微型扑翼飞行器控制系统的研究现状

微型扑翼飞行器作为一种新概念飞行器有着广泛的应用前景和市场需求。简要介绍了微型扑翼飞行器的概念、特点和应用，以及优势控制系统设计的技术难点；重点从控制理论与算法、控制元器件的设计、控制系统实现等三个方面概述了国内外微型扑翼飞行器控制技术的最新研究成果和发展趋势。在此基础上，总结出微型扑翼飞行器控制系统研究需要解决的关键技术和今后研究的重点。     

未知环境中微型飞行器障碍回避与导航技术研究进展

微型飞行器在未知环境中自主飞行,须具备障碍回避和导航的能力,关键技术包括：环境探测、动态航迹规划以及航路跟踪。本文综述了近年来国内外在该领域的主要研究进展,围绕微型飞行器障碍回避与导航技术的概念内涵和问题描述障碍回避与导航技术中的飞行环境探测方法与传感器、飞行环境要素的模型表征及航迹规划算法等方面,系统地给予了阐述与分析,最后指出了微型飞行器动态障碍回避与导航技术中需要进一步研究的问题,旨在为微型飞行器的自主导航技术的发展提供参考。     

仿生微型飞行器悬停飞行的空气动力学研究

鉴于仿生微型飞行器在军事及民用领域的广阔应用前景,其一经提出便成为研究热点。仿生微型飞行器悬停飞行的空气动力学是微型飞行器设计的基础,因此伴随仿生微型飞行器的研制,相关空气动力学理论和设计方法也得到了丰富和发展。本文回顾了仿生微型飞行器悬停飞行空气动力学研究的相关进展。首先,介绍目前用于研究仿生微型飞行器空气动力学问题的一系列实验和数值仿真方法;然后,介绍悬停飞行下仿生微型飞行器高升力机理(如打开合拢机制、延迟失速等),并着重讨论了前缘涡稳定性等前沿问题;之后,介绍关于仿生微型飞行器的气动设计流程及方法的研究进展,包括仿生翼的流固耦合研究以及翼的几何、运动及结构参数优化设计研究;最后,对该领域未来的研究方向做了初步探讨,提出应针对蝴蝶、瓢虫等昆虫的飞行高升力机理做进一步探索,并在微型飞行器仿生翼设计及优化技术、仿生微型飞行器飞行动稳定性及控制等方面开展深入研究和关键技术攻关。     

微型飞行器气动特性和飞行控制

微型飞行器的主要题实质是由于飞行器微小型化面临的低Re数流动引起的附加问题.本文结合微型飞行器的全系统关键技术攻关,分别讨论微型飞行器低Re数绕流特点和机理;不同外形的低Re数气动特性以及飞行控制技术中的相关科学问题.     

垂直起落微型飞行器的发展及关键技术

垂直起落微型飞行器是近几年新兴的飞行器,由于它的微型化、操作方便、适用范围广等优点,受到越来越多的关注。本文综述了近年来垂直起落微型飞行器的应用及某些发展成果,着重分析了发展这种飞行器所需要的关键技术及其发展途径。     

基于MEMS技术的微型飞行器

随着MEMS技术的发展,微型飞行器(MAV)成为当今先进国家竞相研究的科技前沿课题。综述了世界各国微型飞行器研究的进展及其关键技术。     

微型无人机发展现状及未来趋势

针对微型无人机的发展现状和未来趋势进行了综合评述。首先，在梳理国内外微型无人机发展现状的基础上，详细介绍了国内外微型无人机典型研究项目及研究成果。然后，从机载设备微型化、低雷诺数气动设计和复杂环境自主导航与避障技术三个方面总结了关键技术研究现状。最后，对微型无人机的未来趋势进行了展望。研究结果表明，微型无人机在机载设备微型化方面已有一定进展，但机载设备综合化和通用化程度还有待提高；在低雷诺数气动设计方面还需进一步探究微型仿生无人飞行器高升力、长续航、低噪声和跨介质飞行机制；在复杂环境自主导航与避障方面需提高算法的环境通用性和适用性。     

微飞行器技术的最新发展(二)

