西北工業(yè)大學(xué)又傳來好消息，仿鳥飛行器研究取得重大突破，單次連續(xù)飛行時(shí)間達(dá)到123分鐘。 西工大這次實(shí)驗(yàn)的主角是其自主研制的“云鸮”仿生撲翼飛行器，它是西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院教授宋筆鋒團(tuán)隊(duì)，20多年深耕鳥類飛行機(jī)理探索和應(yīng)用研究的最新成果。
仿生撲翼飛行器指的是模仿鳥類撲動(dòng)翅膀的飛行方式，技術(shù)難度很大。我們都知道，傳統(tǒng)的人造飛行器，要么是利用發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣加速，通過固定機(jī)翼氣流壓力實(shí)現(xiàn)上升，要么是靠螺旋槳旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生升力。而這種仿鳥飛行器是完全模擬鳥類的飛行姿態(tài)，開發(fā)起來的難度很大。 西工大在仿生飛行技術(shù)領(lǐng)域有著雄厚的技術(shù)實(shí)力和經(jīng)驗(yàn)，在撲動(dòng)翼設(shè)計(jì)方面，基于對(duì)鳥類翅膀高升力、大推力和低阻力氣動(dòng)機(jī)理的研究，提出了高效仿生翼氣動(dòng)外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，突破了低雷諾數(shù)/非定常空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算與試驗(yàn)、高效撲動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和適合撲翼飛行器的微型飛控系統(tǒng)研制等難題，從而使得撲動(dòng)翼在飛行過程中獲得了極佳的升阻氣動(dòng)特性和推進(jìn)效果，有效提高了飛行器的飛行效率和續(xù)航性能。 先后研制了“信鴿”“小隼”“金雀”“蜂鳥”“云鸮”“信天翁”等不同特點(diǎn)的仿生飛行器，并獲得發(fā)明專利100余項(xiàng)。
截止到目前，西工大研制的仿生撲翼飛行器已在北京、沈陽(yáng)、深圳、北川，以及海拔4100米的稻城、海拔4300的羊八井等20多個(gè)地區(qū)，完成了3000余架次任務(wù)飛行，能在-10℃~40℃、4級(jí)風(fēng)及小雨雪環(huán)境下使用。并已在陜西省地質(zhì)局、青海湖風(fēng)景區(qū)等多個(gè)單位進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。 當(dāng)然，研制撲翼飛行器的機(jī)構(gòu)不止西工大一家，例如近日，北京航空航天大學(xué)宣布，北航前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院新概念飛行器團(tuán)隊(duì)自主研制的“雙關(guān)節(jié)大鳥型撲翼飛行器”創(chuàng)造了新的續(xù)航世界紀(jì)錄，達(dá)到1小時(shí)31分04秒98。可見，我國(guó)在這一領(lǐng)域，已經(jīng)有了很多的技術(shù)成果。
其實(shí)近些年，歐美日等國(guó)家也在研究撲翼飛行器，但是現(xiàn)如今，各種人造飛行器已經(jīng)越發(fā)成熟，例如直升飛機(jī)、固定翼式飛機(jī)，以及各種性能的無人機(jī)等等，那么為什么還要研究仿鳥撲翼飛行器呢？ 首先，撲翼飛行器不僅從外觀來看很像鳥類，飛行方式也一樣。這種特性決定了，通過偽裝它可以執(zhí)行近距離的偵察任務(wù)，或者在機(jī)場(chǎng)執(zhí)行驅(qū)鳥任務(wù)。 同時(shí)，它便于攜帶，通過手拋的方式就能起飛，還可以滑翔降落，所以起降不受場(chǎng)地限制。 第三，撲翼的飛行方式，使得這種飛行器可以像鳥類一樣滑翔飛行，也就是飛到一定高度，偶爾煽動(dòng)幾下翅膀，就可以向前飛行，或者滯空飛行。 第四，由于撲翼的飛行方式具有較多的運(yùn)動(dòng)自由度，因此有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，例如鳥類可以隨意轉(zhuǎn)彎，調(diào)轉(zhuǎn)飛行方向和高度，而現(xiàn)有的人造飛行器在這方面要差很多。 第五，機(jī)翼?yè)鋭?dòng)的方式是以橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)為主，這是厘米級(jí)微型無人機(jī)的更加合適構(gòu)型，可以制造出尺寸更小的飛行器。 總之，撲翼飛行器的優(yōu)勢(shì)非常多，并且因?yàn)檫@些特點(diǎn)，它具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，例如前面提到的偵查敵情，還有高空氣象探測(cè)，地面成像、生態(tài)監(jiān)控、生物研究等等等等。 隨著我國(guó)航空技術(shù)的突飛猛進(jìn)，在眾多領(lǐng)域不斷取得技術(shù)突破，撲翼飛行器因?yàn)槠渚哂械膽?zhàn)略意義，也成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)。去年，美國(guó)空軍表示，正在研發(fā)一種仿生鳥，將被用于監(jiān)視、空中行動(dòng)以及戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知等領(lǐng)域。好消息是，目前來看，我國(guó)在這一領(lǐng)域已經(jīng)位于世界先進(jìn)行列。 大家都知道，我們的國(guó)土幅員遼闊，需要有多種多樣的空中力量保衛(wèi)祖國(guó)的安全，而此時(shí)此刻，中國(guó)的航空強(qiáng)國(guó)夢(mèng)正在一點(diǎn)一點(diǎn)的變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，這才是最激動(dòng)人心的。 |
