微型飞行器的仿生流体力学研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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微型飞行器的仿生流体力学研究

项目名称：微型飞行器的仿生流体力学研究
项目类别：重点项目
批准号：10232010
申请代码：A0204
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2003-01-01-2006-12-31

项目负责人：孙茂
负责人职称：教授
依托单位：北京航空航天大学
批准年度：2002

中文摘要：

研究动物飞行在流体力学机理，为微型飞行器提供气动布局新概念。内容为典型飞行状态下动物（蝇、蜂等昆虫、尺寸小的鸟和蝙蝠）作拍动运动时的气动力和流动特性；动物飞行的新推进机制；拍动运动的频率及其它参数的选择问题，其中的流动机理；机动飞行的高升力机理；一些特殊运动方式的高升力现象；微型飞行器气动布局新概念。

中文主题词：昆虫飞行；空气动力学；能耗；飞行动稳定性；仿生学

英文摘要：

insect flight; aerodynamics; p

英文主题词： insect flight; aerodynamics; p

结论摘要：

研究昆虫的高升力机理，飞行能耗，飞行动稳定性等问题。取得了以下成果1）揭示了昆虫拍动翅产生高升力的三个机制不失速机制，快速加速机制，快速上仰机制。2）证明了给定形状的昆虫翅，影响气动力系数的无因次参数主要为雷诺数Re；发现存在一临界Re（≈100）当Re小于约100时，平均升力系数迅速减小，这表明微小昆虫除上述三个机制外还需要其它高升力机制。3）当使用翅膀面积二阶矩折算半径处的速度作为参考速度时，气动力系数几乎不随翅膀形状的变化而变化；具有皱褶的翅膀产生的气动力与平板翅的几乎相同。4）蜻蜓前后翅的气动干扰并不强，且是有害干扰。5）大小不同的昆虫尽管体重相差约7万倍，它们的比功率均在20-40 W/kg之间；肌肉弹性储能作用对较大的昆虫很重要，对较小的不然；前飞时比功率随飞行速度的变化关系近似为"J"形曲线，而不像飞机的那样为U形曲线。6）蝇、蜂等昆虫的悬停飞行是动不稳定的，但扰动增长的速度并不快，昆虫有足够的时间调整其翅膀的运动以抑制扰动的增长。7）发现蜻蜓翼材料具有明显的粘弹性特性。8）提出了一种仿昆虫的新拍翼方式，其在气动性能上有优越性且实现较为简单。

成果综合统计