3 发展微飞行器需研究的关键技术微飞行器的发展方向是基于MEMS技术,尽量减小它的尺寸和重量,使它进一步微型化,同时要求改善它的飞行性能,多带微型仪器,增加并增强它的功能。发展微飞行器的任务是艰巨的,有一系列技术难题需要解决。3.1 飞行动力学问题微飞行器的飞行动力学问题直接影响飞行器的整体方案和结构。微飞行器体积缩小后,飞行速度亦     

柔性-刚性混合翼微型飞行器气动特性研究

提出了一种将柔性翼和刚性翼相结合的柔性-刚性混合翼微型飞行器新概念布局型式，通过与刚性翼微型飞行器的风洞对比试验研究了该新概念布局的气动特性。在此基础上，进行了柔性-刚性混合翼微型飞行器试验原理样机的飞行试验验证。风洞试验和飞行试验研究结果表明：柔性-刚性混合翼微型飞行器的新概念布局是可行的；与刚性翼微型飞行器相比而言，柔性-刚性混合翼微型飞行器具有更好的气动特性，对解决微型飞行器抗风稳定飞行问题是有效的。     

微型飞行器的研究进展和主要技术

微型飞行器是集航空设计、航空制造、微机械、电子、高性能数字计算机于一体的多学科交叉的综合系统。本文从微型飞行器的独特优势和发展趋势出发,论述了微型飞行器在军用和民用领域的应用前景;结合国际上目前的研究进展,阐述了微型飞行器的主要技术和研究途径。     

微型飞行器的设计原则和策略

为了探索微型飞行器(MAV)总体设计方法,在简要介绍微型飞行器的概念与技术难点的基础上,笔者根据多年的MAV研究和试验,提出了对微型飞行器设计原则的思考,阐述了研究性和实用性MAV以及固定翼、扑翼和旋翼等不同类型MAV的设计特点。通过MAV设计的矛盾与协调关系、设计方法和优化问题说明了MAV设计的特殊性。最后,展望了微型飞行器设计的发展方向,为微型飞行器总体设计研究提供了参考思路。     

微小型飞行器惯性组合姿态确定与航路导航研究

构建了微小型飞行器(MAV)导航、制导与控制(GNC)系统。研究了微惯性导航测量单元零偏的温度建模及非正交误差的多位置标定补偿方法,提出微小型飞行器导航、制导与控制系统闭环条件下,利用导航、制导与控制回路的飞行状态特征信息的微惯性组合导航系统滤波算法,根据微小型飞行器飞行状态实时调整卡尔曼滤波器的观测噪声方差,有效提高了动态过程中姿态测量精度和微小型飞行器的飞行平稳度。完成了组合导航系统滤波算法验证飞行试验及自主姿态稳定和航路飞行试验。飞行试验表明:微小型飞行器实现了自主姿态稳定与长距离超视距航路点导航飞行,航路点导航误差小于30 m,惯性组合姿态确定与航路导航系统及算法满足微小型飞行器自主飞行对导航系统的需求。     

Passive attitude stabilization of ionic-wind-powered micro air vehicles

The ionic-wind-powered Micro Air Vehicles (MAVs) can achieve a higher thrust-to-weight ratio than other MAVs. However, this kind of MAV has not yet achieved controlled flight because of the unstable thrust produced by the ionic wind and the dynamic instability related to the small size. In this paper, a passive attitude stabilization method of the ionic-wind-powered MAV using air dampers is introduced. The key factors that influence the performance of the air dampers, including the layout, position, and area of the air dampers, are theoretically studied. The appropriate optimal position of the air dampers is also obtained by Monte Carlo stochastic simulations. Then the proposed passive attitude stabilization method is applied to the ionic-wind-powered MAVs of different wingspan (2 cm and 6.3 cm). Finally, the experimental results show that using the proposed method, attitude stabilization is achieved for the first time for the ionic-wind-powered MAV. Moreover, the altitude control of an ionic-wind-powered MAV with a wingspan of 6.3 cm is also demonstrated.     

