仿鸟扑翼飞行器关键技术综述

doi:10.7527/S1000-6893.2024.29984

综述

本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索

前一篇 |

仿鸟扑翼飞行器关键技术综述

薛栋¹^,², 朱紫文¹^,², 宋笔锋¹^,²()

^1.西北工业大学航空学院，西安 710072
^2.西北工业大学飞行器基础布局全国重点实验室，西安 710072

收稿日期:2023-12-15 修回日期:2024-01-24 接受日期:2024-01-30 出版日期:2024-02-20 发布日期:2024-02-07
通讯作者: 宋笔锋 E-mail:sbf@nwpu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(12272318);特色学科基础研究项目(G2022WD)

Key technologies of bird inspired flapping-wing micro aerial vehicles: Review

Dong XUE¹^,², Ziwen ZHU¹^,², Bifeng SONG¹^,²()

^1.School of Aeronautics，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 　710072，China
^2.National Key Laboratory of Aircraft Configuration Design，Northwestern Polytechnical University，Xi’an 　710072，China

Received:2023-12-15 Revised:2024-01-24 Accepted:2024-01-30 Online:2024-02-20 Published:2024-02-07
Contact: Bifeng SONG E-mail:sbf@nwpu.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China(12272318);ND Basic Research Funds(G2022WD)

摘要/Abstract

摘要：

仿鸟扑翼飞行器（BIFMAVs）在飞行效率、隐身性和机动性上有巨大发展潜力，是一种具有较高研究价值和应用前景的微型飞行器。本文主要回顾了近20年来BIFMAVs的研究发展历程，对其总体设计方法、气动分析方法、驱动系统关键技术和飞行动力学与控制关键技术的研究现状进行了总结与分析，并指出了各项技术的特点、发展趋势和面临的挑战，最后提出了对BIFMAVs未来发展方向的展望。对仿鸟扑翼飞行器关键技术研究现状和发展方向的综合评述可为后续从事该方面的研究人员提供参考和借鉴。

关键词: 仿鸟扑翼飞行器（BIFMAVs）, 总体设计, 驱动系统, 多体动力学, 控制系统

Abstract:

Bird Inspired Flapping-wing Micro Aerial Vehicles （BIFMAVs） have great development potential in terms of flight efficiency， stealth， and maneuverability， exhibiting high research value and application prospects. This article mainly reviews the research and development progress of BIFMAVs over the past 20 years， summarizing and analyzing the current state of research on their overall design methods， aerodynamic analysis methods， and key technologies of the driven system and the flight dynamics and control. The characteristics and developmental trends of， and the challenges faced by each technology are presented， and the prospects for the future development direction of BIFMAVs are ultimately proposed. By providing a comprehensive review of the current state of research and development direction of key technologies for BIFMAVs， it can serve as a reference for subsequent researchers working in this field.

Key words: Bird Inspired Flapping-wing Micro Aerial Vehicles (BIFMAVs), conceptual design, driven mechanism, multi-body dynamics, control system

中图分类号:

V276

薛栋, 朱紫文, 宋笔锋. 仿鸟扑翼飞行器关键技术综述[J]. 航空学报, 2024, 45(17): 529984-529984.

Dong XUE, Ziwen ZHU, Bifeng SONG. Key technologies of bird inspired flapping-wing micro aerial vehicles: Review[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2024, 45(17): 529984-529984.

