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系統識別號 U0002-2108200814054600
中文論文名稱 拍翼式微飛行器之設計、製造與測試整合
英文論文名稱 The Preliminary Design, Fabrication, and Testing of Flapping Micro Aerial Vehicles
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系博士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 徐振貴
研究生英文姓名 Cheng-Kuei Shu
學號 893340066
學位類別 博士
語文別 中文
口試日期 2008-07-14
論文頁數 165頁
口試委員 指導教授-楊龍杰
委員-王安邦
委員-戴昌賢
委員-苗志銘
委員-沈永康
委員-康尚文
中文關鍵字 拍翼式飛行器  聚對二甲苯  PVDF壓電薄膜  齒輪傳動系統 
英文關鍵字 flapping micro aerial vehicles  parylene  PVDF  transmission system 
學科別分類
中文摘要 本研究目的在使微飛行器順利升空並具長時間滯空的能力。第一代飛行器,以微機電製程製作出機翼,結合4連桿傳動系統後可無遙控自主飛行10公尺遠。同時提出以智慧型PVDF-parylene機翼與力規同步擷取升力訊號,作為調校拍翼式飛行器之機構,以達理想空氣動力訊號輸出。
第二代飛行器,為達輕量化要求,機身及機翼骨架改以質輕之巴沙木替代,整體重量已低10.96克,此30公分翼展之第二代飛行器可成功飛行10秒。由於巴沙木於關節處易產生擴孔現象,不利長時間拍翼,無法符合研究需求。
第三代飛行器,持續改良拍翼機構並重新調校,以線切割放電加工(EDWC)技術製作全鋁合金之傳動系統,含驅動馬達重量僅2.32公克,已優於2002年加州理工學院研發微型蝙蝠(Micro Bat)之2.8公克。在拍翼角度方面,首先找出拍翼角度為50.8度時有較大推力表現,透過風洞實驗及實際飛行測試,找出翼前緣以膠帶補強及翼肋配置方式,可大幅提昇升力表現,同時在多種翼膜測試中,找出24 μm PET翼膜非常適合20公分翼展之飛行器使用,機身傾角在20度左右時,最適合長時間滯空飛行。整體微飛行器重量為5.6公克,飛行時間可達98秒,同時具有無初速度手中起飛的能力。經高速攝影機拍攝水平時之狀態,整理得出本微飛行器水平飛行時之電壓為3.1伏特,拍翼頻率為13.6Hz,飛行功率為0.524瓦,及其他相關訊息包括雷諾數、史卓赫數、升力係數等。本微飛行器水平飛行物理量帶入Norberg及Pennycuick理論模型與一般飛行活物比較,本飛行器飛行功率僅需同重量飛行活物之1/3。本研究使用40mAh高分子鋰電池,初步估算可使本微飛行器達9分鐘之久。
最後觀測拍翼時流場變化情形,在不同機身傾角下,觀測到翼前緣渦流、卡門渦街,其隨時間及機身傾角之變化現象,嘗試詮釋本研究飛行器之升推力機制。
英文摘要 This research is to fabricate a flapping micro aerial vehicle (MAV) and with a long-time duration. A variety of materials and processing techniques are used. After combining the flapping wings made of titanium alloy and parylene MEMS film with the four-linkages construction, the 1st generation flapping MAV only flew 5 for 10 meters. In this developing stage, the author also presents smart PVDF-parylene wings to acquire the aerodynamic signals and compares with load-cell simultaneously. This important property helps to design a micro MAV with ideal aerodynamic characteristic.
In order to reduce the weight and get a good flight performance, the second generation MAV are made of balsa wood and the total weight are less than 10.96 grams. It can fly more than 40 meters by wireless control. Although the balsa wood is a high strength-to-weight-ratio material, the 3rd rod easily have a big joint reaming in vigorously flapping. This is harmful to long-time flight and advanced research.
