程中的重要步骤。首先分析了扑翼飞行器与常规固定翼飞行器在性能估算方法方面的不同之处,基于扑翼气动计算与风洞实验测量的结果,提出了扑翼飞行器性能计算方法,并对所研制的扑翼飞行器的平飞性能、爬升性能、续航性能进行了计算与分析。扑翼的频率在一定程度上代表油门,而频率和升力、推力均是耦合的关系。计算结果表明,在一定频率下,可能存在2种稳定巡航状态,一种是小迎角大速度,一种是大迎角小速度,两者对应不同的功耗。根据飞行器的参数可以计算出上升性能和续航性能,扑翼飞行器的速度功率特性曲线为U字形,通过作图法可求得曲线的最小斜率为远航速度,U形曲线的速度最小值为久航速度。该飞行性能计算方法可用于评估仿生扑翼飞行器的飞行能力。

摘要：首先基于嵌套网格发展了一套适用于三维扑翼研究的非定常雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程数值模拟方法。为了解决微型扑翼在低马赫数下的收敛问题,使用了预处理方法,湍流模型为BL模型。在该方法的基础上,保持状态参数和扑翼表面形状一定的情况下,分别研究了一系列不同厚度、不同弯度的翼型对于微型扑翼气动特性的影响。研究结果表明,翼型的厚度对微型扑翼的升力影响很小,而较厚的翼型由于前缘吸力较大所以阻力较小。适当弯度的翼型可以改善扑翼的气动特性,达到增升减阻的目的,但翼型弯度不宜过大。本文的研究结果对于微型扑翼飞行器的翼型设计具有参考和指导意义。

摘要：针对扑翼实验动态特性强、测控变量多的特点,设计了一种实验专用的扑动机构,在实现对扑动频率和扑动幅度精确调控的同时,集成了对瞬时扑动角度和输入功率的测量功能,建立了一套适用于扑翼风洞实验的测控系统,能够实现对动态气动力、扑动角度、扑动翼输入功率等量的实时同步测量;在此基础上针对扑翼的推力特性和功率特性进行了风洞实验研究,着重分析了在不同扑动频率和不同扑动幅度情况下扑翼的推力与功率特性;实验结果表明,在研究的范畴内,扑动频率和扑动幅度的增大都有利于推力的产生,但都会增大对应的功耗;推力和功耗都随St的增大呈"J"型曲线增长,当St小于0.25时,推力和功耗的增长趋势较缓,随着St的增大,尤其当St大于0.3时,推力和功耗将大幅增大。

摘要：针对微型扑翼所处典型飞行状态,数值模拟研究了微型扑翼绕流的低雷诺数气动特性。基于结构化嵌套网格求解了预处理后的三维非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,空间离散采用了中心格式有限体积法,非定常时间推进为双时间法。通过与文献低雷诺数扑翼的试验值对比验证了本文算法的有效性,接下来通过大量计算研究了关键气动参数和展向折叠扑动模式的影响规律。研究结果表明迎角、扭转角和折叠扑动对升力影响较大,扭转角和减缩频率对推力影响较大。本文的研究得到了微型扑翼气动力特性的机理性结论,有助于理解微型扑翼飞行原理,为设计微型扑翼提供了参考依据。

摘要：基于结构动力学理论,发展了一套适用于扑翼气动结构耦合特性的数值模拟方法:采用计算流体力学(CFD)方法数值模拟扑翼的非定常绕流,得到扑翼的非定常气动特性,基于计算结构力学(CSD)方法求解扑翼结构动力学方程得到扑翼的动态结构变形位移,从而得到周期内各时刻的扑翼外形,重复上述过程直至气动、结构变形均收敛。其中,扑翼非定常气动特性通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程得到。对于结构动态特性,首先基于Hamilton原理推导了扑翼的结构运动方程,并对动能和应变能进行变分,得到扑翼动力学方程,然后利用结构有限元方法对该方程进行离散并求解。通过与实验结果进行对比,验证了本文所发展求解程序的有效性。在此基础上针对实际柔性扑翼的简化模型展开数值模拟,研究了柔性变形对扑翼气动特性的影响,并进一步对刚性和柔性扑翼流场细节进行比较,分析研究了结构变形对柔性扑翼气动特性的影响机理。

摘要：This paper introduces the Chinese"Dove"——A practical application system of bird-mimetic air vehicles developed for more than a decade by the Institute of Flight Vehicle Innovation of Northwest Polytechnic University(NWPU)in ***,the main components,flight capability and flight verification of the Chinese"Dove"are ***,the methods for the aerodynamic simulation and wind tunnel experiments are put ***,the design of high-lift and high-thrust flexible flapping wings,a series of flapping mechanisms,gust-resistance layout and micro flight control/navigation system are *** future studies on the application system of bionic micro air vehicles are given,including observation of natural flight creatures,aerodynamics in flight,mechanical and new material driving systems,structural mechanics,flight mechanics,and the information perception and intelligent decision-making control,which are related to research of flight bioinformatic perception and brain ***,some application examples of complex flapping movements,active/passive deformation of bird wings,new low-energy motion-driven system,bionic intelligent decision-making and control/navigation are discussed.

摘要：对仿生微型扑翼飞行器相关的空气动力学问题的研究进展进行了综述,并分析了未来发展面临的机遇与挑战。与自然界的飞行生物相比,目前仿生扑翼飞行器的飞行能力还很笨拙,距离高仿生还有较大距离。其中,所涉及的低雷诺数非定常空气动力学问题成为研究者在深入研究时面临的一个主要难题,关键在于数值模拟和风洞实验均难以准确模拟飞行中的实际状态。具体面临的难题主要包括:(1)仿生微型扑翼飞行器所处的雷诺数为103~105量级,属于对转捩与湍流非常敏感的区域,相关的气动机理复杂;(2)柔性翼在飞行中密切相关的动气动弹性问题;(3)高机动飞行导致的动气动弹性耦合飞行力学问题;(4)扑翼飞行的复杂姿态对飞控系统的挑战及反馈耦合算法的设计等。这些层层深入的多学科耦合难题导致了目前具备的研究手段难以为仿生扑翼飞行器的研究提供定量的分析与改进设计。在解决上述难题的基础上,未来可进一步在高机动灵活飞行姿态方面进行深入研究,对仿生柔性翼的刚度分布开展详细设计,使仿生扑翼飞行器具有像自然界飞行生物一样的主动变形能力,可在复杂的环境下具备高机动飞行能力,最终实现高仿生外形和性能的人造飞鸟或人造飞虫。

摘要：微型扑翼体积小、重量轻,其柔性变形对气动特性有显著的影响。通过求解雷诺平均N-S方程(ReynoldsAveraged Navier-Stokes,RANS)和结构动力学方程,对微型柔性扑翼飞行器的气动结构耦合特性进行了数值模拟研究。针对微型扑翼的大幅运动,发展了适用于扑翼的气动结构耦合数值计算方法,研究了微型扑翼的气动结构耦合特性。通过求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程得到微型扑翼的非定常气动特性;利用哈密顿原理(Hamilton Principle)推导了扑翼的结构动力学方程,采用结构有限元方法对该动力学方程进行离散并求解,得到扑翼的动态结构特性;采用松耦合方法进行迭代。计算结果与风洞实验结果相比吻合良好,验证了所发展方法的有效性。在此基础上研究了惯性力和关键运动参数对柔性扑翼气动及结构特性的影响规律,有助于比较详细、全面地了解微型扑翼的气动机理,为柔性扑翼的设计提供了参考依据。