图/表 47

图 1

表1

图 2

图 3

图 4

图 5

图 6

图 7

图 8

图 9

图 10

图 11

图 12

图 13

图 14

图 15

图 16

图 17

图 18

图 19

图 20

图 21

图 22

图 23

图 24

图 25

图 26

图 27

图 28

图 29

图 30

图 31

图 32

图 33

图 34

图 35

图 36

表2

图 37

图 38

表3

图 39

图 40

图 41

图 42

图 43

图 44

参考文献 201

1	SHYY W， AONO H， KANG C K， et al. An introduction to flapping wing aerodynamics［M］. New York： Cambridge University Press， 2013.
2	SHYY W， AONO H， CHIMAKURTHI S K， et al. Recent progress in flapping wing aerodynamics and aeroelasticity［J］. Progress in Aerospace Sciences， 2010， 46（7）： 284-327.
3	BAYIZ Y， GHANAATPISHE M， FATHY H， et al. Hovering efficiency comparison of rotary and flapping flight for rigid rectangular wings via dimensionless multi-objective optimization［J］. Bioinspiration & Biomimetics， 2018， 13（4）： 046002.
4	GERDES J， HOLNESS A， PEREZ-ROSADO A， et al. Robo Raven： A flapping-wing air vehicle with highly compliant and independently controlled wings［J］. Soft Robotics， 2014， 1（4）： 275-288.
5	SEND W， FISCHER M， JEBENS K， et al. Artificial hinged-wing bird with active torsion and partially linear kinematics［C］∥Proceedings of the 28th International Congress of the Aeronautical Sciences. Brisbane： The International Council of the Aeronautical Sciences， 2012： 1148-1157.
6	郑祥明. 微型飞行器非线性飞行动力学与智能控制研究［D］. 南京：南京航空航天大学， 2008.
	ZHENG X M. Research on nonlinear flight dynamics and intelligent flight control of micro air vehicles［D］. Nanjing： Nanjing University of Aeronautics and Astronautics， 2008 （in Chinese）.
7	YANG W Q， SONG B F， SONG W P， et al. The effects of span-wise and chord-wise flexibility on the aerodynamic performance of micro flapping-wing［J］. Chinese Science Bulletin， 2012， 57（22）： 2887-2897.
8	YANG W Q， WANG L G， SONG B F. Dove： A biomimetic flapping-wing micro air vehicle［J］. International Journal of Micro Air Vehicles， 2018， 10（1）： 70-84.
9	姜洪利. 两段式扑翼飞行器结构设计与仿真分析［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2017.
	JIANG H L. Structural design and simulation analysis of a two-section flapping wing air vehicle［D］.Harbin： Harbin Institute of Technology， 2017 （in Chinese）.
10	张兵. 大型仿生扑翼飞行器飞行控制方法研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2017.
	ZHANG B. The method of the flight control of large bionic flapping wing air craft［D］. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2017 （in Chinese）.
11	袁杰. 微型扑翼柔性翅翼变形及其气动力特性实验研究［D］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学， 2019.
	YUAN J. Experimental study on flexible wings deformation and aerodynamic characteristics of micro flapping wings［D］. Harbin： Harbin Institute of Technology， 2019 （in Chinese）.
12	PAN E Z， XU H， YUAN H， et al. HIT-Hawk and HIT-Phoenix： Two kinds of flapping-wing flying robotic birds with wingspans beyond 2 meters［J］. Biomimetic Intelligence and Robotics， 2021， 1： 100002.
13	XU W F， PAN E Z， LIU J T， et al. Flight control of a large-scale flapping-wing flying robotic bird： System development and flight experiment［J］. Chinese Journal of Aeronautics， 2022， 35（2）： 235-249.
14	贺威，刘上平，黄海丰，等. 独立驱动的仿鸟扑翼飞行机器人的系统设计与实验［J］. 控制理论与应用， 2022， 39（1）： 12-22.
	HE W， LIU S P， HUANG H F， et al. System design and experiment of an independently driven bird-like flapping-wing robot［J］. Control Theory and Technology， 2022， 39（1）： 12-22 （in Chinese）.
15	FU Q， WANG X Q， ZOU Y， et al. A miniature video stabilization system for flapping-wing aerial vehicles［J］. Guidance， Navigation and Control， 2022， 2（1）： 2250001.
16	HUANG H F， HE W， WANG J B， et al. An all servo-driven bird-like flapping-wing aerial robot capable of autonomous flight［J］. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics， 2022， 27（6）： 5484-5494.
17	ZUFFEREY R， TORMO-BARBERO J， GUZMÁN M M， et al. Design of the high-payload flapping wing robot E-Flap［J］. IEEE Robotics and Automation Letters， 2021， 6（2）： 3097-3104.
18	中国日报陕西记者站. 3小时5分30 秒！西工大仿生飞行器再破自己创造的世界纪录！［EB/OL］. （2023-10-06）［2023-12-01］. .
	China Daily Shaanxi Reporter Station. 3 hours， 5 minutes， and 30 seconds！ Northwestern Polytechnical University’s biomimetic aircraft breaks its own world record once again！［EB/OL］. （2023-10-06）［2023-12-01］. （in Chinese）.
19	昂海松. 微型飞行器的设计原则和策略［J］. 航空学报， 2016， 37（1）： 69-80.
	ANG H S. Design principles and strategies of micro air vehicle［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2016， 37（1）： 69-80 （in Chinese）.
20	SHYY W， BERG M， LJUNGQVIST D. Flapping and flexible wings for biological and micro air vehicles［J］. Progress in Aerospace Sciences， 1999， 35（5）： 455-505.
21	GERDES J W， GUPTA S K， WILKERSON S A. A review of bird-inspired flapping wing miniature air vehicle designs［J］. Journal of Mechanisms and Robotics， 2012， 4（2）： 21003.
22	王利光. 微型扑翼飞行器系统设计与原理样机研究［D］. 西安：西北工业大学， 2013.
	WANG L G. Research on the system design and development approach for biomimetic flapping-wing micro air vehicle［D］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University， 2013 （in Chinese）.
23	CHIN D D， LENTINK D. Flapping wing aerodynamics： From insects to vertebrates［J］. Journal of Experimental Biology， 2016， 219（7）： 920-932.
24	薛栋，宋笔锋，宋文萍，等. 仿鸟型扑翼飞行器气动/结构/飞行力学耦合研究进展［J］. 空气动力学学报， 2018， 36（1）： 88-97.
	XUE D， SONG B F， SONG W P， et al. Advances in coupling aeroelasticity and flight dynamics of bird inspired FMAV［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2018， 36（1）： 88-97 （in Chinese）.
25	GREENEWALT C H. Dimensional relationships for flying animals［J］. Miscellaneous Publications， 1962， 144： 1-46.
26	TAYLOR G K， NUDDS R L， THOMAS A L R. Flying and swimming animals cruise at a Strouhal number tuned for high power efficiency［J］. Nature， 2003， 425： 707-711.
27	LENTINK D， DICKINSON M H. Rotational accelerations stabilize leading edge vortices on revolving fly wings［J］. Journal of Experimental Biology， 2009， 212（16）： 2705-2719.
28	LEHMANN F O. The mechanisms of lift enhancement in insect flight［J］. Naturwissenschaften， 2004， 91（3）： 101-122.
29	SANE S P. The aerodynamics of insect flight［J］. Journal of Experimental Biology， 2003， 206（23）： 4191-4208.
30	SANE S P， DICKINSON M H. The control of flight force by a flapping wing： Lift and drag production［J］. Journal of Experimental Biology， 2001， 204（15）： 2607-2626.
