微型仿生飞行器因其体积小、机动性强、隐蔽性好、噪声低、稳定性高以及在低雷诺数条件下的高气动效率等特点,已成为近年来科研领域的一大研究焦点。大约十年前,研究者提出的一种融合了仿生扑翼和旋翼飞行器特性的新型扑旋翼(Flapping Wing Rotor, FWR)结构,其可行性在过去几年中得到了验证。然而,FWR的升力裕度尚未达到携带任何有效载荷(如微型相机或小包装)的水平,这限制了其在实际应用中的广泛性。
为解决上述问题,温州大学机电工程学院陈思及其研究团队,开展了《俘能技术对可飞行扑旋翼系统气动效率的增强效应研究》,旨在探讨俘能装置和扭转角变化对FWR升力的影响,以期为FWR的载荷能力和应用范围提供新的见解。该研究成果已在工程技术领域知名期刊《SCIENCE CHINA Technological Sciences》上发表。
相关研究实验由升力测试系统、飞行系统、动作捕捉系统等组成。其中,CHINGMU(青瞳视觉)光学动捕系统可对FWR的物理运动进行精确的捕捉呈现,以保障实验数据的可靠有效性。该系统基于MC4000动捕相机和CMTracker软件,通过动捕相机捕捉机翼表面上6个荧光特征点的时变位置信息,再由CMTracker软件导出位置变化数据,进而通过计算得到机翼的扭转运动、旋转运动和拍动运动曲线。研究表明,10°~70°预设扭转角的选择和弹簧的应用都可以提高FWR的升力效率,这为进一步提高FWR的气动性能提供了两种可行的策略。

