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「无人机大全集」UAV家族中的仿生精灵:扑翼无人机

2020-05-31 18:11 性质:转载 作者:多智未来 来源:百家号
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自古至今,人类就希望能够像鸟儿一样,可以自由自在的飞翔,渴望飞行的人们也在孜孜不倦地探索。人类最开始的探索受到知识水平的限制,只能观察到鸟类飞行的表面...

自古至今,人类就希望能够像鸟儿一样,可以自由自在的飞翔,渴望飞行的人们也在孜孜不倦地探索。人类最开始的探索受到知识水平的限制,只能观察到鸟类飞行的表面动作,并不了解飞行的本质,固以往模仿扑翼动作的尝试都以失败而告终。在我国,汉代是对扑翼飞行进行探索的第一个朝代,著名史学家班固在《汉书王莽传》中记载:“取大鸟翩为两翼,头与身皆著毛,通引环纽,飞数百步,堕。”在意大利,十五世纪的著名画家达芬奇对鸟类飞行机理进行了比较系统的研究,他不仅认真观察研究了鸟类基本的飞行动作,而且做出较为科学合理的解释,并根据自己研究得到的结论,设计了由人力驱动的扑翼模型。

之后的很多年里,很多人对扑翼飞行进行了探索,对扑翼的研究有所进展,但发展速度缓慢。在此期间人们通过观察鸟类在空中翱翔发明了滑翔机,在固定翼飞机诞生后,人们渐渐放弃了扑翼的飞行方式。随着人类科学技术和生产力的进步,固定翼飞行器的飞行速度和载重得到大幅度提高,满足了人类生活生产的需要,此外固定翼飞行器的气动布局设计也逐渐成熟,因此,在很长的历史时期,研究人员的精力都致力于进一步提高固定翼飞机的各项性能指标,扑翼机的发展基本处于停滞状态。

1996 年,美国国防高级研究计划署(DARPA)启动了一项为期 4 年、投入3500万美元的微型飞行器研制计划。这引起了世界上许多国家的广泛关注,进行了相关技术的研究。虽然 DARPA 最初没有采用扑翼的飞行方式,但是进一步研究发现,固定翼飞行器在低雷诺数下气动力很差,采用固定翼的飞行方式很难达到设计要求。后来的研究发现,要获得足够的升阻比和抗干扰飞行技术,采用仿生扑翼的飞行方式,才是解决问题的出路。

经过数万年的生物进化,自然界的鸟类广泛地采用扑翼的飞行方式,在较低飞行雷诺数下鸟类利用翅膀的灵活运动和非定常空气动力获得高升力,而且飞行效率高,机动性好。随着对生物飞行机理认识地不断加深以及空气动力学、微电子机械技术和新材料的快速发展,仿生扑翼机目前已经成了一个新的研究热点,仿生扑翼机将在未来得到快速发展。

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