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大赛作品详情
一种用于生物防治的仿生扑翼飞行器
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作品名称:一种用于生物防治的仿生扑翼飞行器
学校名称:烟台大学
参赛队伍:一种用于生物防治的仿生扑翼飞行器
参赛学生:孙龙 牟宗亮 李文鹏  
指导老师:许娜 张春萍  

详细说明

随着航天事业的发展,鸟类撞击飞行器出现的事故屡见不鲜。据统计,全世界每年大约会发生1万次以上的鸟击事件,造成经济损失约150亿美元。另一方面,鸟类在果园中同样产生了鸟害,鸟类啄食果实,直接影响了果品的产量和质量, 据统计,全国98%以上的果园遭受过鸟害,每年果林减产量30%以上,全国每年造成的直接经济损失高达17亿多元。目前存在的煤气炮和驱鸟药等驱鸟产品会对环境产生巨大的影响,并且会造成大量的排放。

针对这种现象,我们研制了该仿生扑翼飞行器。它是一种通过翅膀的拍打运动产生升力和推力的新型飞行器。该扑翼飞行器应用独特的曲柄连杆机构实现扑翼运动。在仿生的基础上实现驱赶鸟类的作用。与固定翼飞行器相比,它可同时将举升、悬停、推进等功能集中在一个扑翼系统中;与旋转翼飞行器相比,它的能量利用率更高,既可推进飞行,也可滑翔飞行,而且更灵活。与当前的其它驱鸟方法相比,我们的仿生扑翼飞行器具有成本低和灵活更强的特点,机械的寿命也很长,最终能有效解决鸟类啄食果实和影响航行安全的问题。

 

总体思路:

在外表上模拟鸟类天敌;在机体上搭载扩音器,输入多种鸟类天敌的声音,进而实现对鸟类视觉与听觉的双向驱赶。在此基础上搭载摄像头,对鸟类的动向进行监控,进而实现对进入安全范围的鸟类的有效驱赶。

 

研究内容:

该项目主要的研究内容是进行仿生扑翼飞行器的设计,并使其具备驱鸟的功能。

 

研究方法:

在研究鸟类飞行动作的基础上,设计与之前已有的扑翼机结构不同的新型仿生扑翼机,在利用MATLAB及ANSYS进行气动力分析等理论分析后,确保了该扑翼机的可飞行性,我们设计了一级减速机构、在双曲柄双连杆的驱动结构的基础上实现了扑翼机的飞行扑动,之后我们设计了单段式的扑翼结构和两段式的扑翼结构,通过此两种扑翼结构,均实现了扑翼机的飞行。

 

理论依据:

该项目基于鸟类的飞行,分析鸟类的运动方式和翅膀在飞行过程中的主动形变,从而分析出鸟类在扑动翅膀上升或下降过程中受到阻力的不同,建立实现升力的理论基础。进而分析鸟类在升空后翅膀的不同运动方式,建立实现推动力的理论基础。之后在分析了现有扑翼机的缺点的基础上,设计更轻便,结构强度更高的仿生扑翼机结构。

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