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【工业之美】给无人机装上“鸟腿”,没有跑道也可弹跳起飞

2019-02-10 13:37 性质:转载 来源:界面新闻
  图片来源:Passerine  飞机的设计灵感来自于鸟类飞行的过程。但对于目前的飞机而言,携带大量载荷进行长距离飞行和小范围内快...

  图片来源:Passerine

  飞机的设计灵感来自于鸟类飞行的过程。但对于目前的飞机而言,携带大量载荷进行长距离飞行和小范围内快速起降是难以同时完成的任务。前者依靠固定翼,需要长距离跑道滑行;后者依靠螺旋桨,负荷太大难以飞起。

  有人尝试给固定翼飞机上配上螺旋桨,希望实现两者兼顾,但需要面对成本和技术复杂性增加的问题。

  因此,目前常见的无人机多选择螺旋桨,用小载重换取垂直起降

  现在,一家南非初创公司Passerine试图颠覆之前的设计,给固定翼无人机装上了腿。用翅膀实现有效飞行,用腿来实现起降。

  像鸟一样的Sparrow 图片来源:Passerine

  Passerine公司资料显示,这款名为“麻雀”(Sparrow)的无人机为货运无人机,主要采用吹气襟翼技术,将飞机引擎安装在机翼上部。

  早在上世纪70年代,吹气襟翼已开始应用,通过向飞机襟翼上喷气,机翼在低空速时也能获得传统机翼2-3倍的升力,实现优秀的低速短距起降能力。空速是指飞行器相对于空气的速度。

  但对于Sparrow来说,引擎带来的动力不足以推动飞机起飞,“腿”才是起飞的关键。Sparrow的腿部装有两个类似于弹射器的受载弹簧,可以提供起飞所需的80%的能量。

  弹射起飞后,无人机会以大约30度的角度爬升,同时腿部像起落架一样收回到机身中,随后,襟翼升起,飞机进入巡航配置。到达目的地后,无人机会减速,腿部会再次伸展开来,用作减震器。

  Sparrow起飞过程图片来源:Passerine

  “很多人都没有注意到,鸟的起飞腾空,并不是依靠拍打翅膀产生的升力,大部分初始速度还是来自于跳跃。” Passerine公司创始人兼CEO Matthew Whalley在接受IEEE SPECTRUM杂志采访时表示。

  Matthew Whalley和Sparrow 图片来源:Passerine

  Matthew在大学期间就开始尝试制造一款可以携带大量有效载荷的无人货机。

  “南非是世界上最早开始使用无人货机的国家之一。”他表示,考虑到非洲广阔的无人运输机市场和欠缺的基础设施,传统固定翼货机并不能满足需求。

  “这就需要一款可以不用跑道和机场的货运飞机。”他在采访中称:“那我们给飞机装上腿好了。”

  在设计开始阶段,Passerine公司研究人员设计的飞机腿并不是现在这个样子。随着数次技术迭代,飞机腿的外观逐渐向鸟腿靠近。

  研究团队在对Sparrow进行测试 图片来源:Passerine

  “Sparrow拥有固定翼无人机的有效载荷、速度、射程和效率等所有优点,以及旋翼飞机的精确着陆能力。” Matthew称,“但由于这款飞机并不能实现悬停,因此可能不适合航拍。”

  在研究人员看来,无法悬停并不是一件坏事。通过避免最低效飞行,无人机可以一定程度上减少携带的电池,从而减轻自重。“这意味着可以飞得更远或这拥有更多有效载荷。”Passerine公司称。

  Sparrow进化史 图片来源:Passerine

  目前,Sparrow还只是小型版,巡航速度为120 km/h,能携带 2公斤的负荷,飞行时间约一小时。下一步,研究团队计划将翼展达到6米,有效载荷提升至100公斤。

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