舵机扑翼机是一种模仿鸟类或昆虫翅膀扑动的飞行器,具有高气动效率、高稳定性、高机动性以及低噪音等特点。可以在低空鸟瞰,飞行侦查,通信中继等军事民用领域具有广泛的应用前景。
创新点:对初代机开展改进研究,结构设计方面,针对提高扑翼机的气动效率和结构稳定性,翅膀采用被动旋转翼铰链技术,以提升负载能力并减少能量损耗;在材料方面,考虑到昆虫和鸟类翅膀的构造,可以使用聚酯化合物及碳纤维分别作为机翼与机架的材料,保证整体重量相对较轻且具有可变性;在控制方面,使用Nextpilot飞控系统,其拥有良好的软件架构,对代码和算法进行改进;综合这三个方面配合完成飞行器的设计。
第一阶段:根据初代仿生蝴蝶进行问题总结和改进,使得舵机扑翼机能够简易扑翼飞行。通过改进齿轮传动机构,并且使舵机扑翼机更加轻量化,能够让一段式扑翼机可以稳定飞行,扑翼机可以在人为设计轨道中完成稳定飞行至目标地点。
第二阶段:在第一阶段实验完毕后,进而再改进扑翼机的飞控系统,目前的飞控系统大多专注于固定翼的控制,在第二阶段,我们以Nextpilot飞控系统为基础,改进算法与代码,使其适应扑翼机飞控系统。并且,使用国产AT32作为扑翼机上下位机对其进行控制。扑翼机在实验时中不再以简单的齿轮传动作为主要结构,通过电力传动和齿轮传动作为主要结构,在飞行下能够最大程度逼近中频鸟类飞行姿态,扑翼机可以在Nextpilot的物理仿真系统中运动,并且解决了理论运动问题。
第三阶段:第二阶段执行完毕时,在实验场地开始进行若干次飞行实验,记录飞行高度,速度,姿态角,姿态角速度等参数,对前两个阶段的改进进行验证,根据数据改进扑翼机以减少坠机率。扑翼机在飞行状态下能够最大程度逼近鸟类飞行,并且扑翼机的姿态能够在与固定翼飞行器同等飞行状态下,减少更少的能源损耗,扑翼机能够实地飞行并进行转弯。
学习相关知识1.空气动力学:研究扑翼机在飞行过程中与空气的相互作用,包括升力和推力的产生机制。需要理解扑翼气动计算和风洞实验测量结果,以及如何通过数值模拟方法进行理论分析 。2. 飞行动力学建模:建立扑翼机的飞行动力学模型,分析其飞行机理,包括升力、推力与飞行动力的关系,以及如何通过空气动力学分析获得飞行运动参数 。3.控制系统:设计和实现扑翼机的控制系统,包括姿态控制、飞行方向转变等。需要掌握比例积分微分控制法等技术,以及如何通过控制信号实现对扑动频率和扑动扭矩的控制。4. 结构力学:研究扑翼机翅膀的结构设计,包括如何通过结构力学和拉格朗日数学模型分析和优化翅膀的形状和材料,以提高飞行效率和耐久性。
具有机械专业学习背景,具有较强的动手能力,熟悉力学,电学,计算机编程等,会UG制图软件,能够独立设计图纸,牢固掌握机械专业基础知识;有较强的沟通能力,有责任心,团队协作能力,对待事情认真负责,具有较强的学习能力。