In the 3rd generation MAV, the author redesigned the mechanism and adopted the aluminum alloy as the material of transmission system. The linkages and gear bases are cut by electrical discharge wire-cutting (EDWC) method. Including the motor, the transmission system only weights 2.32 grams and it is lighter than the 2.8 grams of Micro Bat developed by Caltech. From the wind-tunnel tests, the trroke angle of 50.8 degree is better in thrust, and laying adhesive tape along leading edge can improve lift performance substantially. In various wing skin tests for 20 cm wingspan of flapping MAV, the 24 μm thick PET has advantage of high aerodynamic performance and with low power loss. In addition, setting the angle of attack (AOA) or inclined angle of 20 degree for the flapping MAV is suitable for long-time duration. The fabricated MAV weights 5.6 grams and the flight duration more than 98 seconds. Another feature of the MAV is that it can take off from hand directly without hand throwing for initial velocity. From the record captured by a high speed camera, the analyzed data shows the MAV having flapping frequency of 13.6 Hz of and power of 0.52 watt for forward horizontal flight. Additionally related information like Reynolds number, Strouhal number, and lift coefficient can be also calculated easily. The research also proves that the 40 mAh poly-lithium battery enable the MAV flight up to 9 minutes.
Finally, by the flow visualization subject to various AOAs with flapping, the leading edge vortices and Von Kármán vortex street are found and this helps to explain the generation mechanism of lift and thrust respectively.
論文目次 目錄
中文摘要……………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………………………Ⅱ
目錄…………………………………………………………………………………Ⅳ
符號說明……………………………………………………………………………Ⅶ
圖目錄……………………………………………………….……………………Ⅷ
表目錄…………………………………………………….…………………ⅩⅢ
第一章 緒論…………………………………………………………………………1
1-1 研究背景……………………………………………………………………..1
1-2 研究動機與目的……………………………………………………………..1
1-3 文獻回顧……………………………………………………………………..3
1-4 論文架構……………………………………………………………………..8
第二章 尺度律與拍翼原理………………………………………………………..10
2-1 拍翼之空氣動力……………………………………………………………10
2-2 尺度律………………………………………………………………………13
2-3 拍翼機制……………………………………………………………………18
2-4 水平飛行功率………………………………………………………………23
第三章 具壓電感測之PVDF機翼製作及飛行測試……………………………..24
