基于鳥類低頻飛行原理的仿生海上極限運動載具設(shè)計

摘要：為了將鳥類飛行過程中的非定常空氣動力學(xué)運用到海上載具，結(jié)合廣汽研究院超級玩伴主題要求，對基于鳥類中低頻飛行行為的仿生海上極限運動載具的綜合設(shè)計。運用低頻飛行生物運動過程中產(chǎn)生的攻角及變載量，獲得比傳統(tǒng)海上載具更高的動能效率，克服當前海上載具機動性低的缺陷；運用運動想象原理將人類的運動意向與鳥類的行為邏輯進行匹配，能夠省去復(fù)雜的操作流程，進一步優(yōu)化駕駛體驗。得到三維裝配模型。利用鳥類低頻飛行原理，制作1：6尺寸模型進行結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)性分析，將鳥類身體構(gòu)造、羽毛結(jié)構(gòu)、運動方式、能耗利用等方面與船體結(jié)構(gòu)與造型做出結(jié)合，提出一種仿鳥船體的運動結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：非定常空氣動力學(xué)；撲翼結(jié)構(gòu)；運動機制；運動想象駕駛；仿生載具設(shè)計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）04-0122-05

Abstract：In order to apply the non-constant aerodynamics of the birds’ flight process to the ocean carrier，combined with the requirements of GAC Research Institute，the comprehensive design of a bionic maritime extreme motion carrier based on the low-frequency flight behavior of birds.Using the angle of attack and variable load generated during the movement of low-frequency flying creatures to obtain higher kinetic efficiency than traditional sea vehicles，overcoming the current shortcomings of low maneuverability of sea vehicles；using the principle of motion imagination to match human motion intention with the behavioral logic of birds，it can eliminate the complex operation process and further optimize the driving experience.Obtain a 3D assembly model.Using the principle of low-frequency flight of birds，we make a 1：6 size model for structural realizability analysis，combine the bird body structure，feather structure，movement mode，energy consumption utilization and other aspects with the hull structure and modeling to propose a bird-like hull movement structure.

Keywords：Non-constant aerodynamics；Flutter wing structure；Movement imagination；Sport imagine driving；Bionic carrier design

引言

當萊特兄弟在1903年發(fā)明了世界上第一架飛機——飛行者一號時，人類終于能夠在天空中自由翱翔，實現(xiàn)了第一次可操縱的、有動力的連續(xù)飛行[1]。然而它們必須依靠螺旋槳或獨立的噴氣發(fā)動機來推動機翼和機身前進，相比于理想狀態(tài)下的機翼撲動飛行仍有很大距離。鳥類能夠在飛行的過程中依靠柔性且能夠彎折的羽翼及調(diào)控羽毛間的間隙。實現(xiàn)瞬間的垂直起降、懸停、側(cè)飛甚至后飛退。運用翅膀的揮動承受自身重力，同時施加向下的變載力，獲得向上且前傾的綜合氣動力，為鳥提供升力和向前推力，其具有比傳統(tǒng)載具的定常氣動力理論更高的動能效率。……