1.2  仿昆虫扑翼微型飞行器简介

1.2.1  仿昆虫扑翼微型飞行器定义

1992年，微型飞行器（MAV，Micro Air Vehicle）的概念由美国兰德公司首次提出。根据美国相关机构对它的定义，微型飞行器应该能够自主飞行，可以携带任一定载荷执行特定任务，还可以进行通信并传输信息。仿昆虫扑翼微型飞行器，顾名思义，是模仿昆虫的硬翅扑翼和飞行行为，以扑翼结构为核心飞行部件的微型飞行器。

1.2.2  昆虫飞行机理

仿昆虫扑翼微型飞行器的飞行完全模仿昆虫的飞行行为，它的飞行原理完全出自昆虫扑翼的飞行原理，但到目前为止，还没有哪一个个人或机构将昆虫的飞行原理完全掌握，更没有能够完美模仿昆虫飞行的飞行器出现，所以我们在此只简单介绍已知的昆虫飞行原理。

昆虫的翅膀是类似的平面薄体结构，不能伸缩，通过高频振动和扑翅运动产生升力。硬翅类昆虫的翅膀不会折叠，我们可以认为他们的翼展在飞行时不保持不变，所以，在昆虫扑翼运动的一个循环内，昆虫翼尖的运动路径类似于球面8字形。昆虫扑翼的扑动可以看作在一个平面内，称为扑动平面，它与水平面的夹角为 。昆虫翅膀的扑动范围可以用扑动角来衡量，通常昆虫的扑翼扑动角约为120°。当昆虫悬停时，它的翅膀扑动平面可以认为是水平的。翅膀向前扑动时，翼弦与扑动平面呈一定的夹角，从而产生升力；当翅膀向后扑动时，翅膀换了一个迎风面，之前时的下翼面不再是下翼面，而是变成变成上翼面，具有一定迎角，能够产生升力。因此，在整个扑动周期中，平均气动力的方向是向上的。而当昆虫向前或向后飞行时，翅膀的扑动平面相应的向前或向后倾斜，产生的平均气动力可以分解为垂直向上的升力和向前或向后的推动力。

1.2.3  特点及应用

微型飞行器具有一些普遍的性质：小而轻，隐蔽性好，能通信及传输信息，能够准确侦查，价格低廉，能自主飞行并携带任务载荷执行特定任务，机动灵活。然而，对于仿昆虫扑翼微型飞行器来说，这些一般特点都不是它值得关注的原因，它具有许多独有的优点。相对于固定翼微型飞行器，它的优势在于它的起飞对于场地要求非常小，而且飞行机动性比固定翼更高，还具有固定翼不具备的的空中悬停性能，尤其重要的一点时，它可以用较小的能量进行长距离飞行，而固定翼微飞行器却需要较大的功率。相对于旋翼微飞行器，它用一个扑翼系统就实现了举升、悬停和推进功能，集成度更高，尺寸上可以做得更小，另外，他能达到的速度也远远超过旋翼微飞行器。仿昆虫的扑翼在仿鸟的扑翼基础上具有了空中悬停的能力，在结构上也与仿鸟的扑翼有很大差异。

仿昆虫扑翼微型飞行器具有如此突出的优势，可以想见，其应用前景必定非常光明。在军事上，它可以作为间谍机器人，进行军事侦察和重要目标跟踪，当携带一定的任务载荷时，它可以化身强大的武器，进行电子干扰，或者直接对目标进行精确的打击。

在民用领域，它的用途更多。它可以进行各种监测任务，比如水文监测，大气监测，天气监测。在很多时候，它可以代替人类执行一些危险的任务，比如进入火场侦查情况，进入高温区域进行温度测量作业。而现在，它最常见的一项应用航拍，正在给人们的生活带来很多改变。

1.3  发展过程和研究现状

1.4  本文研究内容

本文主要的研究内容是一种仿昆虫子弹药机械结构的设计，具体的任务是完成一种用于军事的三自由度仿昆虫微型飞行器的机械结构设计。该飞行器能够携带一定质量的任务载荷，完成相应的军事任务。在此前提下，本文对该飞行器的机械结构进行了研究和设计。