[发明专利]串列扑翼实验平台

说明书

本公开提供了一种串列扑翼实验平台，包括：串列扑翼机构，包括模型翼和传动机构，传动机构由电机驱动，用于带动模型翼运动，包括通过电机的转动而进行转动的第一转轴、采用过盈配合插入第一转轴的限位孔中进行轴向定位的限位杆、通过电机的转动而进行转动的第二转轴和一端插入第二转轴中且与模型翼连接，另一端插入限位杆的限位槽中，带动模型翼进行扑动和翻转的L型杆；以及支架、底板和吊臂。

技术领域

本公开涉及一种串列扑翼实验平台。

背景技术

微型飞行器由于其尺寸较小、灵活性高、应用广泛的优点，在二十世纪九十年代一经提出就受到世界各国研究学者的关注。起初，研究人员试图将相对成熟的传统载人飞行器设计理念和固定翼气动布局直接应用于微型飞行器的研制上，但是由于微型飞行器与传统载人飞行器相比，拥有更小的尺寸和雷诺数，将经典的翼型升力理论运用于微型飞行器，会使其气动效率和稳定性变得很差，难以满足使用要求。由于自然界中与微型飞行器尺寸和雷诺数相似且具有高超飞行能力的昆虫都是以扑翼方式进行飞行，所以研究人员尝试将扑翼飞行方式运用到微型飞行器研制中。串列扑翼的昆虫(如蜻蜓)比单对翅扑翼的昆虫拥有更好的飞行能力，因此人们首先从仿生学的角度模仿蜻蜓研制出了一些串列扑翼微型飞行器(如代尔夫特理工大学研制的DelFly)。

早期的仿生串列扑翼微型飞行器，仅追求“形似”，在外形和扑动方式上模仿扑翼昆虫，在稳定性和操控性等方面与满足应用要求相差甚远。随着研究的深入，研究人员开始将目光转向“神似”，探究昆虫拥有高超飞行能力的内在机理。

起初科学家们进行活体观测，由于昆虫飞行轨迹的不可预见性和不可控制性，仅得到昆虫的飞行和扑翼规律等运动数据，不能对内在机理进行全面分析。由于扑翼具有典型的三维特性，而对扑翼进行三维CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学)计算需要消耗巨大的计算资源，同时考虑翅膀柔性后的流固耦合时计算难度增大、准确性降低。因此为了便捷准确地获取扑翼过程中翼型所受的力和力矩及翼型周围的流场信息，研究人员采用模型实验台对扑翼进行深入探究。

在进行模型实验时，受制于驱动机构尺寸的限制，实验台大多数只能驱动单只翅或单对翅进行扑动，无法实现驱动前后串列翅进行单独扑动。因此能够探究串列扑翼气动机理的实验平台目前是一个空白。

发明内容

为了解决至少一个上述技术问题，本公开提出了一种串列扑翼实验平台。

根据本公开的一个方面，一种串列扑翼机构，包括：

模型翼，包括第一模型翼和第二模型翼，用于模仿昆虫翅膀运动；以及

传动机构，包括第一传动机构和第二传动机构，第一传动机构和第二传动机构均由各自的第一电机和第二电机驱动，用于分别带动第一模型翼和第二模型翼运动，

其中，第一传动机构和第二传动机构分别包括：

第一转轴，通过第一电机的转动而进行转动；

限位杆，限位杆的杆部插入第一转轴的限位孔中，并采用过盈配合进行轴向定位；

第二转轴，通过第二电机的转动而进行转动；以及

L型杆，L型杆的一端插入第二转轴中且与模型翼连接，L型杆的另一端插入限位杆的限位槽中，通过第一电机和第二电机的转动，L型杆在限位槽中进行转动和滑动，从而带动模型翼进行扑动和翻转。

根据本公开的至少一个实施方式，

当第一电机和第二电机的转速和相位相同时，模型翼进行扑动运动；

当第一电机和第二电机的转速和相位不同时，模型翼进行扑动和翻转运动。

根据本公开的至少一个实施方式，