3-1 簡介…………………………………………………………………………24
3-2 四連桿傳動系統設計及製作………………………………………………24
3-2-1 傳動系統構想與設計………………………………………………….25
3-2-2 傳動系統之製作……………………………………………………….25
3-3 PVDF機翼製作及飛行測試………………………………………………...27
3-3-1 鈦合金機翼骨架設計………………………………………………….27
3-3-2 parylene翼膜與智慧型PVDF機翼製作……………………………….27
3-3-3 parylene材料特性介紹…………………………………………………31
3-3-4 氣動力量測與結果…………………………………………………….33
3-4 PVDF壓墊材料特性介紹…………………………………………………...36
3-5 PVDF機翼之現地量測及分析……………………………………………...39
3-5-1 PVDF機翼設計概念及製作…………………………………………...39
3-5-2 風洞實驗測試與結果討論…………………………………………….41
3-6 飛行測試……………………………………………………………………43
第四章 拍翼機構設計及分析……………………………………………………..46
4-1 簡介…………………………………………………………………………46
4-2 EagleⅡ-全巴沙木骨架……………………………………………………..46
4-2-1 EagleⅡ設計圖及相關零件…………………………………………….47
4-2-2 EagleⅡ組裝及試飛………………..…….…………………………...48
4-2-3 仿EagleⅡ製作…………………………………………..…………….50
4-2-4 EagleⅡ整體優劣分析…………………………………….……………50
4-3 四連桿傳洞系統設計及鋁合金傳動系統減重……………………………52
4-3-1 傳動系統設計………………………………………………………….54
4-3-2 鋁合金檢重設計及製造………………………………….……………57
4-4 不同拍翼角度之風洞實驗及其討論………………………………………60
4-4-1 傳動系統及相關參數設定…………………………………………….60
4-4-2 風洞測試與結果討論………………………………………………….60
4-5 飛行測試……………………………………………………………………70
第五章 PE膜之優化參數設計…………………………………………………….76
5-1 簡介…………………………………………………………………………76
5-2 風洞實驗設計………………………………………………………………76
5-3翼前缘翼膜加強之氣動力表現及功率消耗的影響……………………….76
5-3-1 翼前緣翼膜加強對氣動力影響……………………………………….76
5-3-2 翼前緣翼膜加強對能量消耗的影響………………………………….83
5-4 碳纖維翼肋對氣動力影響…………………………………………………88
5-4-1 翼肋加強對氣動力影響……………………………………………….88
5-4-2 翼肋加強對能量消耗的影響………………………………………….94
5-5 推進效率及分析……………………………………………………………99
5-6 飛行測試…………………………………………………………………..101
第六章 翼膜強度對氣動力表現…………………………………………………104
6-1 簡介………………………………………………………………………..104
6-2 風洞實驗設計……………………………………………………………..104
6-3 不同翼膜種類之氣動力表現及能量消耗的影響………………………..105
6-3-1 不同種類翼膜之氣動力表現………………………………………...105
6-3-2 不同種類翼膜對能量消耗的影響…………………………………...108
6-4 推進效率…………………………………………………………………...113
6-5 飛行測試…………………………………………………………………...113
6-6 高速CCD下之飛行狀況………………………………………………….119
6-7 飛行之時間及能量消耗估算………………………….………………..122
第七章 不同攻角下之推進效率與渦流觀測……………………………………126
7-1 攻角………………………………………………………………………..126
7-2 不同攻角下之氣動力表現………………………………………………..126
7-2-1 不同攻角下之氣動力表現…………………………………………...127
7-2-2 連翼與雙翼之升、推力係數比較…………………………………….127
7-3 不同攻角下之推進效率………………………………………….……..132
7-4渦流現象觀測………………………………………………………………134
7-4-1 不同攻角下之翼弦線軌跡記錄…………………………………….134
7-4-2渦流尾跡觀測…….………………………………………………….135
