三维测量与动态形变：扑翼微飞行器的空气动力学研究

微飞行器扇动扑翼的三维面形及形变测量是一项针对扑翼微飞行器(FMAV)的研究，这种飞行器以其模仿鸟类和昆虫的飞行模式，在军事侦察和民用环境监测中展现出显著的应用价值。FMAV的关键在于其翅膀的动态特性，特别是翅膀的运动机制和形状变化对飞行性能的影响。 这项研究采用了一种创新的方法，即结构光投影和条纹分析技术。通过将正弦光栅投射到快速扇动的翅膀表面，高速相机捕捉到了翅膀表面因形变产生的条纹图案。这些条纹经过傅里叶变换处理，揭示了翅膀在不同扇动频率（14.60 Hz, 17.54 Hz, 和 20.62 Hz）下的运动轨迹，包括翼展为12厘米的翅膀形变情况。 研究重点聚焦于翅膀的扑动过程，尤其是当翅膀上扑和下扑交替进行时，翅膀会经历剧烈翻转，这一阶段对于产生强大升力至关重要。通过精确分析，研究人员得以获取扑翼的扑动范围、旋转角以及俯仰角等关键运动参数，这些都是优化飞行器空气动力学性能的重要依据。 这项工作为深入理解扑翼微飞行器的动力学行为提供了宝贵的数据，这对于飞行器的设计改进、性能提升以及理论模型的建立都具有重要意义。通过测量和分析动态三维形变，科研人员可以更好地模拟自然界的飞行机制，进一步提升微飞行器的稳定性和效率，从而推动整个领域的技术进步。 这项研究不仅验证了结构光投影和条纹分析技术在微飞行器形变测量中的有效性，也为未来设计出更高效、更稳定的扑翼微飞行器奠定了基础，为相关行业的实践应用提供了强有力的支持。