31	ELLINGTON C P， VAN DEN BERG C， WILLMOTT A P， et al. Leading-edge vortices in insect flight［J］. Nature， 1996， 384： 626-630.
32	DICKINSON M H， LEHMANN F O， SANE S P. Wing rotation and the aerodynamic basis of insect flight［J］. Science， 1999， 284（5422）： 1954-1960.
33	KRUYT J W， VAN HEIJST G F， ALTSHULER D L， et al. Power reduction and the radial limit of stall delay in revolving wings of different aspect ratio［J］. Journal of the Royal Society， Interface， 2015， 12（105）： 20150051.
34	LEHMANN F O M. The control of wing kinematics and flight forces in fruit flies （Drosophila spp.）［J］. Journal of Experimental Biology， 1998， 201（3）： 385-401.
35	SUN M， TANG J. Lift and power requirements of hovering flight in Drosophila virilis［J］. Journal of Experimental Biology， 2002， 205（16）： 2413-2427.
36	WILLMOTT A， ELLINGTON C， THOMAS A. Flow visualization and unsteady aerodynamics in the flight of the hawkmoth， manduca sexta［J］. Philosophical Transactions of the Royal Society B， 1997， 352： 303-316.
37	LIU H， ELLINGTON C， KAWACHI K， et al. A computational fluid dynamic study of hawkmoth hovering［J］. Journal of Experimental Biology， 1998， 201（4）： 461-477.
38	WANG J K， SUN M. A computational study of the aerodynamics and forewing-hindwing interaction of a model dragonfly in forward flight［J］. Journal of Experimental Biology， 2005， 208（19）： 3785-3804.
39	BOMPHREY R J， TAYLOR G K， THOMAS A L R. Smoke visualization of free-flying bumblebees indicates independent leading-edge vortices on each wing pair［J］. Experiments in Fluids， 2009， 46（5）： 811-821.
40	SHYY W. Aerodynamics of low Reynolds number flyers［M］. Cambridge： Cambridge University Press， 2008.
41	PENNYCUICK C J. Animal flight［M］. London： Edward Arnold （Publishers） Limited， 1972.
42	NORBERG U M. Vertebrate flight［M］. Berlin， Heidelberg： Springer Verlag， 1990.
43	SPEDDING G R， ROSÉN M， HEDENSTRÖM A. A family of vortex wakes generated by a thrush nightingale in free flight in a wind tunnel over its entire natural range of flight speeds［J］. Journal of Experimental Biology， 2003， 206（14）： 2313-2344.
44	HEDENSTRÖM A， ROSÉN M， SPEDDING G R. Vortex wakes generated by Robins Erithacus rubecula during free flight in a wind tunnel［J］. Journal of the Royal Society， Interface， 2006， 3（7）： 263-276.
45	HENNINGSSON P， SPEDDING G R， HEDENSTRÖM A. Vortex wake and flight kinematics of a swift in cruising flight in a wind tunnel［J］. Journal of Experimental Biology， 2008， 211： 717-730.
46	HENNINGSSON P， MUIJRES F T， HEDENSTRÖM A. Time-resolved vortex wake of a common swift flying over a range of flight speeds［J］. Journal of the Royal Society， Interface， 2011， 8（59）： 807-816.
47	JOHANSSON L C， HEDENSTRÖM A. The vortex wake of blackcaps （Sylvia atricapilla L.） measured using high-speed digital particle image velocimetry （DPIV）［J］. Journal of Experimental Biology， 2009， 212： 3365-3376.
48	MUIJRES F T， JOHANSSON L C， HEDENSTRÖM A. Leading edge vortex in a slow-flying passerine［J］. Biology Letters， 2012， 8（4）： 554-557.
49	MUIJRES F T， BOWLIN M S， JOHANSSON L C， et al. Vortex wake， downwash distribution， aerodynamic performance and wingbeat kinematics in slow-flying pied flycatchers［J］. Journal of the Royal Society， Interface， 2012， 9（67）： 292-303.
50	VIDELER J J， STAMHUIS E J， POVEL G D E. Leading-edge vortex lifts swifts［J］. Science， 2004， 306（5703）： 1960-1962.
51	WARRICK D R， TOBALSKE B W， POWERS D R. Aerodynamics of the hovering hummingbird［J］. Nature， 2005， 435： 1094-1097.
52	HEDENSTRÖM A， MUIJRES F T， VON BUSSE R， et al. High-speed stereo DPIV measurement of wakes of two bat species flying freely in a wind tunnel［J］. Experiments in Fluids， 2009， 46（5）： 923-932.
53	MUIR R E， ARREDONDO-GALEANA A， VIOLA I M. The leading-edge vortex of swift wing-shaped delta wings［J］. Royal Society Open Science， 2017， 4（8）： 170077.
54	HUBEL T Y， RISKIN D K， SWARTZ S M， et al. Wake structure and wing kinematics： The flight of the lesser dog-faced fruit bat， Cynopterus brachyotis［J］. Journal of Experimental Biology， 2010， 213（20）： 3427-3440.
55	宋笔锋，稂鑫雨，薛栋，等. 鸟翼空气动力学机理的研究现状和进展综述［J］. 中国科学：技术科学， 2022， 52（6）： 893-910.
	SONG B F， LANG X Y， XUE D， et al. A review of the research status and progress on the aerodynamic mechanism of bird wings［J］. Scientia Sinica （Technologica）， 2022， 52（6）： 893-910 （in Chinese）.
56	LEE Y J， LUA K B， LIM T T， et al. A quasi-steady aerodynamic model for flapping flight with improved adaptability［J］. Bioinspiration & Biomimetics， 2016， 11（3）： 036005.
57	ANSARI S A， ŻBIKOWSKI R， KNOWLES K. Aerodynamic modelling of insect-like flapping flight for micro air vehicles［J］. Progress in Aerospace Sciences， 2006， 42（2）： 129-172.
58	BERMAN G J， WANG Z J. Energy-minimizing kinematics in hovering insect flight［J］. Journal of Fluid Mechanics， 2007， 582： 153.
59	ANDERSEN A， PESAVENTO U， WANG Z J. Unsteady aerodynamics of fluttering and tumbling plates［J］. Journal of Fluid Mechanics， 2005， 541： 65-90.
60	DICKSON W B， STRAW A D， DICKINSON M H. Integrative model of drosophila flight［J］. AIAA Journal， 2008， 46（9）： 2150-2164.
61	KHAN Z A， AGRAWAL S K. Optimal hovering kinematics of flapping wings for micro air vehicles［J］. AIAA Journal， 2011， 49（2）： 257-268.
62	RANKINE W J. On the mechanical principles of the action of propellers［J］. Transactions of the Institution of Naval Architects， 1865， 6： 13-39.
63	FROUDE R E. On the part played in propulsion by differences of fluid pressure［J］. Transactions of the Institution of Naval Architects， 1889， 30： 390-409.
64	ELLINGTON C. The aerodynamics of hovering insect flight. V. A vortex theory［J］. Philosophical Transactions of the Royal Society B， 1984， 305： 115-144.
65	WILLMOT A P， ELLINGTON C P. The mechanics of flight in the hawkmoth Manduca sexta II： Aerodynamic consequences of kinematic and morphological variation［J］. The Journal of Experimental Biology， 1997， 200（21）： 2723–2745.
66	SUNADA S， ELLINGTON C P. A new method for explaining the generation of aerodynamic forces in flapping flight［J］. Mathematical Methods in the Applied Sciences， 2001， 24（17-18）： 1377-1386.
67	MUIJRES F T， SPEDDING G R， WINTER Y， et al. Actuator disk model and span efficiency of flapping flight in bats based on time-resolved PIV measurements［J］. Experiments in Fluids， 2011， 51（2）： 511-525.
