作品名稱:一種用于生物防治的仿生撲翼飛行器
學校名稱:煙臺大學
參賽隊伍:一種用于生物防治的仿生撲翼飛行器
參賽學生:孫龍 牟宗亮 李文鵬
指導老師:許娜 張春萍
隨著航天事業的發展,鳥類撞擊飛行器出現的事故屢見不鮮。據統計,全世界每年大約會發生1萬次以上的鳥擊事件,造成經濟損失約150億美元。另一方面,鳥類在果園中同樣產生了鳥害,鳥類啄食果實,直接影響了果品的產量和質量, 據統計,全國98%以上的果園遭受過鳥害,每年果林減產量30%以上,全國每年造成的直接經濟損失高達17億多元。目前存在的煤氣炮和驅鳥藥等驅鳥產品會對環境產生巨大的影響,并且會造成大量的排放。
針對這種現象,我們研制了該仿生撲翼飛行器。它是一種通過翅膀的拍打運動產生升力和推力的新型飛行器。該撲翼飛行器應用獨特的曲柄連桿機構實現撲翼運動。在仿生的基礎上實現驅趕鳥類的作用。與固定翼飛行器相比,它可同時將舉升、懸停、推進等功能集中在一個撲翼系統中;與旋轉翼飛行器相比,它的能量利用率更高,既可推進飛行,也可滑翔飛行,而且更靈活。與當前的其它驅鳥方法相比,我們的仿生撲翼飛行器具有成本低和靈活更強的特點,機械的壽命也很長,最終能有效解決鳥類啄食果實和影響航行安全的問題。
總體思路:
在外表上模擬鳥類天敵;在機體上搭載擴音器,輸入多種鳥類天敵的聲音,進而實現對鳥類視覺與聽覺的雙向驅趕。在此基礎上搭載攝像頭,對鳥類的動向進行監控,進而實現對進入安全范圍的鳥類的有效驅趕。
研究內容:
該項目主要的研究內容是進行仿生撲翼飛行器的設計,并使其具備驅鳥的功能。
研究方法:
在研究鳥類飛行動作的基礎上,設計與之前已有的撲翼機結構不同的新型仿生撲翼機,在利用MATLAB及ANSYS進行氣動力分析等理論分析后,確保了該撲翼機的可飛行性,我們設計了一級減速機構、在雙曲柄雙連桿的驅動結構的基礎上實現了撲翼機的飛行撲動,之后我們設計了單段式的撲翼結構和兩段式的撲翼結構,通過此兩種撲翼結構,均實現了撲翼機的飛行。
理論依據:
該項目基于鳥類的飛行,分析鳥類的運動方式和翅膀在飛行過程中的主動形變,從而分析出鳥類在撲動翅膀上升或下降過程中受到阻力的不同,建立實現升力的理論基礎。進而分析鳥類在升空后翅膀的不同運動方式,建立實現推動力的理論基礎。之后在分析了現有撲翼機的缺點的基礎上,設計更輕便,結構強度更高的仿生撲翼機結構。