柔性扑翼对微型飞行器气动性能的影响及数值模拟

本文主要探讨了扑翼柔性及其对气动特性的影响，特别是在2005年的科学研究背景下。传统的扑翼气动特性研究大多依赖于简化的匀速刚性模型，这种模型无法完全捕捉到飞鸟实际翅膀扑动的复杂性。鸟类翅膀在飞行过程中表现出显著的柔性，包括上扑段和下扑段时间差异，以及翅膀在弦向和展向的形状变化。这些特征对于飞行效率至关重要。 作者们在原有的匀速刚性模型基础上，引入了扑动速率变化和形状变化这两个关键因素，构建了一个新的变速柔性扑翼分析模型，以更好地模拟翅膀的实际情况。通过数值模拟计算，研究发现柔性变形对扑翼产生的升力和推力有显著影响。适当控制柔性变形，可以显著提升扑翼的气动性能，这对于微型飞行器的设计尤其重要，因为它们通常依赖于高效的翅膀动作来产生推力和升力。 文章特别强调了微型飞行器（MAV）的发展趋势，尤其是扑翼式微型飞行器如"微型蝙蝠"（MicroBat）的研究。与固定翼飞机相比，扑翼飞行器在机动性和起降性能上有明显优势，它们能够通过调整扑翼系统参数实现灵活机动，且结构轻巧，设计简单。因此，理解和优化扑翼的柔性特性对于改进微型飞行器的设计和性能提升具有重要意义。 本文的研究成果不仅有助于推动微型飞行器技术的发展，也为生物力学、航空工程等领域提供了宝贵的理论依据，证明了柔性扑翼在飞行器设计中的潜在价值。通过深入研究和应用这种柔性机制，未来的飞行器可能会在性能、效率和稳定性上取得更大的突破。