68	SUN X H， ZHAO L F， JIAO Z X. Analyses and simulations of propulsion mechanisms for flapping wings with the extension of undulate propulsion theory［C］∥2016 IEEE Chinese Guidance， Navigation and Control Conference （CGNCC）. Piscataway： IEEE Press， 2016： 1794-1799.
69	MUIJRES F T， JOHANSSON L C， BARFIELD R， et al. Leading-edge vortex improves lift in slow-flying bats［J］. Science， 2008， 319（5867）： 1250-1253.
70	MINOTTI F O. Determination of the instantaneous forces on flapping wings from a localized fluid velocity field［J］. Physics of Fluids， 2011， 23（11）： 111902.
71	BOMPHREY R J. Advances in animal flight aerodynamics through flow measurement［J］. Evolutionary Biology， 2012， 39（1）： 1-11.
72	WANG S Z， ZHANG X， HE G W， et al. On applicability of the Kutta-Joukowski theorem to low-Reynolds-number unsteady flows［C］∥51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. Reston： AIAA， 2013.
73	AHMADI A R， WIDNALL S E. Unsteady lifting-line theory with applications［C］∥AIAA Aerospace Sciences Meeting. Reston： AIAA， 1982： 11-14.
74	ARCHER R D， SAPUPPO J， BETTERIDGE D S. Propulsion characteristics of flapping wings［J］. The Aeronautical Journal， 1979， 83（825）： 355-371.
75	BETTERIDGE D S， ARCHER R D. A study of the mechanics of flapping wings［J］. Aeronautical Quarterly， 1974， 25（2）： 129-142.
76	PHLIPS P J， EAST R A， PRATT N H. An unsteady lifting line theory of flapping wings with application to the forward flight of birds［J］. Journal of Fluid Mechanics， 1981， 112（-1）： 97.
77	SMITH M， WILKIN P， WILLIAMS M. The advantages of an unsteady panel method in modelling the aerodynamic forces on rigid flapping wings［J］. Journal of Experimental Biology， 1996， 199（5）：1073-1083.
78	NGUYEN A T， HAN J. Wing flexibility effects on the flight performance of an insect-like flapping-wing micro-air vehicle［J］. Aerospace Science and Technologys， 2018， 79： 468-481.
79	LONG L N， FRITZ T E. Object-oriented unsteady vortex lattice method for flapping flight［J］. Journal of Aircraft， 2004， 41（6）： 1275-1290.
80	STANFORD B， BERAN P. Analytical sensitivity analysis of an unsteady vortex lattice method for flapping wing optimization［J］. Journal of Aircraft， 2010， 47（2）： 647-662.
81	GHOMMEM M， COLLIER N， NIEMI A H， et al. On the shape optimization of flapping wings and their performance analysis［J］. Aerospace Science and Technology， 2014， 32（1）： 274-292.
82	GHOMMEM M， HAJJ M R， MOOK D T， et al. Global optimization of actively morphing flapping wings［J］. Journal of Fluids and Structures， 2012， 33： 210-228.
83	SVANBERG K. The method of moving asymptotes—A new method for structural optimization［J］. International Journal for Numerical Methods in Engineering， 1987， 24（2）： 359-373.
84	SVANBERG K. A class of globally convergent optimization methods based on conservative convex separable approximations［J］. SIAM Journal on Optimization， 2002， 12（2）： 555-573.
85	TAHA H E， HAJJ M R， NAYFEH A H. Flight dynamics and control of flapping-wing MAVs： A review［J］. Nonlinear Dynamics， 2012， 70（2）： 907-939.
86	THEODORSEN T. General theory of aerodynamic instability and the mechanism of flutter［M］. 1935.
87	PETERS D A. Two-dimensional incompressible unsteady airfoil theory—An overview［J］. Journal of Fluids and Structures， 2008， 24（3）： 295-312.
88	PETERS D A， JOHNSON M J. Finite-state airloads for deformable airfoils on fixed and rotating wings［C］∥ASME Winter Annual Meeting， Aeroelasticity and Fluid/Structures Interaction Problems. New York： ASME International， 1994： 44.
89	PETERS D A， KARUNAMOORTHY S， CAO W. Finite state induced flow models. I—Two-dimensional thin airfoil［J］. Journal of Aircraft， 1995， 32（2）： 313-322.
90	JONES R T. Operational treatment of the nonuniform-lift theory in airplane dynamics： NACA 667［R］. Washington， D.C.： NACA， 1938.
91	JONES R T. The unsteady lift of a finite wing： NACA 682［R］. Washington， D.C.： NACA， 1939.
92	JONES R T. The unsteady lift of a wing of finite aspect ratio： NACA 681［R］. Washington， D.C.： NACA， 1940.
93	REISSNER E. Effect of finite span on the airload distributions for oscillating wings I： Aerodynamic theory of oscillating wings of finite span： NACA 1194［R］. Washington， D.C.： NACA， 1947.
94	REISSNER E， STEVENS J E. Effect of finite span on the airload distributions for oscillating wings. Ⅱ—Methods of calculation and examples of application： NACA 1195［R］. Washington， D.C.： NACA， 1947.
95	DICKINSON M H， GÖTZ K G. Unsteady aerodynamic performance of model wings at low Reynolds numbers［J］. Journal of Experimental Biology， 1993， 174（1）： 45-64.
96	DICKSON W B， DICKINSON M H. The effect of advance ratio on the aerodynamics of revolving wings［J］. Journal of Experimental Biology， 2004， 207（24）： 4269-4281.
97	SANE S P， DICKINSON M H. The aerodynamic effects of wing rotation and a revised quasi-steady model of flapping flight［J］. Journal of Experimental Biology， 2002， 205（8）： 1087-1096.
98	ANDERSEN A， PESAVENTO U， WANG Z J. Analysis of transitions between fluttering， tumbling and steady descent of falling cards［J］. Journal of Fluid Mechanics， 2005， 541： 91-104.
99	PESAVENTO U， WANG Z J. Falling paper： Navier-Stokes solutions， model of fluid forces， and center of mass elevation［J］. Physical Review Letters， 2004， 93（14）： 144501.
100	HEATHCOTE S， GURSUL I. Flexible flapping airfoil propulsion at low Reynolds numbers［J］. AIAA Journal， 2007， 45（5）： 1066-1079.
101	付强，张祥，赵民，等. 仿生扑翼飞行器风洞实验研究进展［J］. 工程科学学报， 2022， 44（4）： 767-779.
	FU Q， ZHANG X， ZHAO M， et al. Research progress on the wind tunnel experiment of a bionic flapping-wing aerial vehicle［J］. Chinese Journal of Engineering， 2022， 44（4）： 767-779 （in Chinese）.
102	MAYBURY W J， LEHMANN F O. The fluid dynamics of flight control by kinematic phase lag variation between two robotic insect wings［J］. Journal of Experimental Biology， 2004， 207（26）： 4707-4726.
103	WU P， IFJU P， STANFORD B， et al. A multidisciplinary experimental study of flapping wing aeroelasticity in thrust production［C］∥The Proceedings of the 50th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures， Structural Dynamics， and Materials Conference. Reston： AIAA， 2009.
104	WU P， IFJU P. Experimental methodology for flapping wing structure optimization in hovering flight of micro air vehicles［C］∥The Proceedings of the 51st AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures， Structural Dynamics， and Materials Conference. Reston： AIAA， 2010.
