航空学报
航空學報
항공학보
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
2007年
4期
776-782
,共7页
模态分析%N-S方程%蜜蜂%悬停
模態分析%N-S方程%蜜蜂%懸停
모태분석%N-S방정%밀봉%현정
研究蜜蜂悬停飞行的控制问题.用数值求解N-S方程的方法计算拍动翅体的控制导数;用特征模态分析方法分析控制特性.文中δu,δω,δq和δθ分别为水平方向速度,垂直方向速度,俯仰角速度和俯仰角度的扰动量;δ(φ)和δ(φ)分别为拍动幅度和拍动平均角增量;δα1表示上、下拍迎角同时增加的增量;δα2表示下拍迎角增加(或减小)而上拍迎角减小(或增加)的增量.获得以下结果:(1)悬停飞行时,改变Φ和α1主要产生垂直力的变化;改变φ主要产生俯仰力矩的变化;改变α2主要产生水平力及俯仰力矩的变化.(2)蜜蜂悬停飞行的纵向扰动运动由3个特征模态构成:不稳定振荡模态,快衰减模态和慢衰减模态;为实现稳定的悬停飞行,不稳定振荡模态和慢衰减模态需要控制.为控制不稳定振荡模态,以δ(φ)(或δα2)反馈δu,δq和δθ这3个量的某种组合便可;为控制慢衰减模态,以δ(φ)(或δα1)反馈δω便可.这就是说,该昆虫只需用控制变量δ(φ)和δ(φ)(或δ(φ)和δα2,δα1和δ(φ)1,δα1和δα2),便可稳定地悬停(当然也可4个控制变量都用).
研究蜜蜂懸停飛行的控製問題.用數值求解N-S方程的方法計算拍動翅體的控製導數;用特徵模態分析方法分析控製特性.文中δu,δω,δq和δθ分彆為水平方嚮速度,垂直方嚮速度,俯仰角速度和俯仰角度的擾動量;δ(φ)和δ(φ)分彆為拍動幅度和拍動平均角增量;δα1錶示上、下拍迎角同時增加的增量;δα2錶示下拍迎角增加(或減小)而上拍迎角減小(或增加)的增量.穫得以下結果:(1)懸停飛行時,改變Φ和α1主要產生垂直力的變化;改變φ主要產生俯仰力矩的變化;改變α2主要產生水平力及俯仰力矩的變化.(2)蜜蜂懸停飛行的縱嚮擾動運動由3箇特徵模態構成:不穩定振盪模態,快衰減模態和慢衰減模態;為實現穩定的懸停飛行,不穩定振盪模態和慢衰減模態需要控製.為控製不穩定振盪模態,以δ(φ)(或δα2)反饋δu,δq和δθ這3箇量的某種組閤便可;為控製慢衰減模態,以δ(φ)(或δα1)反饋δω便可.這就是說,該昆蟲隻需用控製變量δ(φ)和δ(φ)(或δ(φ)和δα2,δα1和δ(φ)1,δα1和δα2),便可穩定地懸停(噹然也可4箇控製變量都用).
연구밀봉현정비행적공제문제.용수치구해N-S방정적방법계산박동시체적공제도수;용특정모태분석방법분석공제특성.문중δu,δω,δq화δθ분별위수평방향속도,수직방향속도,부앙각속도화부앙각도적우동량;δ(φ)화δ(φ)분별위박동폭도화박동평균각증량;δα1표시상、하박영각동시증가적증량;δα2표시하박영각증가(혹감소)이상박영각감소(혹증가)적증량.획득이하결과:(1)현정비행시,개변Φ화α1주요산생수직력적변화;개변φ주요산생부앙력구적변화;개변α2주요산생수평력급부앙력구적변화.(2)밀봉현정비행적종향우동운동유3개특정모태구성:불은정진탕모태,쾌쇠감모태화만쇠감모태;위실현은정적현정비행,불은정진탕모태화만쇠감모태수요공제.위공제불은정진탕모태,이δ(φ)(혹δα2)반궤δu,δq화δθ저3개량적모충조합편가;위공제만쇠감모태,이δ(φ)(혹δα1)반궤δω편가.저취시설,해곤충지수용공제변량δ(φ)화δ(φ)(혹δ(φ)화δα2,δα1화δ(φ)1,δα1화δα2),편가은정지현정(당연야가4개공제변량도용).
