基于click机构的扑翼微飞行器的多体动力学特性分析

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微型飞行器在军事和民用上有着广阔的应用前景,是近年来的热点研究领域之一。微型飞行器根据飞行方式的不同主要分为三类,固定翼、旋翼以及扑翼。各国学者通过对仿生学和空气动力学研究后发现,当微型飞行器的特征尺寸与昆虫等飞行类生物相似时,扑翼比固定翼和旋翼具有更高的飞行效率和飞行性能。本文在综合分析了各种常见扑翼机构的基础上,对一种基于click机构的扑翼微飞行器进行了动力学分析,研究了该扑翼机构的动力学特性。首先,建立了该飞行器的实体模型,加入柔性铰链以产生click效果,导入ADAMS软件中进行仿真计算。其次,利用伪刚体模型对该飞行器的运动规律进行理论分析,并与仿真结果相比较;从恢复力、能量消耗等方面,对该扑翼机构的动力学特性进行讨论。最后,将仿真结果和实验样机的仿真模型,从恢复力和位移响应两方面对仿真模型进行了验证,进一步探究了这种基于click效应的扑翼机构的特性。研究表明,该扑翼机构是非对称机构,翅膀在上仰终点和下拍终点附近时表现出来的特性并不完全一致。但是由能量率曲线可以看出,非对称并不会对模型扑翼机构产生很大的影响。柔性铰链会对能量进行适时地储存和释放,有利于飞行器在扑翼行程终点附近进行较快的翅膀翻转。该机构的扑翼角行程可以达到110。,这意味着飞行器拥有较强的升力产生能力。通过与实验结果比较可知,无论是动力学特性还是运动形态,多体动力学模型都可以较为准确地模拟出实验样机的运动情况。
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