會員登錄
版權歸原作者所有，如有侵權，請聯系我們
想象一下，在你頭頂、身旁飛過的，可能不是小鳥、昆蟲，而是飛行機器人，它像鴿子一樣在低空中滑翔、像蜻蜓那樣急轉直上、像蝴蝶一樣翩翩起舞，是不是超級炫酷！在電影《沙丘2》中，我們看到的未來式仿生撲翼機，其原型正是高效又靈活的蜻蜓，嚴格來說這是一種仿生蜻蜓的撲翼機。
自然界一直都是人類產生各種發明創造靈感的不竭源泉。我們都或多或少曾經幻想過自己能長出翅膀，像鳥兒一樣飛翔。自古以來，人們為了飛上藍天，留下了不少神話傳說，進行了很多次飛行嘗試，但由于早期的撲翼機都只是在外形上簡單地模仿，結果當然都以失敗告終。后來，伴隨著內燃機的發明和空氣動力學的完善，人類飛行的夢想由萊特兄弟發明的固定翼機實現，幾年后，旋翼機被發明出來。
但是，為什么我們直到現在仍很少看到撲翼機的身影呢？最關鍵的原因就是關于力學的建模與控制問題尚未取得突破。撲翼機是典型的非定?？諝鈩恿W系統，與平時常見固定翼機不同，它的飛行是通過機翼的撲動與角度變換來獲得不恒定的升力和向前的推動力，并不是簡單地上下揮動翅膀就可以實現。
空中飛行大師——鳥類的飛行得益于它的翅膀中有大幅度活動關節的骨架、肌肉群，以及符合空氣流動原理的羽毛和脊髓神經控制系統的幫助。這讓鳥類可以靈活地根據氣流和生命活動需求，調整飛行姿勢。但科學界對于鳥類的空氣動力學機制研究仍存在一定空白，難以構造精確的解析力學模型，這是我們要面對的挑戰。
盡管如此，仍有航空人堅守著人類最初的飛行夢想。西北工業大學的仿生飛行器研究團隊就一直在此領域深耕：今年3月，仿生撲翼機“小隼”一出現就驚艷了眾人，它采用了全新的驅動結構，具有目前同類飛行器中最像鳥類的飛行動作，能在撲動翅膀的同時聯動單側翅膀收縮折疊，這讓它擁有更強的隱蔽性能。
相較于固定翼機和旋翼機，撲翼機具有高氣動效率、高機動性、低噪聲等明顯優勢。消耗同樣的能量，撲翼機可以飛行得更遠，通過更復雜的地形，更悄無聲息地完成地形探索、目標追蹤、生態監測、軍事偵察等，應用潛力巨大。
最精密的電腦比不過一只蒼蠅的大腦，人類也從未停止從大自然中模仿創新。當前，撲翼機采用的機翼設計主要有單翼、弧面翼、復雜翼等，相關的飛行性能、操控性和電池續航力也各不相同。今年7月，北京科技大學研究團隊也取得重要成果，成功設計了一款翼展為27厘米、重量僅為18克的微型仿生撲翼機，能夠實現在室內自由可控飛行，并具備穩定懸停能力。
雖然距離實現規模應用還有一段路要走，但隨著更輕便、耐損耗的材料出現與飛行理論的不斷完善，撲翼機終將在祖國的大地上展翅高飛，在環保、航空、國防等領域中發揮重要作用。
（作者系廣東省科學院工業分析檢測中心實驗員）
歡迎掃碼關注深i科普！
我們將定期推出
公益、免費、優惠的科普活動和科普好物！
- 參加最新科普活動
- 認識科普小朋友
- 成為科學小記者
