扑翼飞行器是一种依靠翅翼扑动来产生气动力的智能机器人。由于其具有机动灵活和隐蔽性强的特点,扑翼飞行器在军事和民用领域都有着广泛的应用。目前已有的扑翼飞行器的机翼多为单段式,这种类型的飞行器虽然加工比较简单,但气动性和仿生性较差。为了改进这些问题,本课题研制了一款翅翼可折叠弯曲的两段式扑翼飞行器,具体的研究内容如下:分析了大型鸟类的骨骼、翅翼和羽毛等主要生理结构,全面剖释了飞行状态下鸟类翅翼的位姿变化以及受力情况,总结出鸟类能够产生高升力的机制。根据飞行生物的尺度律公式推算出扑翼样机的全翼展、翼载荷、展弦比等结构参数。完成了样机整体的方案设计,具体包括驱动方案设计、扑翼方案设计和尾翼方案设计。设计了两段式的扑翼机构和剪刀式V型尾翼机构,建立了扑翼机构的运动学方程,并利用MATLAB软件求解出了机构中各杆长的最优解。为进一步验证扑翼机构和尾翼机构的的合理性,基于ADAMS软件对虚拟扑翼样机模型进行了动力学仿真,得到了机构中各杆件的运动特性曲线。基于ANSYS软件对容易发生破坏的组件(齿轮减速组、内翼杆、外翼杆)进行了有限元静力学分析,以确保这些组件的强度和刚度符合设计要求。为研究样机翅翼扑动时的气动特性,运用CFD分析软件Fluent对弦向截面为椭圆形的二维翅翼进行了数值模拟计算,获得了翅翼运动过程中的压力云图、升力和阻力系数曲线。从仿真结果可以看出,仿生翅翼扑动过程中具有延迟脱落效应和尾迹捕捉机制,完全符合扑翼运动规律。最后,经过构件选型、工艺设计和加工装配等步骤,完成了扑翼样机的制作。为进一步测试样机的飞行性能,对样机进行了户外试飞实验。测试结果表明,两段式扑翼飞行器的气动性能比单段式扑翼飞行器更加优越,其飞行动作更接近于真实的鸟类。