扑翼非定常气动特性的实验研究

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1、第５卷第３期航空工程进展Vol畅５No畅３２０１４年８月ADVANCESINAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGAug．２０１４文章编号：１６７４‐８１９０（２０１４）０３‐２８９‐０７扑翼非定常气动特性的实验研究付鹏，宋笔锋，王利光，李洋（西北工业大学航空学院，西安７１００７２）摘要：扑翼的动态特性使其具有与固定翼完全不同的飞行模式，为了研究扑翼在扑动周期内的非定常气动特性，建立基于虚拟仪器的扑翼风洞实验测控系统，能够实现对气动力、扑动角度、功率等物理量的实时测量；以斯特劳哈尔数作为扑翼非定常程度的度量标

2、准，并根据斯特劳哈尔数的定义完成扑翼在不同扑动幅度、扑动频率和来流速度条件下的风洞实验；分析扑翼在不同条件下的升力、推力及推进效率，进而得出斯特劳哈尔数对扑翼气动特性的影响规律。结果表明：扑翼的气动力随斯特劳哈尔数的增大而显著增大；当斯特劳哈尔数处于特定范围内时，扑翼具有较高的推进效率。关键词：扑翼；风洞实验；非定常气动特性；斯特劳哈尔数；推进效率中图分类号：V２１１．７文献标识码：AExperimentalResearchonUnsteadyAerodynamicsforFlapping‐wingFuPeng，SongBifeng，W

3、angLiguang，LiYang（SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an７１００７２，China）Abstract：Thedynamicfeaturemakesflapping‐wingmuchdifferentfromfixed‐wing．Inordertostudytheun‐steadyaerodynamicsofflapping‐wing，aflapping‐wingwindtunnelexperimentalsystembasedonvirt

4、ualinstru‐mentissetup，whichcanperformreal‐timemeasurementofaerodynamicforce，flappingangle，powercon‐sumptionandsoon．TheStrouhalnumber（St）isregardedasakeyissueofunsteadyaerodynamics．Aseriesofwindtunnelexperiments，basedonthedefinitionofSt，arecarriedouttoexploretheinfluenceo

5、ftheSt，whichisvariedbydifferentflappingamplitude，flappingfrequencyandwindvelocity．Thelift，thrustandpropulsionefficiencyoftheflapping‐wingindifferentconditionsareanalyzed，andtheinfluenceruleofStonaerodynamiccharacteristicsforflapping‐wingisgot．Theexperimentresultsshowthat

6、，asStincreases，theaerodynamicforceofflapping‐wingincreasessignificantly；andthepropulsionefficiencykeepsinahighlevelwhenStisinacertainrange．Keywords：flapping‐wing；wind‐tunnelexperiment；unsteadyaerodynamic；Strouhalnumber；propulsioneffi‐ciency［１］外微型飞行器的研究热点。在扑翼的气动研究0引言中，研究者

7、们进行了大量的实验和探索。Michael［２］H．Dickinson等利用油缸实验进行了大量昆虫微型扑翼飞行器（FMAV）是一种能够集推进飞行机理的研究，但其研究对象主要针对昆虫，对与举升为一体的微型飞行器（MAV）。由于其良好鸟类这种尺度大小的扑动研究较少。S．Heath‐的隐蔽性、较高的推进效率等优点已逐渐成为国内［３］cote等在水洞实验中研究了雷诺数、斯特劳哈尔数和俯仰角对柔性扑翼的气动影响，但只研究了扑翼的推进效率，未分析对扑翼的升力和推力的影收稿日期：２０１３‐１２‐０９；修回日期：２０１４‐０２‐２３［４］基金项目：总装备

8、部气动预研研究项目响。K．Aditya等利用自主设计的实验装置测试通信作者：付鹏，fupeng０４１６＠１６３．com了斯特劳哈尔数对扑翼的影响，但仅利用统计原理２９０航空工程进展第５卷研究了斯特劳哈尔数对