第八章 結論………………………………………………………………………144
8-1 結論………………………………………………………………………..144
8-2 未來展望……………………………………………………………….….146
參考文獻…………………………………………………………………………..148
附錄A 機構設計參數……………………………….……………………………154
附錄B 常見飛行問題……………………………….……………………………156
附錄C 連翼與雙翼式為飛行器之翼尖軌跡記錄….……………………………158
附錄D翼前緣膠帶質量分佈……………………….…………………………….162
論文作者(徐振貴)著述目錄……………………………………………………...163

圖目錄
圖1.1 微飛行器之分類:(a)定翼式,(b)旋翼式,(c)拍翼式…………………2
圖2.1 柏努利效應造成之升力…………………………………………………11
圖2.2 下拍時翼截面受力圖……………………………………………………12
圖2.3 上舉時翼截面受力圖……………………………………………………12
圖2.4 大飛行圖…………………………………………………………………16
圖2.5鳥類本身重量(W)與機翼負載(W/S)關係………………………………17
圖2.6 鳥類之翼展與重量關係圖………………………………………………17
圖2.7 鳥類拍翼頻率與重量關係圖……………………………………………18
圖2.8 Weis-Fogh之合拍機制示意圖………………………………………… 21
圖2.9 翼翅旋轉示意圖…………………………………………………………21
圖2.10 阻力產生之渦街…………………………………………………………22
圖2.11 推力產生之渦街…………………………………………………………22
圖2.12 非穩態之翼前緣渦流……………………………………………………22
圖3.1 Ornithopter zone線上軟體分析傳動連桿尺寸…………………………25
圖3.2 Ornithopter zone 線上軟體分析機翼拍動對稱性………………………26
圖3.3 拍翼機構運作時機翼之擺動示意圖……………………………………26
圖3.4 拍翼式傳動機構組裝後之實體…………………………………………27
圖3.5 雙翼與連翼式之機翼骨架………………………………………………28
圖3.6 蝕刻後之鈦合金骨架……………………………………………………29
圖3.7 連翼式parylene機翼……………………………………………………29
圖3.8 Parylene機翼之微機電製作流程圖……………………………………30
圖3.9 PVDF壓電薄膜之機翼…………………………………………………30
圖3.10 含PVDF與parylene機翼微機電製作流程圖………………………31
圖3.11高分子材料聚對二甲苯材料及其化學結構……………………………32
圖3.12 Parylene鍍膜機…………………………………………………………33
圖3.13 風洞測試系統:(a)低速吸入式風洞;(b)精密六軸力規………………34
圖3.14 在無拍翼情況下,升力與風速的關係圖……………………………….35
圖3.15 雙翼式(Wing A)與連翼式(Wing B)在非穩態下之氣動力特性(a)升力係數,(b)推力係數……..……………………………………………………………35
圖3.16 PVDF壓電薄膜材料……………………..……………………………38
圖3.17 組裝完成後之傳動系統……………………..…………………………40
圖3.18 左右翼之拍翼行程…………………………….……………….……40
圖3.19 拍翼模型: (a)以微機電加工技術製作之PVDF-parylene 機翼;(b)用
於風洞實驗之PVDF-parylene拍翼模型架設…..………………………………41
圖3.20 拍翼式微飛行器之升力訊號:(a) PVDF訊號;(b)力規訊號…………42
圖3.21 將圖3.20(a)訊號與本身延遲11度之訊號疊加後,可獲得與力規相似的波形曲線…………………….…………………………………………………42
圖3.22 藉由標準差來判斷相似程度……………………………………………43
圖3.23 經處理過之PVDF升力訊號與不同相位差之傳動系統………………43
圖3.24 組裝完成後之拍翼式微飛行器,不含鋰電池:(a) 雙翼式7.91 g; (b) 連翼式7.52 g…………………..…………………………………………………45
圖3.25 (a)MAV水平拋出,(b)MAV飛行5公尺後…………………..……45
圖4.1 EagleⅡ設計圖原稿………………………………………………………47
圖4.2 組裝完成後EagleⅡ之實體,共10.96克………………………………48
圖4.3 EagleⅡ主要配件:(a)頻率為900 MHz之發射器及0.9克接收晶片;(b)連接機身及尾翼之1.1克致動器;(c)90 mAh高分子鋰電池……………..……48
圖4.4 Eagle Ⅱ飛行姿態………………………………………………………49
圖4.5 仿EagleⅡ:(a) 壓克力基座及第一桿設計;(b) 傳動系統…………50