微型飞行器的优化设计研究

介绍了翼展为320mm的电动力微型飞机的一体化优化设计方法，优化设计的目标是飞机的留空时间。为求出全局最优解，选择遗传算法作为优化算子，同时采用了变复杂度的优化计算方法提高设计计算效率．然后进行了优化灵敏度分析．并根据分析结果提出了微型飞机的一般设计准则。     

微型扑翼飞行器的气动建模分析与试验

用计算流体力学的数值模拟方法研究了微扑翼飞行器的扑翼飞行的非定常空气动力学问题。在对昆虫扑翼飞行运动的仿生模拟基础上 ,对实际可飞的微扑翼飞行器的扑翼运动建立了三维翼型的运动学与空气动力学模型。利用任意拉格朗日欧拉 ( ALE)有限元方法求解出 N-S方程的数值解 ,证明简单扑翼布局所提供的升力足以克服微扑翼飞行器本身的重力使其飞行。在此基础上 ,分别计算并分析了拍动幅值、俯仰幅度以及扑翼频率等各种扑翼参数对升力的影响。最后 ,探索性的扑翼风洞试验与飞行试验结果在一定程度上验证了文中计算方法的可行性      

柔性翼微型飞行器水平阵风响应特性实验研究

设计研制了一种飞翼布局的柔性翼和刚性翼微型飞行器,并在风洞中研究了两种微型飞行器在定常风和水平阵风作用下的气动特性,给出了柔性翼和刚性翼微型飞行器气动特性的差别。研究结果表明：不论是在定常风情况下,还是在水平阵风环境下,柔性翼的气动特性要优于刚性翼结构,柔性翼具有延迟失速和缓和阵风影响的能力,有利于稳定飞行。PIV测量结果表明：由于柔性翼的变形使刚性翼和柔性翼翼面上的流态不同,从而使微型飞行器的气动特性发生改变。     

微型飞行器航时优化

 针对微型飞行器(MAV)低雷诺数条件下续航时间不足的问题,推导了适用于电动推进飞行器的航时计算公式,并提出为实现航时优化的动力系统规划方法。通过初步实验,验证了航时优化理论的正确性,通过规划延长了航时。     

Flapping wing micro-aerial-vehicle:Kinematics,membranes, and flapping mechanisms of ornithopter and insect flight

The application of biomimetics in the development of unmanned-aerial-vehicles (UAV) has advanced to an exceptionally small scale of nano-aerial-vehicles (NAV), which has surpassed its immediate predecessor of micro-aerial-vehicles (MAV), leaving a vast range of development possi-bilities that MAVs have to offer. Because of the prompt advancement into the NAV research devel-opment, the true potential and challenges presented by MAV development were never solved, understood, and truly uncovered, especially under the influence of transition and low Reynolds number flow characteristics. This paper reviews a part of previous MAV research developments which are deemed important of notification; kinematics, membranes, and flapping mechanisms ranges from small birds to big insects, which resides within the transition and low Reynolds number regimes. This paper also reviews the possibility of applying a piezoelectric transmission used to pro-duce NAV flapping wing motion and mounted on a MAV, replacing the conventional motorized flapping wing transmission. Findings suggest that limited work has been done for MAVs matching these criteria. The preferred research approach has seen bias towards numerical analysis as com-pared to experimental analysis.     

基于MEMS的微型飞机（MAV）关键技术

从微型飞机的概念出发,对基于MEMS的微型飞机及其相应的能源系统,动力系统,空气动力学特性,导航系统以及有效负载,部件的集成等关键技术及可行性做了较详细的讨论,并提出了相关问题的解决方法和系统结构的初步设计方案.     

等离子体激励器对微型飞行器横航向气动力矩控制的实验研究

在前期等离子体激励器基本流场特性研究的基础上,将等离子体激励器应用于微型飞行器(MAV)进行气动控制。当来流速度为9.1 m/s时,在微型飞行器机翼吸力面非对称布置不同的单介质阻挡放电(SDBD)等离子体激励器,通过对未施加激励的偏航、滚转力矩曲线和施加激励的偏航、滚转力矩曲线进行对比,发现横航向气动力距发生很大的改变,可以实现对横航向气动力矩的控制。在此基础上,采用图像测速(PIV)技术,对机翼背风面的流场进行研究,分析产生横航向控制力矩的流动机理。通过改变激励器的输入电压、占空比和调制频率,实现对横航向气动力矩的比例控制。