基于续航能力的仿生水下航行器设计及实验

SPC3-UUV机器鱼是在北航SPC-2仿生机器鱼UUV平台基础上经过优化改进,为提高推进效率和续航力专门研制的水下仿生航行器实验平台.通过在泳池静水中对平台的摄像机测速观测实验和功率数据采集计算机的记录,得到SPC3-UUV速度-频率,功率-频率特性曲线,由航程估算,得到该平台在不同的拍动频率下续航时间以及估算航程,同时以平台速度和续航能力为评价原则选择了长航程实验的推进频率,范围定为1.5~1.6Hz,并在北戴河长航程实验中得到了验证.SPC-3 UUV航程达到22.761km,续航时间6.25h,平均航速1.03m/s.      

仿生计量学的新领域——视觉坐标测量机

介绍了当代仿生计量学的新领域视觉坐标测量机,并描述了各类视觉坐标测量机的特点、测量原理、应用领域、可以达到的测量准确度和发展前景。     

基于叶脉仿生的散热均热板性能研究

为了解决航空电子芯片持续高强度工作下的集成散热问题,从而保证电子热表面均温无噪声,受植物叶片蒸腾作用的启发,设计了配备有树状分叉叶脉仿生分形结构吸液芯的均热板,并探究分形结构类型、分形级数、分形角度、入口流速和输入功率等参数对新型吸液芯内流体流动性能的影响;深入研究叶脉仿生均热板的传热特性,对比H型和Y型结构吸液芯在不同入口流速下的温度分布情况以及相对出口速度偏差值。数值模拟结果表明,在低热流密度下,Y型结构冷却效果明显好于H型结构;当热流密度较大时,分叉路口的紊流增强换热,使得H型结构冷却效率高于Y型结构。实验发现,Y型结构蒸发底板具有优越的传热性能,而H型结构和平面型蒸发底板在高功率工况下传热趋于稳定和良好。     

红外偏振成像进展

作为一种新型光电探测技术,红外偏振成像探测在军事和民用领域展现出的广阔应用前景,受到国内外众多学者和有关部门的高度关注。本文对近几年红外偏振探测理论、红外偏振成像系统、探测系统的应用等方面进行了总结,通过模拟不同材料的红外偏振辐射特性和实际图像分析,对红外偏振成像探测技术的发展动向、存在的问题和解决这些问题的思路给出了系统的综述。分析了当前红外偏振成像技术存在的优缺点,结合生物多波段偏振视觉的研究进展,提出了仿生偏振视觉的概念。通过分析目标辐射偏振特性,给出了影响偏振成像质量的因素,并用实际拍摄图像分析了红外偏振成像的适用领域。     

基于偏振光的新型导航传感器研究

依据生物导航定位原理设计了偏振导航传感器,分析了传感器的工作原理,经实际测试验证了设计方案合理有效,传感器的稳定性较好,偏振方位角的平均测量误差为0.25°,为进一步开展导航技术研究奠定了基础.     

仿猫月球着陆缓冲机构设计与缓冲特性研究

针对现有被动式铝蜂窝月球着陆器缓冲力波动大、无法重复使用的问题,提出一种基于磁流变缓冲器的仿猫月球着陆缓冲机构。首先,开展了不同高度平台的家猫跳落实验,对其跳落着陆姿态与前/后腿触地冲量进行了分析,探究其缓冲吸能机理;实验结果表明猫后腿的缓冲吸能占比更高。其次,结合猫跳落实验与中国嫦娥系列月球着陆器参数,设计了一种新构型仿猫着陆缓冲机构,并将其与嫦娥着陆器进行了仿真分析对比。结果表明,所提出的仿猫月球着陆缓冲机构,其机体最大加速度降低了18.3%,具有更为出色的着陆性能。其前腿缓冲吸能贡献约为40%,后腿的缓冲贡献度约为60%,与家猫高台跳落实验结果基本吻合,验证了仿猫月球着陆缓冲机构设计方案的合理性。     

美国公众投票选出Z-2航天服设计

<正>也许是为了下一代航天服增添更多的时尚元素,美国航宇局(NASA)公开了分别为"仿生型"、"技术型"和"社会潮流型"的3款全新Z-2航天服的设计原型,并邀请公众投票选出自己心仪的款式,作为下一代航天服。仿生型的灵感来源于海洋生物。     

长鳍波动推进流向涡结构PIV试验研究

鱼类的高效、低噪声、高机动游动为水下航行体推进技术研究提供了很好的启发与借鉴。尼罗河魔鬼鱼依靠长背鳍波动推进，可以在主体基本不变形下巡游，还可以通过改变波动方向敏捷地倒退或前进。对于这种推进模式国内外已经开展了一些仿生推进水动力实验研究，对流动涡结构也有一些数值计算研究，但对流动涡结构试验研究开展很少，因而数值计算方法也缺乏充分的验证。本文针对MPF（Median and/or Paired Fin，中央/对鳍）模式长鳍波动推进，采用相位同步PIV技术测量了系泊状态下首、中、尾部及尾流不同相位横截面流场，采用相位平均方法计算获得平均速度场，进一步提取分析了流向涡涡结构特征及其随相位的演变规律，为长鳍波动推进涡结构数值预报和水动力机理揭示提供了试验依据与支撑。     

基于沉浸边界法的二维拍动翼数值模拟

运用沉浸边界法对二维拍动翼流场进行了数值模拟,系统地分析了最大俯仰角、拍动频率和升沉俯仰运动的相位差等参数对拍动翼流场的影响.结果显示:当达到一定条件时,尾流出现反卡门涡街,使机翼得到正的推力而产生逆流前行的趋势.在本文的研究范围内发现,拍动翼的平均推力系数随最大俯仰角的增大先增大后减小,随着频率的增大而增大,同时,拍动翼的推进效率随最大俯仰角的增大而增大,随拍动频率的增大而减小,且当升沉俯仰运动的相位差在90°～100°之间时,存在着最大推进效率.本文所得结果为进一步研究鸟类飞行和鱼游等仿生力学提供了理论基础.     

仿生复眼测量系统中全景图生成的研究

模仿昆虫复眼结构形状,设计了一种仿生复眼测量系统.该系统由七个CCD摄像机按照复眼最小单元排列组成,利用多个DSP处理板对七路视频信号进行同步处理,模拟实现了复眼的功能.与传统的视觉测量系统相比,该系统具有更宽的视场和更高的运动灵敏度.本文利用改进的相关性方法实现视频图像的拼接,生成全景图,并提出了新的方法,较好地消除了因图像局部不齐和图像灰度不一致带来的人为拼接痕迹.