创吉尼斯世界纪录!仿生扑翼无人机究竟有多强?西工大研究员造出“最强伪装者”

工业领域前沿 2023-09-19
2684 字丨阅读本文需 7 分钟

年初,《新华每日电讯》、陕西广播电视台都发布一个新闻,吉尼斯世界纪录官方认证,西北工业大学申请的扑翼式无人机单次充电后,实现了2小时34分钟38秒62连续飞行,创作了新的世界纪录。

值得一提的就是,西工大在仿生飞行器研究上从2001年就已经开始了,深耕20多年之后也没有辜负国人对他们的期望,先后研制出“信鸽”“小隼”“金雀”“蜂鸟”“云鸮”“信天翁”等不同特点的仿生飞行器,每一项的成功都是新一次突破。可以说西工大在仿生扑翼无人机上已经如鱼得水。超强机动,快速高飞、长距离巡航等无疑会成为未来“最强伪装者”!

仿生机器人风生水起

扑翼机这种东西,本来就是打算效仿鸟类或者昆虫的飞行动作,也是人类早期尝试飞行时,最容易想到和尝试的思路,比如当年有在身上捆着羽毛跳楼的,有拿蒸汽机连着两个大翅膀原地扑腾,把飞行员颠得七荤八素的,就电影沙丘里也有扑翼机,是仿蜻蜓的。

但是到目前为止,除了公园里能见到一些小玩具,用橡皮筋动力可以在空中扑腾一两分钟,我们还没有看到多少扑翼机的实用案例。说明实现起来还是太难了,首先扑翼机需要机翼连续扑动,所以对发动机要求高,要轻巧有力。对材料要求也高,因为总是上下来回扑动,反复折弯材料,材料很容易疲劳。当然还有飞行控制,和固定翼飞机更不一样。

所以谁能先解决这些问题,谁就有可能在航空领域占领新的一片蓝海,国内外都有科研院所高校在这个领域投入力量,美国1985年还搞过一个根据古生物化石研究制作仿翼龙的扑翼机,进行过短暂的飞行。中国这几年在扑翼机领域发展得不错,北航南航西工大三座高校之间就有激烈竞争,比如2016年,南航在国际大奖赛上展示的仿真鹰,扇动翅膀的动作已经基本上可以以假乱真。

仿真程度提高了,持续飞行时间提升了,如果加上自主飞行控制能力,这些仿真的鸟或者昆虫能干什么,那就充分发挥想象力吧。如果战场上随便看到一只鸟,对方都要琢磨到底是真鸟还是假鸟,这个战场环境给对方多大精神压力可想而知,机器昆虫就更不用说了,晚上有个小东西飞过来飞进战壕或者帐篷,也许就是侦察窃听的,或者就带着一两克炸药准备钻进对方精密设备或者贴到重要人物脸上,不在中国多采购点蚊帐,这个仗都不好打。当然美国人可以花几千万美元,研制自己的战术蚊帐。

除了扑翼机,我看西工大还搞了机器蝠鲼,很好的模仿了蝠鲼的外形和水中动作。中国航天科工集团研制出了世界首条仿生鲸鲨,目前上海海昌海洋公园鲨鱼馆,航天科工还在尽力解释说这种仿生鲸鲨只是用于观赏。

中国农业大学都搞了软件机器仿生鱼,说是避免了传统螺旋桨驱动产生噪声大的问题,游动起来比较安静,对水生生物影响比较小,可近距离观察水生生物,避免鱼群应激反应,也能指导养殖户进行科学、健康地喂养,大大提高了工作效率。这些话越琢磨越有味道,毕竟大家清楚,我们是搞耕战的。

仿生扑翼无人机究竟有多强?

仿生扑翼无人机究竟有多强呢?或许会彻底颠覆你的认知?无人机很常见,飞鸟也很一般,但长得像飞鸟的无人机你肯定没有见过。

仿生扑翼无人机顾名思义就是能够扇动翅膀的无人机,相比于传统“一字翼”形固定翼无人机或者多轴无人机,仿生扑翼无人机不管从外型上看,还是运动方式都像极了一只自由翱翔于天空的飞鸟。而且通过后方指挥中心的操控之下,完成指定任务。仿生扑翼无人机不仅机动性强,而且小巧的体型以及超高仿生技术让其拥有超强的隐蔽性,即便被敌方看到,也以为这仅是一只飞鸟,

