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题名蝴蝶飞行机理及仿蝴蝶扑翼飞行器研究进展综述
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作者
张益鑫
李少石
王兴坚
王少萍
朱生华
杨梦琦
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机构
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
北京航空航天大学宁波研究院
天目山实验室
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出处
《工程科学学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第9期1582-1593,共12页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52205299)
中国博士后科学基金面上资助项目(2022M710304)。
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文摘
仿生扑翼飞行器具有高机动性、高隐蔽性以及高效率等突出优势,在军事侦查、探险搜救等领域具有较好的应用前景,而其应用的基础是对生物飞行机理的深入探究.随着先进运动观测和实验技术的引入,对昆虫飞行行为的记录和分析更为便捷和准确.研究表明常见的昆虫拍打频率较高,在25~400 Hz之间,而蝴蝶较为特殊,其扑打频率较低,大约为10 Hz,对于蝴蝶的许多独特的飞行技能尚缺少足够的认识.蝴蝶前翼和后翼的翼面积都较大,身体同侧的前后翼几乎为同步拍打,且扑打幅度较大,甚至接近180°.蝴蝶飞行中身体有较大幅度的上下和俯仰震荡,翼和身体运动高度耦合.即便如此,蝴蝶仍具有敏捷的飞行能力,可以达到点对点的飞行目标,甚至上千公里的长途迁徙,是优秀的仿生学研究对象.因此,蝴蝶启发的仿生扑翼飞行器也得到了全世界研究人员的关注.蝴蝶的飞行机制相对于其他昆虫更加特殊,飞行行为和气动特性更为复杂,这使得仿蝴蝶扑翼飞行器的研制更加困难.目前对于仿蝴蝶飞行器的研制大多数对蝴蝶翼–身耦合的机理进行了简化,很少能实现受控的稳定飞行.最后,本文梳理了真实蝴蝶的飞行行为特点和飞行机理,指出了仿蝴蝶扑翼飞行器研制的关键技术,总结了该类飞行器未来的发展方向和应用前景.
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关键词
蝴蝶飞行机理
仿生机器人
扑翼飞行器
气动特性
翼–身耦合
飞行控制
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Keywords
butterfly flight mechanism
bionic robot
flapping-wing air vehicle
aerodynamic characteristics
wing–body motion coupling
flight control
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分类号
TP242.6
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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