圖4.6 仿EagleⅡ之拍翼式微飛行器(10.82克) …………………………….50
圖4.7 以巴沙木為機翼骨架於關節(打圈處)易發生嚴重磨損現象……....…52
圖4.8 預期設計之傳動系統基座,圖中d1、d2分別為小齒輪與中齒輪及中齒輪與大齒輪之圓心距……………………………………………………………..54
圖4.9 本研究採用DiDEL公司生產之輕量化齒輪,左至右依序為小齒輪、中齒輪及大齒輪………………………………………………………………………...55
圖4.10 鋁合金傳動系統設計圖…………………………………………………..56
圖4.11 拍翼角度隨第一桿位置變化關係圖……………………………………56
圖4.12 第二桿與第三桿之夾角隨第一桿位置變化關係圖……………………56
圖4.13 鋁合金傳動系統組件設計圖:(a)基座;(b)第一桿;(c)第二桿;(d)第三桿…………………………………………………………………………………58
圖4.14 輕量化鋁合金傳動系統:(a)放電線切割加工示意圖;(b)鋁合金傳動系統…………………………………………………………………………………58
圖4.15 風洞實驗之翼膜設計,翼面積為11404 mm2,展弦比為3.51…………...62
圖4.16 風洞實驗用之拍翼式飛行器……………………………………………62
圖4.17 在不同拍翼角度下,升力與風速之關係圖………………………………63
圖4.18 在不同拍翼角度下,推力與風速之關係圖………………………………64
圖4.19 不同拍翼角度下,升力係數與前進比之關係圖…………………………66
圖4.20 為圖4.19經曲線擬合後之升力表現……………………………………66
圖4.21 不同拍翼角度下,推力係數與前進比之關係圖…………………………67
圖4.22 為圖4.21經曲線擬合後之推力表現……………………………………68
圖 4.23 風速在0.4 m/s,不同拍翼角度造成之能量消耗與(a)拍翼頻率;(b)升力;及(c)推力之關係………………………………………………………………69
圖4.24 (a)傳動系統元件及拍翼運動在不同電壓下之能量消耗;(b)在不同電壓下,馬達及傳動系統能量消耗與整體拍翼動作時之能量消耗比………………70
圖4.25 飛行測試(2007年4月)…………………………………………………... 71
圖4.26 飛行測試(2007年5月) ……………………………………………………72
圖4.27 飛行測試(2007年5月) ……………………………………………………73
圖4.28 飛行測試(2007年5月)…………………………………………………… 74
圖4.29 飛行測試(2007年6月) …………………………………………………75
圖5.1 各種機翼參數下,推力與風速之關係圖,實驗編號S1~S6相對應圖中(a)~ (f) ………………………………………………………………………………78
圖5.2 升力係數與前進比之關係…………………………………………………80
圖5.3 圖5.2經曲線擬合後升力係數與前進比之關係…………………………80
圖5.4 各種機翼參數下,升力與風速之關係圖,實驗編號S1~S6相對應圖中(a)~ (f) ………………………………………………………………………………81
圖5.5 推力係數與前進比之關係…………………………………………………82
圖5.6 圖5.5經曲線擬合後之推力係數與前進比之關係………………………83
圖5.7 在不同風速下,各種翼膜參數之功率與電壓之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s……………….……………………………………………….84
圖5.8在不同風速下,各種翼膜參數之拍翼頻率與功率之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s…………………………………………………………85
圖5.9 在不同風速下,各種翼膜參數之升力與功率之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s………………………………………………………………86
圖5.10在不同風速下,各種翼膜參數之推力力與功率消耗之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s……………………………………………………….87
圖5.11 市售玩具蜻蜓,售價台幣1980元………………………………………88
圖5.12 各種機翼參數下,升力與風速之關係圖,實驗編號S7~S11相對應圖中(a)~(e) …………………………………………………………………………….90
圖5.13 各種機翼參數下,升力係數與前進比之關係圖…………………………91
圖5.14 圖5.13經曲線擬合後之升力係數與前進比之關係……………………91
圖5.15 各種機翼參數下,推力與風速之關係圖,實驗編號S7~S11相對應圖中(a)~(e) ……………………………………………………………………………93
圖5.16 各種機翼參數下,推力係數與前進比之關係圖…………………………94