殊不知,营房、炮兵阵地、油料/弹药仓库等重要设施早就被高倍数的高清摄像头拍个一清二楚。加上无人机目标较小,想要打中它们也并非是一件简单的事情,所以仿生扑翼无人机的出现,能够尽可能减少伤亡的情况之下,还能够精准探测敌情。值得注意的就是,仿生扑翼无人机还能适应不同的气候环境,西工大在试飞的时候,就曾跨越了我国的四个气候带,在经过多年经验积累之后,终于让仿生扑翼无人机拥有抗御4级风的能力以及能够适应小雨雪天气,甚至是-10度到40度都能相安无恙,可见西工大在这上面花费了多少心血。

西工大仿生扑翼鸟打破世界纪录,机器动物上战场不是好莱坞专利 。在很长一段时间里,国人想要看到仿生扑翼鸟只能通过好莱坞才能看到,但现如今西工大却把它们拉到了现实,或许真印证了那句话,美国负责想象,我国负责实现。西工大研制出来的仿生扑翼鸟不仅能够应用于军事领域的侦查、斩首等行动。还能造福于民间,比如核泄漏,生化污染,自然灾害等一些危险的探测行动,甚至能够用来监视犯罪团伙的一举一动等等。

而随着西工大在该领域不断深耕之后,未来这种仿生扑翼鸟应用领域也在不断扩大。值得注意的就是,西工大对于仿生学方面的研究,可以说是能上天也能入海,他们研发出来的仿蝠鲼潜航器,依然打破了世界纪录,成为下潜深度最深的仿生设备。

西工大团队介绍

航空学院宋笔锋教授团队深耕仿鸟飞行器研究20余年,在鸟类飞行机理研究、仿生飞行器设计等方面取得了丰硕的研究成果。宋笔锋教授表示:“自然界的鸟类飞行能力惊人,研究它们的飞行机理和相关仿生技术,是发展新概念飞行器与提升现有飞行器性能的颠覆性技术,世界航空强国也都将仿生飞行技术列入了重点发展领域。从2001年开始,我们团队一直致力于研制更仿生、更高效的扑翼飞行器,在续航时间、载荷能力、环境适应性等方面不断突破极限,这次创造世界纪录可谓是水到渠成。”

宋笔锋,西工大航空学院教授/博导。973项目首席科学家;2000年全国百篇优秀博士论文获得者;教育部全国高等学校优秀青年骨干教师;国务院政府特殊津贴获得者;原国防科工委优秀教师;容闳科技教育奖获得者;国家教育部骨干教师基金获得者。国家重点学科“飞行器设计”学科带头人,“863”计划重大项目论证组副组长,临近空间飞行器专家组成员,可靠性共性技术专家组成员,国家某重大专项子项目专项组成员,某型战斗机分系统副总设计师,中国航天工业科技集团可靠性专家组专家,空军装备预研“飞机总体技术”专家组成员。中国航空学会无人机与微型飞行器分会委员,浮空器专业分会副主任,中国运筹学会可靠性专业分会理事,中国系统工程学会人机与环境专业委员会委员。

工欲善其事,必先利其器。团队青年教师薛栋副教授表示:“我们发明了气动/运动/结构强耦合的数值仿真与特种风洞试验系统,为仿生飞行器气动特性的研究提供了有力的工具基础。我们还基于对鸟类翅膀高升力大推力机理的研究,发明了柔性仿生扑动翼设计方法。扑动翼的设计先后迭代了将近20轮,经过一轮轮的数值仿真、风洞实验和飞行测试,最终得到推力、升力和功耗等多项指标综合性能最佳的版本,使此次参加挑战的飞行器的扑动翼具有非常优越的气动特性。”

“团队实行研究生项目总师制度,创造纪录的过程也是团队协作、精益求精的过程。” 担任“云鸮”飞行器总设计师的博士研究生孟瑞对此次的挑战也感悟颇多,“每一次外场测试时,负责总体、扑动翼、驱动系统、飞控系统设计的同学都会参与进来,一起解决飞行过程中遇到的问题,讨论改进方案。经过改进、问题得到解决后大家会一起庆祝,在不断改进的过程中,飞行器的性能得到了提升,我们也积累了深厚的情谊。这是我们学生时代最宝贵的经历,大家付出的努力也都非常值得!”

文章来源: 刘晓非说,科学窥探者,全国党媒信息公共平台

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:工业领域前沿
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...