压电致动器扑翼结构动力学仿真

《压电致动器扑翼结构动力学仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、压电致动器扑翼结构动力学仿真术田卫军坦。张亚锋2，李郁2(1．西北工业大学机电学院，西安710072；2．西北工业大学明德学院机电工程系，西安710124)【摘要】采用传统扑动机构的微型扑翼，气动效率低、扑动能耗大。采用压电致动器的微型扑翼通过压电材料进行致动使机翼产生上下扑动，有效地将扑动机构和机翼两个主要系统进行集成，不仅节省重量，同时它具有任务变形自适应能力强、气动效率高和扑动能耗小的特点。通过PCL语言建立采用压电致动器的扑翼有限元模型，结合同尺寸扑翼气动力试验数据，进行采用压电致动器扑翼结构仿真。利用仿真结果研制采用压电致动器

2、扑翼原理样机，研究表明，采用压电致动器后扑翼扑动频率得到明显提高，压电片可有效控制机翼的弯扭变形，有助于提高扑翼的气动效率。关键词：压电致动器；扑动频率；扑翼；结构仿真DynamicSimulationAnalysisofPiezoelectricallyDrivenFlappingWingTIANWeijunl’。，ZHANGYafen92，LIYu2(1．SchoolofMechanicalEngineering，NorthwestPolytechnicalUniversity,Xi’an710072，China；2．Departm

3、entofMechanicalandElectricalEngineering，MingDeCollege，NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710124，China)【ABSTRACT】Theaerody’namicefficiencyislow,theenergyconsumptionishighforflappingtomicroflappingwingusedtraditionalmechanism．Thebionicflappingwingdrivenbypiezoelectri

4、cmaterialseffectivelyintegratesflappingmechanismandthewings．Itisnotonlytosaveweightbutalsotobethetaskofdeformationandstrongadaptiveability,highaerod37namicefficiency,lowenergyconsumptioncharacteristicsofmechanism．Itistoestablishfiniteelementmodelofpiezoelectricflappingwi

5、ngbyPCLlanguage．Thestructuresimulationofpiezoelectricallydrivenbionicflappingwingiscarriedoutwiththesizeoftheaerodynamicforceoftheexperimentaldata．Thepiezoelectricallydrivenbionicflappingwingisdevelopedbyusingsimulationresults．Thestudiesshowflappingfrequencyofbionicflapp

6、ingwingisimprovedobviouslyafterusingpiezoelectricactuator．Thepiezoelectricpatchescaneffectivelycontrolwingbendingandtorsionde-formation，andhelptoimproveaerodynamicefficiencyofflappingwing．Keywords：Piezoelectric；Flappingfrequency；Flappingwing；StructuresimulationDoI：10．160

7、80／j．issnl671-833x．2017．14．068扑翼飞行器是一种通过机翼的上下扑动来产生升力和推力的新概念飞行器。图1为美国陆军研究实验所用锆钛酸铅(PZT)材料制成的一角美元硬币大小的机器蝇。空气动力学的研究成果表明⋯，对于主尺度小于15cm的微型飞行器，扑翼飞行方式比固定翼和旋翼飞行方式具有更大的升阻比，更强的抗扰动能力和更加灵活的机动性。常规的扑动机构由于自身原因无法实现高频率扑动而使扑翼的气动效率较低，很大程度上制约了扑翼飞。基金项目：陕西省教育厅2015年科学研究计划(15JK2166)。68航空制造技术·2017

8、年第14期行器的发展。随着压电材料的发展，采用压电致动器的扑翼机构是实现扑翼高频率扑动的一种有效手段。与其他驱动机构相比，压电致动器具有独特的优点：工作频率范围宽、动态范围大、频响速度快、灵敏度高、温度稳定