微型扑翼飞行器是一种以昆虫和鸟类为仿生对象的新概念飞行器,由于自身体积小、质量轻、视觉隐蔽性高和飞行噪声低等优点,在军民领域有重要的应用价值和前景。对于扑翼飞行器的设计来说,驱动机构和仿生翅膀一直是研究的核心和难点。本文针对以上两个方面进行扑翼微型飞行器的研究,主要的研究内容包括:从仿生学角度出发,通过对昆虫的运动机理、扑动动作、飞行模式、翼尖轨迹和尺度律原则等方面的描述,确定了飞行器的基本运动参数和动作模式,为扑翼飞行器的研制提供了基本的理论依据和指导原则;以多扑动动作扑翼机构为研究对象,建立了一种曲柄摇杆和偏心球复合机构的扑动模型,并进行运动原理说明、仿真优化及气动理论计算等工作。结果表明:该机构通过使用一个动力源就能实现翅膀的上下扑动和扭转运动,翅翼翼尖可以产生“8”字形运动轨迹;通过气动理论计算,分析了整个扑动过程气动力的分布,在理论上证明了模型设计的合理性。针对所建立的扑翼机构进行扑翼飞行器样机的研制。通过利用尺度律原则和气动理论计算的方法,完成动力源的选取工作,进一步验证了尺度律原则的一般性;着重对扑翼翅膀的刚度进行设计,利用三维软件质量评估和有限元模态分析的方法,分析了翅脉宽度和厚度对翅膀刚度的影响,创新性的为扑翼翅翼不同刚度的设计在理论上提供了一种新的解决方法;随后完成扑翼飞行器整机装配和扑动功耗测试等工作。完成风洞系统的搭建和气动测试等工作。在风洞系统搭建过程中,重点进行测力装置设计,通过静力学理论强度校核和实验标定,完成两分量天平的研制;在实验测试中,进行机体结构振动测试,证明了扑翼机构的传动稳定性;通过不同刚度翅膀的气动测试,为扑翼飞行器仿生翅膀的刚度设计提供了新的设计方法;最终通过对比单纯扑动机构,验证了复合扑动机构具有高效的气动性能。