自微型飞行器概念的提出到现在,研究方向从微型直翼和微型旋翼的研究逐渐转向微型扑翼的研究。昆虫作为扑翼种类最多的群体,其自身尺寸也是微型飞行器的最佳之选。同时昆虫通过自然环境进化出高超的特技飞行能力,对微型扑翼的设计有很好的启发。长足大竹象是一种象甲科昆虫,以竹为食,经过进化它们不仅可以在错综复杂的竹林环境自由飞行,而且后翅具有优异的气动性能和高度可折叠的能力,这些特质使其成为微型扑翼飞行器的优秀仿生对象。本研究汲害为利,通过对长足大竹象后翅的形态学特性、纳米力学特性和运动学特性进行研究,提出了一种用于微型飞行器的新型仿生翼的设计,并通过有限元分析和流体仿真分析对仿生翼开展了结构力学特性和气动特性方面的研究。本研究利用显微镜等设备对长足大竹象后翅的宏观结构进行了观察;通过纳米力学测试系统,测量和比较后翅各部位材料的弹性模量和接触硬度;采用描点法提取了后翅翅脉的上下轮廓特征曲线;使用高速摄像机对后翅飞行运动形态以及折叠、展开运动过程进行记录。研究发现:翅脉符合仿生翼的设计原则,通过分析其动态飞行运动规律,阐明了其折叠、展开运动机理,为后续设计提供了理论依据。本研究根据长足大竹象后翅结构和材料力学特性,建立仿生翼数学模型,运用有限元仿真手段,对其静力学、模态和瞬态动力学进行分析,从理论上证明了仿生翼的合理性;同时本研究依据昆虫高升力理论,在流体仿真软件中配合使用嵌套网格法和动网格技术对仿生翼进行了扑动运动的数值分析,探究扑动幅值、扑动频率和扭转角度以及来流速度对仿生翼气动性能的影响规律。研究发现:竹象虫后翅翅脉结构具有良好的结构刚度和载荷承载能力,在扑动过程中其扑动幅值和扑动频率的改变对其气动特性影响较小,而扭转角度和来流速度的改变对其气动特性影响较大。基于以上研究工作,结合长足大竹象后翅可折叠特性,本论文提出了一款新型无源式可折叠仿生翼机构设计方案,并采用聚酰亚胺胶带与镍钛合金丝实现该机构的制作,同时完成了折叠试验,从而从试验角度证明了本研究所设计的微型可折叠仿生翼的可行性。本研究工作对拓展仿生翼设计理论、提高微型飞行器灵活性和气动效率以及未来仿昆式折叠翼无人机的研制具有重要意义。