留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

熊蜂用于控制飞行的气动力和力矩

吴江浩 孙茂

吴江浩, 孙茂. 熊蜂用于控制飞行的气动力和力矩[J]. 应用数学和力学, 2008, 29(3): 301-315.
引用本文: 吴江浩, 孙茂. 熊蜂用于控制飞行的气动力和力矩[J]. 应用数学和力学, 2008, 29(3): 301-315.
WU Jiang-hao, SUN Mao. Control of Flight Forces and Moments by the Flapping Wings of a Model Bumble-bee[J]. Applied Mathematics and Mechanics, 2008, 29(3): 301-315.
Citation: WU Jiang-hao, SUN Mao. Control of Flight Forces and Moments by the Flapping Wings of a Model Bumble-bee[J]. Applied Mathematics and Mechanics, 2008, 29(3): 301-315.

熊蜂用于控制飞行的气动力和力矩

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(10732030)
详细信息
    作者简介:

    吴江浩(1976- )男,辽宁抚顺人,副教授,博士(联系人.Tel/Fax:+86-10-82315237;E-mail:buaawjh@buaa.edu.cn).

  • 中图分类号: V211.3;Q66

Control of Flight Forces and Moments by the Flapping Wings of a Model Bumble-bee

  • 摘要: 采用计算流体力学方法研究熊蜂用于控制飞行的气动力和力矩.结果表明,悬停时,每1个翅膀运动参数主要控制1个或2个气动力和力矩.当左右翅运动学参数对称变化时,改变拍动幅角(或拍动频率)主要可使垂直力改变.改变平均拍动角主要可使俯仰力矩改变.改变拍动攻角,上拍和下拍攻角等值同向变化时,主要可使垂直力改变;等值反向变化时,主要可使水平力改变.改变转动模式,当翅膀前拍靠近昆虫腹部和后拍靠近昆虫背部的转动模式相同变化时,主要可使垂直力改变;当翅膀前拍靠近昆虫腹部和后拍靠近昆虫背部的转动模式相反变化时,主要可使水平力和俯仰力矩改变.改变转动时间对气动力和力矩几乎无影响.当左右翅运动学参数反对称变化时,改变拍动幅角(或拍动频率)主要可使滚转力矩改变.改变拍动攻角,上拍和下拍攻角等值同向变化时,主要可使滚转力矩改变;等值反向变化时,主要可使偏航力矩改变.改变转动模式,当翅膀前拍靠近昆虫腹部和后拍靠近昆虫背部的转动模式相同变化时,主要可使侧向力和滚转力矩改变;当翅膀前拍靠近昆虫腹部和后拍靠近昆虫背部的转动模式相反变化时,主要可使偏航力矩改变.改变翅膀运动参数可分别控制3个方向的力矩及垂直力.改变拍动角可以改变垂直力;改变拍动角的平均位置可以改变俯仰力矩;反对称改变左右翅的拍动攻角可以改变滚转力矩;反对称改变拍动起始时刻可以改变偏航力矩.通过对翅膀运动参数的适当调整熊蜂即可实现快速转弯飞行.
  • [1] Taylor G K. Mechanics and aerodynamics of insect flight control[J].Biol Rev,2001,76(4):449-471. doi: 10.1017/S1464793101005759
    [2] Taylor G K, Thomas A L R.Dynamic flight stability in the desert locust Schistocerca gregaria[J].J Exp Biol,2003,206(16):2803-2829. doi: 10.1242/jeb.00501
    [3] Sun M, Xiong Y. Dynamic flight stability of a hovering bumble-bee[J].J Exp Biol,2005,208(3):447-459. doi: 10.1242/jeb.01407
    [4] Dudley R, Ellington C P.Mechanics of forward flight in bumble-bees—Ⅰ Kinematics and morphology[J].J Exp Biol,1990,148(1):19-52.
    [5] Dudley R, Ellington C P. Mechanics of forward flight in bumble-bees—Ⅱ Quasi-steady lift and power requirements[J].J Exp Biol,1990,148(1):53-88.
    [6] Dickinson M H, Gtz K G.Unsteady aerodynamic performance of model wings at low Reynolds numbers[J].J Exp Biol,1993,174(1):45-64.
    [7] Ellington C P, Van den Berg C,Willmott A P,et al.Leading edge vortices in insect flight[J].Nature,1996,347(12):472-473.
    [8] Dickinson M H, Lehman F O, Sane S P. Wing rotation and the aerodynamic basis of insect flight[J].Science,1999,284(18):1954-1960. doi: 10.1126/science.284.5422.1954
    [9] Wang Z J. Two dimensional mechanism for insect hovering[J].Physical Rev Lett,2000,85(10):2216-2219. doi: 10.1103/PhysRevLett.85.2216
    [10] Sun M, Tang J.Unsteady aerodynamic force generation by a model fruit fly wing in flapping motion[J].J Exp Biol,2002,205(1):55-70.
    [11] Usherwood J R, Ellington C P. The aerodynamics of revolving wings—Ⅰ Model hawkmoth wings[J].J Exp Biol,2002,205(11):1547-1564.
    [12] Usherwood J R,Ellington C P. The aerodynamics of revolving wings—Ⅱ Propeller force coefficients from mayfly to quail[J].J Exp Biol,2002,205(11):1565-1576.
    [13] Sane S P, Dickinson M H. The control of flight force by a flapping wing: lift and drag production[J].J Exp Biol,2001,204(19): 2607-2626.
    [14] Wu J H, Sun M.Unsteady aerodynamic forces of a flapping wing[J].J Exp Biol,2004,207(8):1137-1150. doi: 10.1242/jeb.00868
    [15] Sun M, Wu J H.Aerodynamic force generation and power requirements in forward flight in a fruit fly with modeled wing motion[J].J Exp Biol,2003,206(17):3065-3083. doi: 10.1242/jeb.00517
    [16] Ellington C P.The aerodynamics of hovering insect flight—Ⅱ Morphological parameters[J].Phil Trans R Soc Lond B,1984,305(1122):17-40. doi: 10.1098/rstb.1984.0050
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  2823
  • HTML全文浏览量:  75
  • PDF下载量:  643
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2007-09-17
  • 修回日期:  2008-01-14
  • 刊出日期:  2008-03-15

目录

    /

    返回文章
    返回