基于Unity3D引擎的扑翼机构运动仿真

鉴于Unity3D引擎目前已成为虚拟现实技术研究使用的主流平台,在许多领域具有较好的开发前景,为了在可兼容虚拟现实和具有高可视化水平的Unity3D引擎中实现机械结构的有效运动,基于Unity3D引擎对扑翼式飞行器的扑翼机构进行了仿真设计.通过对扑翼机构的三级直齿圆柱齿轮减速器(作为传动机构)和空间曲柄摇杆机构(作为驱动机构)的运动学建模和仿真,在Unity3D引擎中导入扑翼式飞行器的模型,借助Unity3D引擎的高度可视化技术展现了飞行器扑翼机构的运动情况.实验证明,Unity3D引擎能够通过设计算法进行机械结构的运动模拟.     

一种超低空飞行的仿生扑翼飞行器的设计及分析

为研制既具备一定的负载能力,又具有高隐蔽性的飞行器,依据鸟类的飞行方式,设计了一种可以超低空飞行的仿生扑翼飞行器。首先,计算了扑翼飞行器传动机构的自由度,从原理上确定了设计方案的可行性,并确定了飞行器各个构件的尺寸;其次,利用设计软件Creo绘制飞行器三维模型,通过运动仿真得出飞行器的扑动符合设计要求;然后,利用ADAMS （automatic dynamic analysis of mechanical system,机械系统动力学自动分析）软件对飞行器进行动力学仿真,得到飞行器在扑动过程中的扑动幅度和角速度变化情况,验证了飞行器三维模型设计的合理性,并计算了飞行器旋转关节处的平衡力矩;最后,制作了扑翼飞行器的样机,并进行了室内和户外飞行试验。动力学仿真分析和飞行试验表明,所设计的扑翼飞行器扑动稳定性良好,具有较强的飞行能力和仿生隐蔽性,飞行效果达到预期。该扑翼飞行器可以进行超低空飞行,应用前景较广。     

扑翼飞行器测力平台设计与振动特性仿真分析

扑翼飞行器是基于鸟类仿生学理论衍生出的新型无人飞行器,主要通过机翼周期性上下扑动来提供飞行器所需的升力和推力,在军用和民用飞行器领域均有广阔的应用前景。扑翼飞行器气动力测量作为样机气动性测试的重要手段,多维气动力的准确测量可为新型扑翼飞行器设计优化和飞控品质的提高提供试验数据支持。本文介绍了一种新型组合式多维小量程测力平台,可实现扑翼飞行器六维气动力和气动力矩的测量。考虑到扑翼飞行器机翼上下扑动过程动态测力需求,应用Ansys Workbench有限元分析软件对测力平台进行了模态分析和频响分析,获得在工作频率下的频率响应,仿真结果表明测力平台的振动特性满足设计要求。     

仿生扑翼模态分析研究与优化设计

微型扑翼飞行器是微型飞行器和扑翼飞行器的结合,是飞行器设计领域的研究热点,但在低雷诺数下存在升力不足的现象。已有研究表明,扑翼的弯扭耦合对于提高升力有效,弯扭耦合可通过共振激励放大驱动机理来实现,但该机理对扑翼的模态提出要求。本文首先建立仿生扑翼有限元模型,对其进行模态分析,并提出1种适用于扑翼的模态种类判别方法。为满足模态要求,提出了2种改进方案,并进行了有限元仿真验证。结合两种改进方案,提出双斜梁-主梁变截面扑翼模型。基于PCL语言对该模型进行参数化建模,采用遗传算法对其进行尺寸优化,得到满足模态要求的相对理想的仿生扑翼,为仿生扑翼的设计和优化提供重要的科学依据和工程应用价值。     

扑翼飞行器气动力测量技术研究进展与展望

扑翼飞行器是一种仿照鸟类飞行的新概念小型无人飞行器,区别于传统固定翼和旋翼飞行器,它主要通过机翼扑动与空气相互作用来提供飞行动力,从而实现飞行器的姿态变动。扑翼飞行器气动特性测试的实质是揭示在非定常流场环境下,扑翼飞行器气动力的产生机制,以及相关扑翼飞行器设计参数对气动特性的影响。通过气动试验方法为扑翼飞行器飞行控制和结构优化等研制工作提供数据支持,将对新型扑翼飞行器理论研究以及飞控品质的提升起到巨大的推动作用。     

扑翼式飞行器的发展与展望

本文简要介绍了扑翼式飞行器的国内外发展史,以及扑翼式飞行器相比于其他飞行器的优势,概述了当前扑翼式飞行器在国内外研究现状。以此为基础,讨论了现阶段扑翼式飞行器研究的关键技术,并对我国未来扑翼式飞行器的发展方向进行了展望。     

扑翼空气动力学研究进展与应用

昆虫、鸟类与蝙蝠等生物具有高超的飞行能力,是扑翼飞行器的主要模仿对象。近年来,扑翼空气动力学领域的研究取得了很大进展,该文主要对其主要研究成果进行综述,重点介绍扑翼空气动力学各研究方向的最新进展,包括昆虫、鸟类与蝙蝠扑翼的主要升力机制,翅膀形态学参数与微观结构、翅膀柔性与动态变形、翼-翼干扰、翼-身干扰、个体间干扰及地面效应等对扑翼气动特性的影响。同时还对仿生扑翼飞行器气动研究的新进展进行了介绍,并提出了扑翼空气动力学所面临的主要问题和挑战。     

微型扑翼飞行器传动机构的研究

本文通过对双曲柄机构、曲柄滑块机构、二段式传动机构的优缺点的比较,对微型扑翼飞行器的研究起到推动作用,要做到轻巧、紧凑、效率高,所以传动系统的优化和发展一直是当今微型扑翼飞行器的热点课题。     

复杂工业产品多学科设计仿真优化平台（UniXDE）研究与应用

针对国内外已有的复杂工业产品多学科设计仿真优化框架与平台在多学科模型集成能力、计算能力、协同能力方面的不足,研究和开发国产自主的新一代复杂工业产品多学科设计仿真优化框架与平台UniXDE (unified exploration and design environment)。本平台基于微服务云架构技术构建整体框架,提供低代码仿真优化流程编排、组件化CAD/CAE参数化集成接口、丰富的多学科设计优化算法库、分布式高性能优化计算引擎、可视化计算监控和报告自动生成等功能。通过白车身轻量化、船型优化、飞行器起落架性能优化等工程应用,表明UniXDE可显著提升产品综合性能和设计成功率。     

Web3D引擎中三维图形对象拾取的算法与实现

应用Web3D引擎开发的计算机仿真系统和虚拟现实系统均需在Web浏览器上运行,需要其能快速下载和运行,因而要求尽可能提高Web3D引擎包括拾取功能在内的计算效率。在算法上提出了射线的分层次求交,先采用包围盒算法来实现对选择对象的快速拾取;为优化拾取的精度,再用三角形算法来实现准确拾取。在提出算法的基础上,用JAVA语言实现了在开源Web3D引擎上对所选图形对象拾取功能的开发。