扑翼微型飞行器是一种以昆虫和鸟类等生物为仿生模板的创新型飞行器,其仿生化程度更高,集举升、悬停和推进等功能于一个扑动系统中,具有体积小、隐蔽性强、飞行灵活度更高、噪音更低等优点,在军事和民用领域具有广泛的应用价值和良好的发展前景。现有的扑翼微型飞行器与飞行类生物相比无论是在空气声学特性还是空气动力学特性方面都没有达到理想的水平,因此,本文将通过仿生学的原理以及飞行生物的尺度律原则设计出一种以蜻蜓翅膀为原型的仿生翅翼,并探究前缘微结构的存在对翅翼空气声学和空气动力学特性的影响及规律,进而提高扑翼微型飞行器的整体性能,本文的主要研究内容包括:对广泛存在于中国北方的黄蜻翅膀的宏观整体轮廓和微观前缘锯齿结构进行观察和测量。然后根据飞行生物的尺度律原则和翅翼形状的气动力特性对蜻蜓翅膀的整体形态进行设计及优化,并选取蜻蜓前翅翼翅结附近前缘微结构的尺寸作为建模基准参数建立前缘三维微结构模型,进而设计出一种具有前缘微结构的仿生翅翼。利用仿真软件对仿生翅翼在滑翔和扑动飞行两种运动状态进行数值计算与分析,主要探究仿生翅翼在0度攻角滑翔状态下前缘微结构的尺寸参数变化对仿生翅翼空气声学特性的影响;探究仿生翅翼在悬停状态下以“0”字形运动轨迹扑动时,前缘微结构对翅翼空气动力学特性的影响。研制一种低噪声旋转试验平台用以代替风洞进行噪声试验探究,采用将驱动部分和旋转测量部分模块化处理的设计理念,并使用具有降噪及隔音效果的降噪绵和隔音箱等材料使试验台进一步满足噪声测量要求,进而通过试验方法验证仿生前缘微结构的空气声学特性。从仿生学的角度出发,在分析昆虫及鸟类的运动模式及扑动规律的基础上,通过数学建模和结构优化等工作研制出一种基于曲柄摇杆机构的扑翼飞行器,并且其翅翼具有空间“0”字形的运动轨迹,进而探究仿生翅翼在悬停飞行状态下以空间“0”字形运动轨迹扑动所具有的空气动力学特性。