仿生扑翼推进装置仿真研究

滕红智，吕建刚，刘云，任彦恒

（军械工程学院火炮工程系，河北石家庄０５０００３）

摘要：针对新型仿生扑翼推进装置的特点，进行

了机构动力学分析。依据扑翼产生升力和推力的机理，

并利用ＡＤＡＭＳ软件建立了仿真模型。针对不同扑翼面

积和扑翼不同的运动速度两个参数对仿生扑翼推进装

置产生升力的影响进行了仿真。对结果进行了分析，得

到了一些有价值的参数。

关键词：ＡＤＡＭＳ仿真：推进装置；仿生

在自然界中．空中和海洋生物普遍采用扑翼飞行方式，这是一种最优的飞行方式，它与固定翼式和螺旋桨式动力相比有很多优点，如气动效率高，比螺旋桨高四至五倍；载荷大；起降方便，不要求特殊的机场；飞行高度高，速度适中等。

在仿生扑翼推进装置的设计中，引入动态仿真技术可以减少实物试验的次数，降低成本。本文将通过建立新型推进装置的几何模型和力学模型，运用ＡＤＡＭＳ软件对其工作过程进行仿真，从而分析扑翼在不同设计参数下其机构关键点的动力学特性。为以后实验测试、优化设计提供参考依据。

在机构仿真之前必须建模，ＡＤＡＭＳ中可以通过ｐｒｏ／Ｅ建立模型再通过ＡＤＡＭＳ提供的接口导入，也可以直接在ＡＤＡＭＳⅣｉｅｗ中建模。

１仿生扑翼推进装置设计基本原理目前文献中关于带翼型的扑翼飞行器机翼上空气阻力的近似计算公式，都是从固定翼飞机设计中作用在其翼上的空气阻力公式演变而来。这里将作用在机翼上的空气升力沿用固定翼飞机空气计算公式计算。即：

Ｆ＿０．５。Ｃ弘ｖ２

式中，ｐ为空气密度；Ｆ为空气动力；ｃＤ为空气阻力系数，图１给出了三种不同形状的物体的Ｃ艟，根据参考文献［１】，本文仿真过程中ｃＤ取为１．１７；Ａ为扑翼盘与气流垂赢方向上的投影面积；Ｖ为扑翼盘与

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空气流的相对速度。可以看出，扑翼盘所受空气升力与其面积成正比，与扑翼盘与空气流的相对速度的平方成正比。

仿生扑翼推进装置由上下两个翼盘构成，如图２、３所示，有两种工作状态

（１）如图２所示当Ａ翼盘产生升力，即Ａ翼盘由上端向下运动，Ｂ翼盘由下端向上运动。Ａ翼盘全部展开，投影面积最大，即产生最大的升力；Ｂ翼盘收起，投影面积最小，即产生最小的阻力。

图１不同形状的物体的Ｃｂ值

图２仿生扑翼推进装置Ａ翼盘产生升力

收稿日期：２００７～０６—１ｌ

作者简介：滕红智（１９８１一），男，河北衡水人，硕士研究生，研究方向为仿生机械

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