● 摘要
微型飞行器是一种融入微机电系统等多种技术的微尺寸、微质量的飞行器，具有广阔的应用前景。微型飞行器不是常规飞行器的简单小型化，可变形翼飞行器的设计更是有着一些特殊的要求。本文采用了面向制作的设计思路，将设计、制作、试验有机结合起来，完成了微型可变形翼飞行器设计研制的全过程。本文首先介绍了国内外微型飞行器的最新发展趋势，指出了微型固定翼飞行器存在的几项技术难点，总结了低雷诺数下微型飞行器的空气动力学问题。本文提出了飞行器的基本性能要求和尺度参数，选择了较特殊的飞行器气动布局—单面薄膜翼有尾布局，设计了适用于薄膜柔性机翼的翼型，分析了翼型在不同迎角和雷诺数下的气动特性。针对不同机翼平面形状的选择，采用了拟合气动特性数据画等高线的方法，寻找在设计翼展和展弦比下最适合的外形，结合制作与试飞情况的反馈对设计进行优化。选择材料，设计了若干构型的柔性机翼。设计了尾翼和全机重心位置，通过试飞调整达到全机力矩配平。选择了电子设备，进行机身设计保证设备装载和满足重心要求，设计其与机翼、尾翼的连接。 设计了碳纤维成形与固化方案，制作了柔性良好的机翼和高强度的机身，完成了样机最终装配。设计风洞试验，获得样机的升力和阻力特性，提出测量机翼变形的简易方法，分析了柔性翼的自适应变形机制。进行了多次的试飞试验，记录飞行情况，分析了样机的飞行性能，指出了自适应变形机制存在的问题。本文综合研究了微型可变形翼飞行器的设计，试验表明设计是成功的，对今后的研究具有参考价值，文章最后提出了主动变形机制柔性翼的设计要点。