鸟类蹬跳起飞过程非定常高升力机制和柔性多体动稳定机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11902103
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1003.天然生物材料、仿生与运动生物力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The bird-like flapping-wing vehicle has unique advantages and great potential in terms of aerodynamic efficiency, wind resistance, stealth ability and safety. At present, the traditional take-off method of the bird-like flapping wing vehicle adopts the hand-throwing type, and lacks the autonomous take-off capability like a bird. This defect greatly limits its applicational range and capability in military and civilian applications. In response to this critical issue, the project takes two typical jumping take-off methods of birds as the research object to clarify the unsteady aerodynamic mechanism during take-off and the dynamic stability mechanism of flexible multi-body structure of birds during the jumping process and take-off process. The key techniques of aerodynamic characteristics under low Reynolds number, unsteady, high angle of attack and modeling of flexible multi-body dynamics couplling unsteady aerodynamics are carried out. Based on the breakthroughs of above theory and key technology, the design method of the structural and kinematic parameters during jumping take-off of the bird-like flapping-wing vehicle is explored. The achievement of project will further promote the application of bird-like flapping-wing vehicle in national defense security and disaster relief, so it has important scientific significance and engineering value.
仿生扑翼飞行器在气动效率、抗风能力、隐身性和安全性等方面具有独特的优势和巨大的发展潜力。目前仿鸟扑翼飞行器的起飞方式都采用手抛式,缺乏像鸟类一样的自主起飞能力,这一缺陷大大限制了其在军事和民用方面的应用范围和能力。针对这一关键问题,本项目以两种典型鸟类的蹬跳起飞方式为研究对象,以厘清起飞过程中的非定常空气动力学机理以及蹬跳起飞过程中的鸟类柔性多体结构的动稳定机理为总的研究目标,开展鸟类起飞过程中低雷诺数、非定常、大攻角气动特性研究和耦合非定常气动力的鸟类柔性多体动力学建模仿真等关键技术的研究,在上述理论和关键技术突破的基础上探索仿鸟蹬跳起飞扑翼飞行器的结构和运动参数的设计方法。研究成果将进一步促进该类飞行器在国防安全和灾情救援等方面的应用,具有重要的科学意义和应用价值。

结项摘要

仿鸟扑翼飞行器在气动效率、抗风能力、隐身性和安全性等方面具有独特的优势和巨大的发展潜力。目前仿鸟扑翼飞行器的起飞方式都采用手抛式,缺乏像鸟类一样的自主起飞能力,这一缺陷大大限制了其在军事和民用方面的应用范围和能力。针对这一关键问题,本项目以典型鸟类的蹬跳起飞过程为研究对象,开展了起飞过程中的非定常空气动力学机理的数值仿真研究,获得了鸟类起飞过程中影响升力的关键流场参数和气动机理;通过对鸟类蹬跳起飞过程中的多体动力学开展理论和运动仿真研究,获得了实现仿鸟稳定蹬跳起飞的关键运动参数的影响规律;基于上述研究成果,本项目完成了仿鸟弹跳机构的设计工作,并完成了相关运动学和动力学仿真,仿真结果表明该项目所设计的弹跳机构可以满足现有扑翼飞行器的弹跳起飞要求。未来工作将继续围绕仿鸟弹跳机构进一步开展实物加工和弹跳起飞的试飞试验。本项目的研究成果将进一步促进该类飞行器在国防安全和灾情救援等方面的应用,具有重要的科学意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
鸟翼空气动力学机理的研究现状和进展综述
  • DOI:
    10.1360/sst-2020-0515
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    SCIENTIA SINICA Technologica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bifeng Song;Xinyu Lang;Dong Xue;Wenqing Yang;Han Bao;Dan Liu;Tao Wu;Kang Liu;Wenping Song;Yue Wang
  • 通讯作者:
    Yue Wang
Influence of Different Take-Off Weights on the Longitudinal Dynamic Stability of Flapping-Wing MAVs
不同起飞重量对扑翼微型飞行器纵向动力稳定性的影响
  • DOI:
    10.1061/(asce)as.1943-5525.0001241
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Journal of Aerospace Engineering
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    薛栋;宋笔锋;宋文萍;杨文青;徐文福
  • 通讯作者:
    徐文福
受生物启发的扑翼飞行器弹跳机构概念设计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国机械工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马东福;宋笔锋;薛栋;宣建林
  • 通讯作者:
    宣建林
A Novel Actuation Strategy for an Agile Bioinspired FWAV Performing a Morphing-Coupled Wingbeat Pattern
敏捷仿生 FWAV 执行变形耦合翼拍模式的新型驱动策略
  • DOI:
    10.1109/tro.2022.3189812
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Institute of Electrical and Electronics Engineers
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Ang;Bifeng Song;Zhihe Wang;Dong Xue;Kang Liu
  • 通讯作者:
    Kang Liu
Tuning the Deformation of Flapping Wing to Improve the Flight Efficiency of Dove FWMAV
调整扑翼变形提高鸽子FWMAV飞行效率
  • DOI:
    10.1061/(asce)as.1943-5525.0001320
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
    Journal of Aerospace Engineering
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    薛栋;宋笔锋
  • 通讯作者:
    宋笔锋

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其他文献

仿鸟型扑翼飞行器气动/结构/飞行力学耦合研究进展
  • DOI:
    10.7638/kqdlxxb-2017.0153
  • 发表时间:
    2018-02
  • 期刊:
    空气动力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛栋;宋笔锋;宋文萍;杨文青
  • 通讯作者:
    杨文青
低雷诺数下翼尖涡统计特性实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    实验流体力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛栋;潘翀;袁先士;刘瑞卿
  • 通讯作者:
    刘瑞卿
地下水石油烃原位生物修复及其预测模型研究进展
  • DOI:
    10.16581/j.cnki.issn1671-3206.2017.11.034
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    应用化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏雪峰;丁爱中;薛栋;禚文婧;刘宝蕴;梁信;李实;张伦梁
  • 通讯作者:
    张伦梁
Effect of wing flexibility on flight dynamics stability of flapping wing MAVs in forward flight
机翼灵活性对扑翼微型飞行器前飞飞行动力学稳定性的影响
  • DOI:
    10.1177/1756829316663705
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
    international journal of micro air vehicles
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    薛栋;宋笔锋;宋文萍;杨文青
  • 通讯作者:
    杨文青
微RNA-146a反转牙龈卟啉单胞菌脂多糖对人牙周膜细胞成骨的抑制作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中华口腔医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱东望;薛栋;赖文;徐万宁;蒋少云
  • 通讯作者:
    蒋少云

其他文献

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薛栋的其他基金

燕子快速变向机动过程的多柔体非对称协作力学机理
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
燕子快速变向机动过程的多柔体非对称协作力学机理
  • 批准号:
    12272318
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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