可变机翼—无人机的神器

2015-3-30 14:23| 发布者: 高华华| 查看: 2500| 评论: 0|原作者: 范韬|来自: 译言网

摘要: 一直以来，无人机的飞行速度越来越快，价格越来越便宜，智能化程度越来越高，但无人机灵活性相当低。无人机在空中飞行时，几乎没有出错的余地，即便是最轻微的撞击都会让无人机高速坠落地面。斯坦福大学的研究人员通过研究飞行动物，设计出了一种耐久性更好的机翼，可以运用到将来的无人机上。这种机翼即便是承受了钢棍的沉重打击后，还能继续飞行。 ... ... ... ...

无人机 , 可变机翼

       一直以来，无人机的飞行速度越来越快，价格越来越便宜，智能化程度越来越高，但无人机灵活性相当低。无人机在空中飞行时，几乎没有出错的余地，即便是最轻微的撞击都会让无人机高速坠落地面。斯坦福大学的研究人员通过研究飞行动物，设计出了一种耐久性更好的机翼，可以运用到将来的无人机上。这种机翼即便是承受了钢棍的沉重打击后，还能继续飞行。

       经过世世代代的进化，鸟类和蝙蝠这样的动物对飞行已经十分精通。现在，我们能从鸟类和蝙蝠那里学到的知识来重新设计无人机。研究生阿曼达·斯托尔斯和研究报告的合著者大卫·朗坦克博士研究了鸟类和蝙蝠在遇到狭窄通道时的飞行方式，它们将翅膀向身体内折叠，从而飞过狭窄通道。受到强力冲击后，鸟类和蝙蝠的翅膀还能恢复到原来的形状，要是固定翼无人机具有这种能力，在遭受某些特定的碰撞后，它仍能正常飞行。

       通过研究飞行动物，研究人员发现飞行动物翅膀能进行流畅地变形的能力完全是一种被动功能；这意味着翅膀的折叠和展开不需要驱动机构。读者可以将翅膀想象成一个弹簧，而不是折页。飞行动物可以将自己两只翅膀中的一只进行变形，让自己在空中保持飞行状态，这是一种很重要的能力。无人机如果采用了类似结构的机翼，也能做到这一点。

       斯坦福大学研发的原型机械机翼以鸟类和蝙蝠翅膀的解剖结构为基础，框架采用碳纤维制造，腹板采用聚酯薄膜制造。该机翼的铰链装置使用3D打印设备进行专门制造，能单独支撑机翼。如果这种机翼遇到了像树枝这样的障碍物（或者是残忍的工程师们挥舞的钢棍），它能在收缩后及时恢复原状，不会耗费任何能量。这种摆翅动作能让无人机飞过障碍后，重新充分展开机翼（观看上面放慢20倍的视频）。

       安装了多个螺旋桨的无人机具有极佳的可操控性，能盘旋在一个地方执行精准任务，如递送包裹。虽然如此，装配了固定翼或振翼的无人机在长距离飞行方面却效率更高，并且用很大的空间来适应斯坦福大学研究出的变形机翼设计。采用变形机翼的无人机在费劲一片遍布树木或建筑的地方，即使飞行时碰到了什么东西，也不会有马上掉落到地面的危险。一个常规无人机的旋翼要是坏了，肯定会坠毁到地面。

       斯坦福大学制造的机翼只是用来测试被动变形铰链的机构，而不是一个已经可以安装到无人机上的完善设计。要让无人机凭借变形机翼像鸟类那样飞行，还有一系列的难题有待解决。但变形机翼的设计理念已经引起了科学家和政府的兴趣。一架无人机在密集环境中飞行的无人机说得上是一种改变游戏规则的工具。

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