105	CHAUDHURI A， HAFTKA R T， IFJU P， et al. Experimental flapping wing optimization and uncertainty quantification using limited samples［J］. Structural and Multidisciplinary Optimization， 2015， 51（4）： 957-970.
106	KATZMAYR R. Effect of periodic changes of angle of attack on behavior of airfoils［M］. Washington， D.C.： National Advisory Committee for Aeronautics， 1922.
107	KNOLLER R. Die gesetze des luftwider standes［J］. Flug und Motortechnik （Wien）， 1909， 3（21）： 1-7.
	KNOLLER R. The laws of air resistance［J］. Flight and Engine Technology （Vienna）， 1909， 3（21）： 1-7 （in German）.
108	VON KARMAN T， BURGERS J M. Aerodynamic theory［M］. Berlin： Springer， 1934.
109	BRATT J B. Flow patterns in the wake of an oscillating airfoil： R&M-2773［R］. London： Aeronautical Research Council R&M， 1953.
110	邵立民，宋笔锋，熊超，等. 微型扑翼飞行器风洞试验初步研究［J］. 航空学报， 2007， 28（2）： 275-280.
	SHAO L M， SONG B F， XIONG C， et al. Experimental investigation of flapping-wing MAV in wind tunnel［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2007， 28（2）： 275-280 （in Chinese）.
111	ANG H S， ZENG R， DUAN W B， et al. Aerodynamic experimental investigation for mechanism of lift and thrust of flexible flapping-wing MAV［J］. Journal of Aerospace Power， 2007， 22（11）： 1838-1845.
112	王利光. 微型扑翼飞行器动力系统设计与优化［D］. 西安：西北工业大学， 2008.
	WANG L G. Design and optimization for the propulsion system of the flapping wing micro air vehicle［D］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University， 2008 （in Chinese）.
113	WANG L G， SONG B F， YANG W Q， et al. Experimental characterization of a flexible membrane flapping-wing in forward flight［C］∥The Proceedings of the 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences， 2014.
114	YANG W Q， SONG B F， SONG W P， et al. Aerodynamic research of flexible flapping wing by combining DIC and CFD approaches［C］∥The Proceedings of the 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences， 2014.
115	FU P， SONG B F， WANG L G. An experimental study on the influence of passive deformation to lift and thrust generation in flexible flapping wing［C］∥The Proceedings of the 29th Congress of the International Council of the Aeronautical Sciences， 2014.
116	吴涛. 仿鸟扑翼多自由度运动的气动机理及气动优化设计［D］. 西安：西北工业大学， 2022.
	Wu T. Aerodynamic mechanism and aerodynamic design optimization of bird-like flapping wing with multi-degree-of-freedom flapping motion［D］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University， 2022 （in Chinese）.
117	VEST M S， KATZ J. Unsteady aerodynamic model of flapping wings［J］. AIAA Journal， 1996， 34（7）： 1435-1440.
118	ZHU Q. Numerical simulation of a flapping foil with chordwise or spanwise flexibility［J］. AIAA Journal， 2007， 45（10）： 2448-2457.
119	KIM D K， LEE J S， LEE J Y， et al. An aeroelastic analysis of a flexible flapping wing using modified strip theory［C］∥The Proceedings of Active and Passive Smart Structures and Integrated Systems. Bellingham： SPIE， 2008： 6928.
120	UNGER R， HAUPT M C， HORST P， et al. Structural design and aeroelastic analysis of an oscillating airfoil for flapping wing propulsion［C］∥46th AIAA Aerospace Sciences Meeting and Exhibit. Reston： AIAA， 2008.
121	BROERING T M， LIAN Y， HENSHAW W. Numerical investigation of energy extraction in a tandem flapping wing configuration［J］. AIAA Journal， 2012， 50（11）： 2295-2307.
122	WANG L， TIAN F B. Numerical study of flexible flapping wings with an immersed boundary method： Fluid-structure-acoustics interaction［J］. Journal of Fluids and Structures， 2019， 90： 396-409.
123	曾锐，昂海松. 仿鸟复合振动的扑翼气动分析［J］. 南京航空航天大学学报， 2003， 35（1）： 6-12.
	ZENG R， ANG H S. Aerodynamic computation of flapping-wing simulating bird wings［J］. Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics， 2003， 35（1）： 6-12 （in Chinese）.
124	曾锐，昂海松，梅源，等. 扑翼柔性及其对气动特性的影响［J］. 计算力学学报， 2005， 22（6）： 750-754.
	ZENG R， ANG H S， MEI Y， et al. Flexibility of flapping wing and its effect on aerodynamic characteristic［J］. Chinese Journal of Computational Mechanics， 2005， 22（6）： 750-754 （in Chinese）.
125	DENG S H， PERCIN M， VAN OUDHEUSDEN B W， et al. Numerical simulation of a flexible X-wing flapping-wing micro air vehicle［J］. AIAA Journal， 2017， 55（7）： 2295-2306.
126	龚凯. 有限翼展扑动翼的欧拉方程数值模拟［D］. 西安：西北工业大学， 2003.
	GONG K. Numerical simulation of finite span flapping wing by euler equations［D］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University， 2003 （in Chinese）.
127	杨淑利，宋文萍，宋笔锋，等. 微型扑翼飞行器机翼气动特性研究［J］. 西北工业大学学报， 2006， 24（6）： 768-773.
	YANG S L， SONG W P， SONG B F， et al. Achieving reliability and validity of predicted aerodynamic performance of flapping wings for micro air vehicle （MAV）［J］. Journal of Northwestern Polytechnical University， 2006， 24（6）： 768-773 （in Chinese）.
128	何飞. 微型飞行器柔性翼气动及抗风特性研究［D］. 西安：西北工业大学， 2007.
	HE F. Aerodynamics and anti-gust research of flexible-wing MAV［D］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University， 2007 （in Chinese）.
129	谢辉，宋文萍，宋笔锋. 微型扑翼绕流的N-S方程数值模拟［J］. 西北工业大学学报， 2008， 26（1）： 104-109.
	XIE H， SONG W P， SONG B F. Numerical solution of Navier-Stokes equations for flow over a flapping wing［J］. Journal of Northwestern Polytechnical University， 2008， 26（1）： 104-109 （in Chinese）.
130	杨文青，宋笔锋，宋文萍. N-S方程数值研究翼型对微型扑翼气动特性的影响［J］. 计算力学学报， 2011， 28（2）： 214-220.
	YANG W Q， SONG B F， SONG W P. The effect of airfoil to aerodynamics characteristics of flapping wing by numerical simulation on Navier-Stokes equations［J］. Chinese Journal of Computational Mechanics， 2011， 28（2）： 214-220 （in Chinese）.
131	杨文青，宋笔锋，宋文萍，等. 微型扑翼低雷诺数绕流气动特性研究［J］. 空气动力学学报， 2011， 29（1）： 32-38.
	YANG W Q， SONG B F， SONG W P， et al. Aerodynamic performance research of micro flapping-wing in low Reynolds number flow［J］. Acta Aerodynamica Sinica， 2011， 29（1）： 32-38 （in Chinese）.
132	杨文青，宋笔锋，宋文萍. 高效确定重叠网格对应关系的距离减缩法及其应用［J］. 航空学报， 2009， 30（2）： 205-212.
	YANG W Q， SONG B F， SONG W P. Distance decreasing method for confirming corresponding cells of overset grids and its application［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2009， 30（2）： 205-212 （in Chinese）.
133	陈利丽. 微型扑翼气动结构耦合计算及优化设计研究［D］. 西安：西北工业大学， 2013.
