【摘 要】
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作为哺乳动物家族中唯一能够自由飞行的生物,蝙蝠具有高超的飞行技巧。蝙蝠的翅翼膜覆盖全身,形态决定功能,其独特的身体构造决定了它具有独特的飞行机理。随着摄像设备的发展,蝙蝠的飞行机理逐渐被人们揭开,而根据蝙蝠的飞行机理设计研究仿蝙蝠飞行器也就成为了研究的热点。本文对蝙蝠的形态学和飞行机理进行了调查研究,根据文献的大菊头蝠标本形态参数和蝙蝠的仿生学数据,对蝙蝠产生高升力的机制进行了研究,并以此为依据,
【基金项目】
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预研项目（LZY2016215,LZY2017206,1620010701,17070107,301021504）； 教育部新世纪优秀人才支持计划（NCET-10-0583）； 教育部支撑项目（6141A02022607,6141A020226）； 上海专业技术服务平台项目（16DZ2
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作为哺乳动物家族中唯一能够自由飞行的生物,蝙蝠具有高超的飞行技巧。蝙蝠的翅翼膜覆盖全身,形态决定功能,其独特的身体构造决定了它具有独特的飞行机理。随着摄像设备的发展,蝙蝠的飞行机理逐渐被人们揭开,而根据蝙蝠的飞行机理设计研究仿蝙蝠飞行器也就成为了研究的热点。本文对蝙蝠的形态学和飞行机理进行了调查研究,根据文献的大菊头蝠标本形态参数和蝙蝠的仿生学数据,对蝙蝠产生高升力的机制进行了研究,并以此为依据,利用大菊头蝠标本量测的数据,设计了一款仿蝙蝠飞行器。使用激光切割技术与3D打印技术对已设计的零件进行加工,并按照设计模型将零件装配成飞行器样机。本文在优化迭代中设计制造了两版不同工艺路线的样机。最终得到样机参数:3D打印样机最大翼展205mm;整机重量（不含控制板与外部电源）17.81g,在外部供电的3.7V电源下完成运动测试得到的飞行器拍打角约70°,拍打频率约10HZ;仅使用拍打驱动可以产生约0.16N升力与0.34N推力;在4m/s风速的风洞中仅使用拍打机构驱动可以产生约0.3N升力;碳纤维胶粘工艺样机翼展205mm;整机重量（不含控制板与外部电源）11.89g,在外部供电的3.7V电源下完成机身运动测试得到的飞行器拍打角80°,拍打频率约14HZ。本文主要研究内容与结论如下:（1）对蝙蝠飞行机理现状进行了调查研究,对蝙蝠在飞行时进行的运动进行了定性描述,阐述了蝙蝠翅膀各变形对升力的影响。（2）对飞行器机构进行分析筛选和设计;利用ADAMS动力学仿真软件对仿生蝙蝠飞行器进行运动与动力学仿真并对仿真过程进行详细描述,可复现度很高,并对仿蝙蝠飞行器机构参数进行了优化。（3）设计制造了两款不同加工工艺的飞行器样机,并对样机零件加工装配的过程进行了详细介绍;（4）设计搭建了飞行器的测试环境,并对飞行器的主要运动与产生升力与推力的能力进行测试,验证了飞行器设计的合理性。
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