二維彈性撲翼沉浮運動流動特性的數值研究

錢 靖，張正科，羅時鈞，劉 鋒

（1.翼型葉柵空氣動力學國防科技重點實驗室，西北工業大學，陜西 西安710072；2.加利福尼亞大學爾文分校機械與航空航天工程系，爾文，加利福尼亞，CA 92697－3975，美國）

0 引 言

由于微型飛行器（指尺寸小于20cm，巡航范圍大于10km，巡航時間大于20min的飛行器）有尺寸小等優點，因而在諸如低空軍事偵察、戰場損傷評估、目標搜索、通訊中繼、生化探測等軍事領域和諸如交通監控、邊境巡邏、野生勘察、森林防火等民用領域有廣闊的應用前景，在上世紀末在國際上形成研究熱潮。同時近些年微電子技術和微型電腦技術的發展也使微型飛行器的研制和投入實際應用成為了可能。

鳥類、昆蟲和魚類的撲翼推進方式激發了人們極大的興趣［1］。模擬鳥類、昆蟲和魚類的運動啟發了飛機的發明，但固定翼飛機只借鑒了鳥類滑翔的原理，卻放棄了撲翼驅動的方式。而當微型飛行器的尺度在15cm以下時，如仍采用固定翼的常規氣動布局，則由于雷諾數太低，達不到足夠的升阻比，而無法飛行。于是人們又回過頭來考慮撲翼驅動方式，不管是厘米級還是毫米級的昆蟲，都是采用撲翼的方式而具備了復雜多變的飛行能力。模擬鳥類、昆蟲和魚類運動方式的撲翼微型飛行器有更好的飛行性能，其機動性、靈活性及低能耗都優于固定翼和旋轉翼微型飛行器。撲翼飛行方式成為微型飛行器首選的一種布局方式。

因而，對撲翼飛行器、撲翼的空氣動力效果的研究，包括實驗和數值模擬研究，也就成為一件很有理論價值和現實應用價值的工作。……