	CHEN L L. Aeroelastic analysis and optimization of flapping wing micro air vehicle by numerical simulation［D］. Xi’an： Northwestern Polytechnical University， 2013 （in Chinese）.
134	YANG X W， SONG B F， YANG W Q， et al. Study of aerodynamic and inertial forces of a dovelike flapping-wing MAV by combining experimental and numerical methods［J］. Chinese Journal of Aeronautics， 2022， 35（6）： 63-76.
135	GUO Y Y， YANG W Q， DONG Y B， et al. Numerical investigation of an insect-scale flexible wing with a small amplitude flapping kinematics［J］. Physics of Fluids， 2022， 34： 081903.
136	LIU D， CHENG J A， SONG B F， et al. Numerical investigation of non-planarity and relative motion for bionic slotted wings［J］. AIP Advances， 2023， 13（8）： 085322.
137	WU P. Experimental characterization， design， analysis and optimization of flexible flapping wings for micro air vehicles［D］. Gainesville： University of Florida， 2010.
138	STEWART E C. Shape and structural optimization of flapping wings［D］. Blacksburg： Virginia Polytechnic Institute and State University， 2013.
139	STANFORD B， IFJU P. Multi-objective topology optimization of wing skeletons for aeroelastic membrane structures［J］. International Journal of Micro Air Vehicles， 2009， 1（1）： 51-69.
140	TORRES G， MUELLER T. Low aspect ratio aerodynamics at low Reynolds numbers［J］. AIAA Journal， 2004， 42（5）： 865-873.
141	SINGH S， ZUBER M， HAMIDON M N， et al. Classification of actuation mechanism designs with structural block diagrams for flapping-wing drones： A comprehensive review［J］. Progress in Aerospace Sciences， 2022， 132： 100833.
142	YANG L J， HSU C K， HO J Y， et al. Flapping wings with PVDF sensors to modify the aerodynamic forces of a micro aerial vehicle［J］. Sensors and Actuators， A： Physical， 2007， 139（1-2）： 95-103.
143	YANG L J， HSU C K， HAN H C， et al. Light flapping micro aerial vehicle using electrical-discharge wire-cutting technique［J］. Journal of Aircraft， 2009， 46（6）： 1866-1874.
144	YANG L J， KAO C Y， HUANG C K. Development of flapping ornithopters by precision injection molding［J］. Applied Mechanics and Materials， 2012， 163： 125-132.
145	HSIAO F Y， YANG L J， LIN S H， et al. Autopilots for ultra lightweight robotic birds： Automatic altitude control and system integration of a sub-10 g weight flapping-wing micro air vehicle［J］. IEEE Control Systems Magazine， 2012， 32（5）： 35-48.
146	YANG L J. The micro-air-vehicle golden snitch and its figure-of-8 flapping［J］. Journal of Applied Science and Engineering， 2012， 15（3）： 197-212.
147	KARÁSEK M， MUIJRES F T， WAGTER C D， et al. A tailless aerial robotic flapper reveals that flies use torque coupling in rapid banked turns［J］. Science， 2018， 361（6407）： 1089-1094.
148	TAY W B， VAN OUDHEUSDEN B W， BIJL H. Numerical simulation of a flapping four-wing micro-aerial vehicle［J］. Journal of Fluids and Structures， 2015， 55： 237-261.
149	BEJGEROWSKI W， GERDES J W， GUPTA S K， et al. Design and fabrication of miniature compliant hinges for multi-material compliant mechanisms［J］. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology， 2011， 57（5）： 437-452.
150	JI B， ZHU Q L， GUO S J， et al. Design and experiment of a bionic flapping wing mechanism with flapping-twist-swing motion based on a single rotation［J］. AIP Advances， 2020， 10（6）： 065018.
151	YOON S， KANG L H， JO S. Development of air vehicle with active flapping and twisting of wing［J］. Journal of Bionic Engineering， 2011， 8（1）： 1-9.
152	GONG D H， LEE D W， SHIN S J， et al. String-based flapping mechanism and modularized trailing edge control system for insect-type FWMAV［J］. International Journal of Micro Air Vehicles， 2019， 11： 1756829319842547.
153	CHEN L， ZHANG Y L， WU J H. Study on lift enhancement of a flapping rotary wing by a bore-hole design［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers， Part G： Journal of Aerospace Engineering， 2018， 232（7）： 095441001668892.
154	MADANGOPAL R， KHAN Z A， AGRAWAL S K. Biologically inspired design of small flapping wing air vehicles using four-bar mechanisms and quasi-steady aerodynamics［J］. Journal of Mechanical Design， 2005， 127（4）： 809-816.
155	LANE P， THRONEBERRY G， FERNANDEZ I， et al. Towards bio-inspiration， development， and manufacturing of a flapping-wing micro air vehicle［J］. Drones， 2020， 4（3）： 39.
156	MARIMUTHU N， ABDULLAH E J， MAJID D L， et al. Conceptual design of flapping wing using shape memory alloy actuator for micro unmanned aerial vehicle［J］. Applied Mechanics and Materials， 2014， 629-629： 152-157.
157	ZHAO J W， NIU J Y， MCCOUL D， et al. A rotary joint for a flapping wing actuated by dielectric elastomers： Design and experiment［J］. Meccanica， 2015， 50（11）： 2815-2824.
158	KOFOD G， WIRGES W， PAAJANEN M， et al. Energy minimization for self-organized structure formation and actuation［J］. Applied Physics Letters， 2007， 90（8）： 081916.
159	张弘志，宋笔锋，孙中超，等. 扑翼飞行器驱动机构回顾与展望［J］. 航空学报， 2021， 42（2）： 024024.
	ZHANG H Z， SONG B F， SUN Z C， et al. Driving mechanism of flapping wing aircraft： Review and prospect［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica， 2021， 42（2）： 024024 （in Chinese）.
160	TAYLOR G K， THOMAS A L R. Dynamic flight stability in the desert locust Schistocerca gregaria［J］. Journal of Experimental Biology， 2003， 206（16）： 2803-2829.
161	SUN M， XIONG Y. Dynamic flight stability of a hovering bumblebee［J］. Journal of Experimental Biology， 2005， 208（3）： 447-459.
162	SUN M， WANG J K， XIONG Y. Dynamic flight stability of hovering insects［J］. Acta Mechanica Sinica， 2007， 23（3）： 231-246.
163	OPPENHEIMER M W， DOMAN D B， SIGTHORSSON D O. Dynamics and control of a minimally actuated biomimetic vehicle： Part I—Aerodynamic model［C］∥Proceedings of the AIAA Guidance， Navigation， and Control Conference. Reston： AIAA， 2009.
164	DENG X Y， SCHENATO L， WU W C， et al. Flapping flight for biomimetic robotic insects： Part I—System modeling［J］. IEEE Transactions on Robotics， 2006， 22（4）： 776-788.
165	KHAN Z A， AGRAWAL S K. Modeling and simulation of flapping wing micro air vehicles［C］∥Proceedings of 2005 ASME International Design Engineering Technical Conferences. New York： ASME International， 2005： 24-28.
166	GEBERT G， GALLMEIER P， EVERS J. Equations of motion for flapping flight［C］∥Proceedings of the AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference and Exhibit. Reston： AIAA， 2002.
