仿生微扑翼飞行器机翼结构力学特性分析

沈锋华，于纪言

(南京理工大学 智能弹药国防重点学科实验室, 南京 210094)

从1997年美国国防高级研究计划署(DARPA) 正式启动微型飞行器研究计划以来，微型飞行器(Micro Aerial Vehicle，MAV) 由于其十分广阔的军用和民用前景，备受各国关注。仿生学和空气动力学研究表明，小尺度下(小于15 cm)微型扑翼飞行器( Flapping-wing MAV，FMAV) 具有更高的气动效率，加上其具备独特的抗大气扰动能力以及仿生悬停等特点，使其成为了微型飞行器研究的热点。

微扑翼飞行器是一种模仿鸟类或昆虫飞行的新概念飞行器。与传统的固定翼和旋翼飞行器相比，微扑翼飞行器的主要特点是将举升、悬停和推进功能集中于一个扑翼系统，具有较强的机动性。扑翼飞行是几乎所有自然界飞行生物普遍采用的飞行方式，鉴于仿生扑翼机所具有的独特优势，使之成为微型飞行器发展的主要方向。

设计和制造具有良好动力学特性的高效仿生翼,是仿生微扑翼飞行器研究中富于挑战性的一个研究难题。Ansys分析软件应用范围广泛，对复杂结构求解速度快，在静力学分析中应用十分广泛。本文用SolidWorks建模，用Ansys对仿蝙蝠扑翼飞行器翅翼进行结构力学分析，研究了仿蝙蝠微扑翼飞行器翅翼的结构和运动特性。

1 仿蝙蝠机翼建模

蝙蝠是陆生哺乳动物进化的生物，它的翼手由臂膀和手演变的，如图1所示。同陆生哺乳类的手臂一样，蝙幅的翼手由上臂，小臂和手掌构成。手掌同样具有五根手指，除大拇指外其他四根手指均向后伸展，并由翼膜连接，小指也通过翼膜与腿连接，构成蝙蝠的翼手结构[1]。……