蝙蝠是唯一一種能像鳥類一樣振翅飛翔的哺乳動物,因為其獨特的飛行器官——翼手,使得某些種類的蝙蝠成為了飛行高手。來自英國帝國理工學院和南安普頓大學的一些科學家,受到蝙蝠和鳥類的啟發(fā),研發(fā)出一款新型的無人微型飛行器,這種飛行器的機翼可以應對氣流并在飛行過程中改變形狀。
這款無人微型飛行器(MAV)的外觀和蝙蝠很像,這是因為科學家的設計靈感就是來源于蝙蝠。這個類似蝙蝠的飛行器,可以在任何一種環(huán)境下起飛,它可以掠過海浪、濺落,甚至在遭遇到外界力量時改變機翼的形狀。
雖然無人機已經(jīng)存在于軍事領域很多年了,但是帝國理工學院和南安普頓大學的科學家們仍然在探索新的設備,他們正在測試的這種新型MAV,具有更好的空氣動力特性,續(xù)航時間更長并且成本更低。
這款MAV的機翼有著獨特的設計,內置的電活性聚合物可以變換機翼的堅硬程度,以應對外加電壓,使得性能更加優(yōu)越。這款MAV就好像是一只塘鵝、一只紅隼或者是一只馬蹄蝙蝠,能夠在飛行期間任意收縮和改變形狀。
來自大自然的生物已經(jīng)為人類提供了一系列的材料和技術?!缎⌒蜔o人機將如何征服世界》的作者David Hambling說:“雖然翼展長6米、飛行速度每小時500英里的大型客機很難在自然界中找到其類似的生物祖先,但是翼展長1米、飛行速度每小時30英里的無人機卻和自然界中許多的鳥類有著共同之處?!?
撲翼無人機有著像飛機一樣外形優(yōu)勢,模仿了鳥類在飛行時借助上升暖氣流獲得高度的優(yōu)勢。其他研究人員通過模仿鷹的爪子,研發(fā)出了可以棲息在樹枝或電線上的無人機。通過仿生學設計研發(fā)出的無人機有時候還會被鳥類誤認為是同類:美國軍隊的Raven無人機就曾在空中遭到老鷹的襲擊。
帝國理工學院的研究人員更喜歡使用生物靈感這個詞,而不是仿生學。來自帝國理工學院航空系的研究人員Rafael Palacios說:“我們發(fā)現(xiàn)蝙蝠的翅膀有三個主要特征,第一,和其他鳥類一樣,通過拍打翅膀產(chǎn)生飛行的動力;第二個是其獨有的膜結構,就好像船帆一樣,可以在風中自然地改變形狀;而蝙蝠獨特的骨骼機構,使其成為了飛行高手。我們主要關注蝙蝠的第三個特征,想找出一個解決方案,讓無人機也可以有蝙蝠一樣的飛行優(yōu)勢,但是并不是復制出和蝙蝠翼手一樣的機翼骨架,這是行不通的。”
為了實現(xiàn)和蝙蝠一樣的飛行模式,科學家使用一種數(shù)學模型,創(chuàng)建了一款模擬蝙蝠的仿真軟件,這款軟件不僅可以模仿蝙蝠的翅膀,還可以模仿飛行時周圍的空氣動力流和蝙蝠周圍所產(chǎn)生的電場效應。
Palacios和來自南安普頓大學空氣動力學和飛行力學系的研究人員已經(jīng)在風洞和水面上測試了一個半米長的MAV原型。目前為止,這種MAV還處于測試階段,但是這種狀似蝙蝠翼的MAV只需要五年即可在現(xiàn)實世界中飛行。
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