167	LOH K， COOK M. Flight dynamic modelling and control system design for a flapping wing micro aerial vehicle at hover［C］∥Proceedings of the AIAA Atmospheric Flight Mechanics Conference and Exhibit. Reston： AIAA， 2003.
168	BULER W， LOROCH L， SIBILSKI K， et al. Modeling and simulation of the nonlinear dynamic behavior of a flapping wings micro-aerial-vehicle［C］∥Proceedings of the 42nd AIAA aerospace sciences meeting and exhibit. Reston： AIAA， 2004.
169	DIETL J M， GARCIA E. Stability in ornithopter longitudinal flight dynamics［J］. Journal of Guidance， Control， and Dynamics， 2008， 31（4）： 1157-1163.
170	DIETL J， GARCIA E. Stability in hovering ornithopter flight［C］∥Proceedings of SPIE. Bellingham： SPIE， 2008.
171	BOLENDER M. Rigid multi-body equations-of-motion for flapping wing MAVs using Kane’s equations［C］∥ Proceedings of the AIAA Guidance， Navigation， and Control Conference. Reston： AIAA， 2009.
172	GRAUER J A， HUBBARD J E. Multibody model of an ornithopter［J］. Journal of Guidance， Control， and Dynamics， 2009， 32（5）： 1675-1679.
173	ORLOWSKI C T， GIRARD A R. Modeling and simulation of nonlinear dynamics of flapping wing micro air vehicles［J］. AIAA Journal， 2011， 49（5）： 969-981.
174	ORLOWSKI C T， GIRARD A， SHYY W. Four wing flapping micro air vehicles—Dragonflies or X-wings？［C］∥Proceedings of AIAA Guidance， Navigation， and Control Conference. Reston： AIAA， 2010.
175	ORLOWSKI C， GIRARD A， SHYY W. Open loop pitch control of a flapping wing micro-air vehicle using a tail and control mass［C］∥Proceedings of the 2010 American Control Conference. Piscataway： IEEE Press， 2010： 536-541.
176	JAHANBIN Z， GHAFARI A S， EBRAHIMI A， et al. Multi-body simulation of a flapping-wing robot using an efficient dynamical model［J］. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering， 2016， 38（1）： 133-149.
177	ROCCIA BRUNO A， PREIDIKMAN S， BALACHAN⁃ DRAN B. Computational dynamics of flapping wings in hover flight： A co-simulation strategy［J］. AIAA Journal， 2017， 55（6）： 1806-1822.
178	KHOSRAVI M， NOVINZADEH A B. A multi-body control approach for flapping wing micro aerial vehicles［J］. Aerospace Science and Technology， 2021， 112： 106525.
179	BARUH H. Analytical dynamics［M］. Boston： WCB/McGraw-Hill， 1999.
180	KANE T R， LEVINSON D A. Dynamics， theory and applications［M］. New York： McGraw-Hill， 1985.
181	SLOTINE J J E， LI W. Applied nonlinear control［M］. New York： Prentice-Hall， 1991.
182	WANG T T， HE X Y， ZOU Y， FU Q， et al. Research progress on the flight control of flapping-wing aerial vehicles［J］. Chinese Journal of Engineering， 2023， 45（10）： 1630-1640.
183	RIFAÏ H L， MARCHAND N， POULIN-VITTRANT G. Bounded control of an underactuated biomimetic aerial vehicle—Validation with robustness tests［J］. Robotics and Autonomous Systems， 2012， 60（9）： 1165-1178.
184	TAHMASIAN S， WOOLSEY C A， TAHA H E. Longitudinal flight control of flapping wing micro air vehicles［C］∥Proceedings of AIAA Guidance， Navigation， and Control Conference. Reston： AIAA， 2014.
185	TORRES J Z， DAVILA J， LOZANO R. Attitude and altitude control on board of an ornithopter［C］∥2016 International Conference on Unmanned Aircraft Systems （ICUAS）. Piscataway： IEEE Press， 2016： 1124-1130.
186	LOH K， COOK M， THOMASSON P. An investigation into the longitudinal dynamics and control of a flapping wing micro air vehicle at hovering flight［J］. The Aeronautical Journal， 2003， 107（1078）： 743-753.
187	ROBERTS L， BRUCK H A， GUPTA S K. Autonomous loitering control for a flapping wing miniature aerial vehicle with independent wing control［C］∥Proceedings of the ASME 2014 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference. New York： ASME International， 2014： 17-20.
188	CHENG B， DENG X Y. A neural adaptive controller in flapping flight［J］. Journal of Robotics Mechatronics， 2012， 24： 602-611.
189	HE W， YAN Z C， SUN C Y， et al. Adaptive neural network control of a flapping wing micro aerial vehicle with disturbance observer［J］. IEEE Transactions on Cybernetics， 2017， 47（10）： 3452-3465.
190	QIAN C， FANG Y C. Adaptive tracking control of flapping wing micro‐air vehicles with averaging theory［J］. CAAI Transactions on Intelligence Technology， 2018， 3（1）： 18-27.
191	WANG T H， JIN S T， HOU Z S. Model free adaptive pitch control of a flapping wing micro aerial vehicle with input saturation［C］∥2020 IEEE 9th Data Driven Control and Learning Systems Conference （DDCLS）. Piscataway： IEEE Press， 2020： 627-632.
192	LIANG S R， SONG B F， XUAN J L. Active disturbance rejection attitude control for a bird-like flapping wing micro air vehicle during automatic landing［J］. IEEE Access， 2020， 8： 171359-171372.
193	GUCKENHEIMER J， HOLMES P. Nonlinear oscillations， dynamical systems， and bifurcations of vector fields［M］. New York： Springer-Verlag， 1983.
194	SANDERS J A， VERHULST F. Averaging methods in nonlinear dynamical systems［M］. New York： Springer-Verlag， 1985.
195	VEIA P A， BURDICK J W. A general averaging theory via series expansions［C］∥Proceedings of the 2003 American Control Conference. Piscataway： IEEE Press， 2003： 1530-1535.
196	VEIA P A. Averaging and control of nonlinear systems （with application to biomimetic locomotion）［M］. Pasadena： California Institute of Technology， 2003.
197	HOU Z S， JIN S T. Model free adaptive control： Theory and applications［M］. Boca Raton： CRC Press， 2013.
198	韩京清. 从PID技术到“自抗扰控制” 技术［J］. 控制工程， 2002， 9（3）： 13-18.
	HAN J Q. From PID technique to active disturbances rejection control technique［J］. Basic Automation， 2002， 9（3）： 13-18 （in Chinese）.
199	PORNSIN-SIRIRAK T， TAI Y， NASSEF H， et al. Titanium-alloy MEMS wing technology for a micro aerial vehicle application［J］. Sensors & Actuators： A Physical， 2001， 89（1）： 95-103.
200	WOOD R J. Design， fabrication， and analysis of a 3DOF， 3cm flapping-wing MAV［C］∥2007 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems. Piscataway： IEEE Press， 2007： 1576-1581.
201	XIE L X， WU P， IFJU P. Advanced flapping wing structure fabrication for biologically-inspired hovering flight［C］∥The Proceedings of 51st AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures， Structural Dynamics and Materials Conference. Reston： AIAA， 2010.

