蝙蝠及其仿生机器人在上拍阶段的翼合拢同时提升升力产生与功率经济性

翼关节运动对鸟类和蝙蝠体型动物的高效飞行至关重要。受小短鼻果蝠（Cynopterus brachyotis）飞行的启发，我们构建了一个具有可变翼折叠能力的两自由度扑翼平台。在上拍末期，翅膀"合拢"并产生一股气流，显著提升升力产生，其正向峰值与下拍阶段产生的升力相匹配。虽然翼合拢在鸟类飞行中已有观察，但这种行为的潜在空气动力学优势尚未得到严格评估。我们采用了多种方法——准定常建模、直接力/功率测量以及风洞中的 PIV 实验——来理解在斯特劳哈尔数 St = 0.2–0.4 范围内升力/功率变化与翼折叠幅度之间的关键关系。在该范围内，升力随折叠幅度单调增加，而功率经济性（升力/功率之比）则更为复杂。在 St = 0.2–0.3 时，功率经济性随翼折叠幅度单调增加。在 St = 0.3–0.4 时，功率经济性呈现两个峰值——一个位于中等折叠幅度（约为 30°），另一个位于最大折叠处。这些发现揭示了扑翼动物和机器人可采用的两种策略——对称破缺升力增强和基于附肢的射流推进。