圖5.17 圖5.16經曲線擬合後之推力表現………………………………………94
圖5.18 在不同風速下,各種翼膜參數之功率與電壓之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s……………………………………………………………95
圖5.19在不同風速下,各種翼膜參數之拍翼頻率與功率之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s………………………………………………………96
圖5.20在不同風速下,各種翼膜參數之升力與功率之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s………………………………………………………………97
圖5.21在不同風速下,各種翼膜參數之推力與功率之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s………………………………………………………...98
圖5.22 拍翼運動功率消耗示意圖………………………………………………99
圖5.24 各種翼膜參數,在不同電壓下可達到之最大推力……………………100
圖5.25各種翼膜參數,最大推力下之升力值…………………………………101
圖5.26各種翼膜參數,在不同電壓下之推進效率……………………………101
圖5.27 飛行測試96年10月,飛行時間47秒…………………………………102
圖5.28 飛行測試96年10月,飛行時間16秒,高度達10公尺……………..102
圖6.1 不同翼膜種類之升力與風速關係圖,實驗編號F1~F6相對應圖中(a)~(f) ……………………………………………………………………………104
圖6.2 升力係數與前進比之關係………………………………………………107
圖6.3不同翼膜種類之推力與風速關係圖,實驗編號F1~F6相對應圖中(a)~(f)……………………………………………………………………………...107
圖6.4 推力係數與前進比之關係………………………………………………108
圖6.5 在不同風速下,各種翼膜參數之能量消耗與電壓之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s…………………………………………………………109
圖6.6 在不同風速下,各種翼膜參數之拍翼頻率與能量消耗之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3m/s………………………………………………………110
圖6.7在不同風速下,各種翼膜之升力與能量消耗之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s………………………………………………………………111
圖6.8 在不同風速下,各種翼膜之推力與能量消耗之關係圖,圖(a)~(d)之風速依序為0、1、2、3 m/s………………………….………………………………..112
圖6.9 各種翼膜在不同電壓下可達到之最大推力……………………………115
圖6.10 各種翼膜最大推力下之升力值……………………………………….115
圖6.11 各種翼膜在不同電壓下之推進效率…………………………………115
圖6.12 拍翼式微飛行器:(a)實體圖;(b) 高分子鋰電池(1.15g)及接收晶片(Plantraco,0.4g)………………………………………………………………….. 116
圖6.13 拍翼式飛行器之飛行軌跡,標示軌跡約飛行4秒,97年3月(合成圖)……………………………………………………………………………….116
圖6.14 微飛行器及遙控模組……………………………………………………117
圖6.15 無初速度手中起飛,97年3月(合成圖) ……………………………….117
圖6.16 無初速度手中起飛,起飛前機身與水平面夾角為28度,97年3月(合成圖) ……………………………………………………………………………..117
圖6.17 空中翻轉測試一,97年3月(合成圖) ……………………………….118
圖6.18 空中翻轉測試二,97年3月(合成圖) ………………………………118
圖6.19 高速CCD拍攝飛行姿態架構圖………………………………………120
圖6.20 高速CCD拍攝之水平飛行姿態合成圖(白板上固定間距為10公分)..120
圖6.21 水平飛行時之翼尖軌跡…………………………………………………120
圖6.22 水平飛行時之翼尖軌跡觀測……………………………………………122
圖6.23 整個微型拍翼是飛行器連同機身及尾翼進行風洞測試……………124
圖 6.24 微型拍翼飛行器電池電壓及拍翼頻率變化隨時間之變化…………124
圖6.25 拍翼頻率及功率與電壓變化之關係圖………………………………125
圖7.1 連翼與雙翼式之機翼設計,翼面積分別為(A)11404與(B)10630 mm2. …127
圖7.2 連翼式飛行器之升力表現,由(a)~(f)依序為攻角0度∼50度…………128
圖7.3 連翼式飛行器之推力表現,由(a)~(f)依序為攻角0度∼50度…………129
