扑翼飞行器的研究现状与发展

周 林,张忠海,王建辉,赵全亮，何广平

(1.北京航天测控技术有限公司， 北京 100041； 2.北方工业大学， 北京 100144； 3.北京工业大学， 北京 100124)

1 引言

类对飞行的最初渴望来自于自然界的飞行生物。100余年来，人类对飞行器设计制造技术进行不断的探索研究，时至今日，载人航空飞行器设计制造已经取得了巨大成就。近30余年来，在国防工业技术发展需求的推动下，无人航空飞行器技术发展得到国际大国的高度重视，仿生扑翼飞行器技术因此得到很大发展。与固定翼飞行器和旋翼飞行器相比，扑翼飞行器具有气动噪声小、机动灵活性强、仿生隐蔽性好等优点，在民用和军事领域均有广阔的应用前景。

尽管扑翼飞行器在实际应用中有着独特的优势，但是目前实际应用并不广泛。限制这类飞行器发展应用的因素主要包括:

1) 力学建模与控制。扑翼飞行器是典型的非定常空气动力学系统，力学建模和高升阻比机理分析异常复杂，通常只能借助于数值建模和分析方法。当前各研究机构对于一些常见昆虫(如果蝇)等建立有多种成熟的理论模型和准稳态模型，但对鸟类、蝙蝠等脊椎动物的空气动力学机制研究尚存在一定空白，难以建立精确的解析或半解析力学模型，给扑翼飞行器控制律系统性设计提出了一定的技术挑战。

2) 续航问题。与仿生鱼等其他种类仿生机器人应用发展碰到的问题相似，受到可重复使用电池能量密度的限制，机载电源的选择非常局限，导致已发明的各类扑翼飞行器续航能力有限，难以执行长航时任务。……