题目：昆虫起飞的运动学测量及空气动力学研究

    本文利用三维高速图像测量技术，对蜂蝇和果蝇的自主起飞过程中身体及翅膀的运动学数据进行了实验测量，并利用计算流体力学方法计算了起飞过程中的气动力和力矩。基于实验和计算，研究了蜂蝇和果蝇自主起飞的运动学，空气动力学和动力学问题。获得了以下结果：

    蜂蝇自主起飞时，在离开地面之前，翅膀拍动幅角逐渐增大，产生的气动力单调增加直到其垂直分量略大于昆虫重力，腿部作用力则单调减小，从开始完全支撑重力直到减小为零；说明蜂蝇起飞过程中腿部没有跳跃，仅依靠翅膀拍动产生的气动力使其升空 （有如直升机的起飞）；相比果蝇、蝴蝶等昆虫，蜂蝇起飞过程更加平缓。

    果蝇自主起飞过程中，在翅膀第一次下拍的同时腿部伸展跳跃，并在下拍结束时脱离地面，升空所需要的力主要来自腿部的弹跳，翅膀拍动产生的气动力只有腿部作用力的5-10%；翅膀的主要作用是在升空之后产生低头力矩抑制由于弹跳产生的较大的初始上仰角速度，防止身体倾倒，并最终将身体姿态调整为接近悬停或低速爬升的飞行状态。

    地面效应对蜂蝇及果蝇起飞中翅膀拍动产生的气动力影响很小，可以忽略；而在近地面悬停飞行中，地面诱导产生了向两侧的流动，使气动力在上（下）拍前半段有所增加，而后半段有所减小，但气动力的周期平均值变化较小。

    果蝇起飞后，在调整纵向的俯仰转动运动过程中，翅膀拍动产生俯仰气动力矩，并且在最终身体姿态不变时基本变为零；俯仰力矩的产生主要是通过改变抬升角来实现（产生抬头力矩时，下拍抬升角增大，气动阻力力臂增加而且上拍开始气动力增加；而产生低头力矩时，下拍抬升角降低，气动阻力力臂减小，上拍开始气动力也减小）； 拍动幅度在产生较小的力矩时变化不明显，仅在需要产生较大的力矩时发生较大变化。