E-mail：hkxb@buaa.edu.cn

关于我们

期刊社服务

专业学科

封面文章

友情链接

主管单位：中国科学技术协会主办单位：中国航空学会北京航空航天大学

性能参数	西北工业大学“信鸽”^［7-8］	美国“Robo Raven”^［4］	德国“Smart Bird”^［5］	南京航空航天大学“金鹰”^［6］	哈尔滨工业大学“凤凰”^［9-13］	北京科技大学“USTBird”^［14-16］	E-Flap^［17］
起飞重量/g	256	290	450	560	860	101	510
翼展/m	0.6	1.17	1.96	0.8	2.3	0.8	1.5
扑动频率/Hz	4~12	4	2		<5	2~4	5.5
巡航速度/（m·s^-1）	8~12	6.7	4.7	5~16	2~8		5
续航时间/min	185	4.75		20	8

作者	动力学模型	是否考虑扑动翼运动的影响/扑动翼自由度	是否考虑扑动翼柔性	气动力模型	适用对象
Taylor和Thomas^［160］	线化模型	否	否	试验测量	沙漠蝗虫
孙茂和熊燕^［161］	线化模型	否	否	三维Navier-Stokes方程	黄蜂
孙茂等^［162］	线化模型	否	否	三维Navier-Stokes方程	昆虫
Doman等^［163］	6DOF	否	否	准定常叶素理论	仿昆虫FMAVs
Deng等^［164］	6DOF	否	否	准定常叶素理论	昆虫
Khan和Agrawal^［165］	6DOF	否	否	准定常叶素理论	昆虫
Gebert等^［166］	3刚体模型	3	否		FMAVs
Loh和Cook^［167］	3刚体模型	2	否	试验测量	FMAVs
Buler等^［168］	3刚体模型	2	否	非定常涡格法/准定常叶素理论	FMAVs
Dietl和Garcia^{［169-170］}	4刚体模型	2	否	准定常叶素理论	FMAVs
Bolender^［171］	4刚体模型	2	否	准定常叶素理论	FMAVs
Grauer和Hubbard^［172］	5刚体模型	1	否	准定常叶素理论	FMAVs
Orlowski等^{［173-175］}	3刚体模型	3	否	准定常叶素理论	FMAVs
Jahanbin等^［176］	3刚体模型	1	是		BIFMAVs
Roccia Bruno等^［177］	3刚体模型	3	是	非定常涡格法	FMAVs
Khosravi和Novinzadeh^［178］	3刚体模型	3	否	准定常叶素理论	FMAVs

控制分类	控制方法	作者	动力学模型	气动力	控制量	被控量	研究对象
线性控制	状态反馈	Rifaï等^［183］	6自由度方程	准定常模型	扑动翼扑动幅度	位姿	FMAVs仿真
		Tahmasian等^［184］	6自由度方程	准定常模型	扑动翼扑动幅度	轨迹	FMAVs仿真
		Torres等^［185］	6自由度方程	正弦函数	尾翼偏角	位姿	BIFMAVs仿真
	PID	Loh等^［186］	多体动力学方程	试验模型	扑动翼运动参数+重心位置	位姿	FMAVs仿真
		Roberts等^［187］			尾翼偏角	轨迹跟踪	Robo Raven IV仿真+飞行测试
		杨文青等^［8］			副翼同向/差动偏转	位姿	Dove飞行测试
非线性控制	神经网络控制	Cheng和Deng^［188］	6自由度方程	准定常模型	扑动翼运动参数	位姿	FMAVs仿真+飞行测试
	神经网络控制	贺威等^［189］	6自由度方程	准定常模型	扑动翼扑动频率+尾翼偏角	位姿	FMAVs仿真
	无模型自适应控制	Qian和Fang^［190］	6自由度方程		扑动翼扑动频率	位姿	FMAVs仿真
		Wang等^［191］	6自由度方程		尾翼角速度	俯仰	FMAVs仿真
		Khosravi和Novinzadeh^［178］	3刚体动力学方程	准定常模型	扑动翼运动参数	位姿	FMAVs仿真
	模糊控制	徐文福等^［13］	6自由度方程	准定常模型	扑动翼扑动频率+尾翼偏角	位姿+轨迹跟踪	哈尔滨工业大学“凤凰”飞行测试
	自抗扰控制	梁少然等^［192］	6自由度方程	准定常模型	副翼同向/差动偏转	位姿	Dove飞行测试

[1]	周洪淼, 于剑桥, 于勇. 敏捷转弯伞弹系统动力学建模与分岔特性分析[J]. 航空学报, 2024, 45(7): 229012-229012.
[2]	杨梓霄, 李世尧, 魏晨, 李湛, 朱波. 基于低阶干扰估计器的欠驱动三自由度直升机鲁棒控制[J]. 航空学报, 2024, 45(1): 629056-629056.
[3]	吴紫怡, 何绍溟, 王亚东, 李虹言. 针对运动目标的可观性增强非线性最优制导律[J]. 航空学报, 2023, 44(S2): 729750-729750.
[4]	刘钒, 黄霞, 马率, 张露, 崔兴达, 鲍鑫彪. 基于MBD-CFD的软管-锥套空中加油仿真框架[J]. 航空学报, 2023, 44(20): 628408-628408.
[5]	丁玉临, 韩忠华, 乔建领, 聂晗, 宋文萍, 宋笔锋. 超声速民机总体气动布局设计关键技术研究进展[J]. 航空学报, 2023, 44(2): 626310-626310.
[6]	毕文豪, 范秋岑, 李德林, 张安. 基于多视角的民机正向设计建模方法[J]. 航空学报, 2023, 44(10): 227536-227536.
[7]	赵万里, 郭迎清, 徐柯杰, 王灿森, 应豪杰, 陶欣昕. 航空发动机多电分布式控制系统故障诊断与容错关键技术综述[J]. 航空学报, 2023, 44(10): 27519-027519.
[8]	王睿, 周洲, 郭荣化, 黄悦琛. 太阳能无人机伞降着陆多体动力学仿真与试验[J]. 航空学报, 2022, 43(8): 225721-225721.
[9]	杜晓琼, 李斌, 罗琳胤. 水陆两栖飞机高支柱起落架的刹车振动行为[J]. 航空学报, 2022, 43(6): 526199-526199.
[10]	刘畅, 蒋永平, 马春燕, 张涛. 基于NuSMV的AADL模型形式化验证技术[J]. 航空学报, 2022, 43(3): 325196-325196.
[11]	冉茂鹏, 王成才, 刘华华, 王薇, 吕金虎. 变体飞行器控制技术发展现状与展望[J]. 航空学报, 2022, 43(10): 527449-527449.
[12]	韩冰, 陆中, 张子文, 易阳, 李超. 发动机控制系统限时派遣运行的成本优化方法[J]. 航空学报, 2021, 42(9): 324794-324794.
[13]	梁小辉, 胡昌华, 周志杰, 王青. 基于自适应动态规划的运载火箭智能姿态容错控制[J]. 航空学报, 2021, 42(4): 524915-524915.
[14]	袁利, 王淑一. 航天器控制系统智能健康管理技术发展综述[J]. 航空学报, 2021, 42(4): 525044-525044.
[15]	范周伟, 余雄庆, 王朝, 钟伯文. 基于深度神经网络的客机总体设计参数敏感性分析[J]. 航空学报, 2021, 42(4): 524353-524353.

仿鸟扑翼飞行器关键技术综述

Key technologies of bird inspired flapping-wing micro aerial vehicles: Review

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 47

参考文献 201

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价