刚性与柔性飞行器旋转运动中的双稳态
流体动力学
2018-08-01 v1 生物物理
摘要
我们探讨了悬停飞行的旋转稳定性。我们的模型受到一个实验性金字塔形物体和一个计算模拟的λ形类似物在振荡气流中被动悬停的启发；这两个系统均已被证明在自由飞行中能保持旋转平衡。在此，我们将λ形飞行器固定在其顶点，使其能像摆锤一样自由旋转。我们发现该飞行器表现出稳定的凹面朝下和凹面朝上行为。重要的是，朝下和朝上构型是双稳态的，并在一定范围的背景流动特性下共存。我们解释了这种双稳态的空气动力学起源，并将其与倒立摆在基座振荡时的惯性诱导稳定性进行比较。然后，我们通过在飞行器顶点引入一个旋转弹簧，使其能够被动扑翼。对于刚性弹簧，柔顺性减弱了向上稳定性，但随着刚度降低，扑翼诱导了一个新的向上稳定性转变。最后，我们评论了这些发现对生物和人造飞行器的意义。
引用
@article{arxiv.1709.09241,
title = {Bistability in the rotational motion of rigid and flexible flyers},
author = {Yangyang Huang and Leif Ristroph and Mitul Luhar and Eva Kanso},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.09241},
year = {2018}
}