圖7.4 連翼式與雙翼式之升力係數與前進比之關係圖,(a)連翼式,(b)雙翼式.130
圖7.5 連翼式與雙翼式之推力係數與前進比之關係圖,(a)連翼式,(b)雙翼式……………………………………………………………………………………131
圖7.6 各種攻角在不同電壓下可達到之最大推力………………………………133
圖7.7 各攻角最大推力下之升力值………………………………………………133
圖7.8 各攻角在不同電壓下之推進效率…………………………………………133
圖7.9 風速1 m/s時,不同攻角下,平均升推力值與5個週期升推力值………137
圖7.10 在不同攻角下,一個拍翼行程下之翼弦線之變化。(a)攻角0度,(b)攻角10度,(c)攻角20度,(d)攻角30度…………………………………………………138
圖7.11 翼翅及渦流在一個拍翼行程之行為變化時域圖。(a)逆時鐘卡門渦階,(b)順時鐘卡門渦階,(c)正旋,(d)反旋,(e)翼前緣上方渦流,(f)翼前緣下方渦流…139
圖7.12 攻角0度時之渦流尾跡…………………………………………………140
圖7.13 攻角0度時,升、推力變化之時域圖……………………………………140
圖7.14 攻角10度時之渦流尾跡…………………………………………………141
圖7.15 攻角10度時,升、推力變化之時域圖……………………………………141
圖7.16 攻角20度時之渦流尾跡…………………………………………………142
圖7.17 攻角20度時,升、推力變化之時域圖……………………………………142
圖7.18 攻角30度時之渦流尾跡…………………………………………………143
圖7.19 攻角30度時,升、推力變化之時域圖……………………………………143
圖A1 常用鋁合金連桿尺寸及外觀………………………………………………155
圖A2 常用鋁合金基座外觀………………………………………………………155
圖B1 飛行時必備之工具…………………………………………………………157
圖B2 常見失敗的飛行軌跡………………………………………………………157
圖B3 淡江大學MAV研究團隊飛行記錄………………………………………157
圖C1蜂鳥正向懸停時的姿態……………………………………………………158
圖C2 尖嘴魚鰭尖游動時之軌跡…………………………………………………158
圖C3 連翼式在不同攻角下之翼尖軌跡,攻角從0°~50°…………………………160
圖C4 雙翼式在不同攻角下之翼尖軌跡,攻角從0°~50°…………………………161
圖D1 文具膠帶沿翼展方向貼附之座標示意圖…………………………………162

表目錄
表1.1 可成功飛行之拍翼飛行器…………………………………………………6
表3.1 鈦grade 4機械性質表……………………………………………………28
表3.2 parylene的物理性質與機械性質…………………………………………32
表3.3 parylene的熱性質…………………………………………………………33
表3.4 傳動機構連桿尺寸設計……………………………………………………40
表3.5 微飛行器之各組件重量表…………………………………………………44
表4.1 EagleⅡ主要零件重量………………………………………………………49
表4.2 第一代與第二代拍翼式飛行器比較………………………………………51
表4.3 鋁合金7075成分及機械性質表…………………………………………53
表4.4 傳動系統重量表……………………………………………………………59
表4.5 風洞實驗之傳動系統參數設定……………………………………………61
表5.1膠帶與碳棒參數設計…….…………………………………………………77
表5.2 不同翼膜參數下之推進效率……………………………………………100
表6.1 翼膜種類…………………………………………………………………104
表6.2 不同翼膜參數之推進效率………………………………………………114
表6.3 水平飛行時拍翼現象之基本物理量整理………………………………121
表7.1 連翼與雙翼式飛行器之升力係數經曲線擬合後之係數整理…………130
表7.2 連翼與雙翼式飛行器之推力係數經曲線擬合後之係數整理…………131
表7.3 不同翼膜參數之推進效率………………………………………………132
表7.4 風速1.0 m/s時,不同攻角下之平均及5個週期升、推力值………137
表8.1 目前可飛行之微飛行器之飛行能力表現………………………………147
表A1 風洞及飛行測試用基座、連桿之尺寸…………………………………...154
參考文獻 Agrawal, S. K. and Banala, S. (2005) Design and optimization of a mechanism for out-of-plane insect wing-like motion with twist. Journal of Mechanical Design. 127, 841-844.
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