導(dǎo)讀：近年來無人機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，作為人類的第二雙眼睛，在農(nóng)用、氣象、勘探、攝影方面野蠻生長(zhǎng)。按照飛行平臺(tái)構(gòu)型分類，無人機(jī)可分為固定翼、多旋翼、傘翼、撲翼等。而撲翼無人機(jī)，就是像鳥類一樣用翅膀飛行的無人機(jī)。雖然現(xiàn)在我們已經(jīng)可以運(yùn)用固定翼和旋轉(zhuǎn)翼等升空，但是仿生翼一直以來是科學(xué)家追求的目標(biāo)。 撲翼飛行器的早期歷史研究 人類對(duì)撲翼飛行器最早的創(chuàng)意科技追溯到古希臘工匠代達(dá)羅斯和他的兒子伊卡洛斯。而最早文字記載的撲翼飛行器出自《漢王·王莽傳》。而最早符合現(xiàn)代工程學(xué)的撲翼飛行器設(shè)計(jì)圖的出現(xiàn)則直到文藝復(fù)興時(shí)期，由意大利畫家達(dá)芬奇模仿鳥類飛行而繪制的。
在1878年的倫敦博覽會(huì)上， 兩架撲翼機(jī)首次獲得展示。當(dāng)時(shí)考夫曼設(shè)計(jì)的帶有蒸汽機(jī)的撲翼機(jī)方案引起了人們的極大興趣；而英國(guó)人哈兒格萊夫則制成了一架帶有發(fā)動(dòng)機(jī)的撲翼機(jī)實(shí)用模型。 仿生撲翼飛行器在制造過程中面臨了哪些困難？ 1. 空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)：因?yàn)槔ハx和鳥類的翅膀不像飛機(jī)機(jī)翼一樣具有標(biāo)準(zhǔn)的流線型，而是類似的平面薄體結(jié)構(gòu)，翅膀拍動(dòng)過程中伴隨著快速且多樣性的運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生很多局部不穩(wěn)定氣流，這種非定常的空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)是非常復(fù)雜的。 2. 飛行動(dòng)力能源問題：早期的仿生撲翼飛行器的研究經(jīng)驗(yàn)靠人體肌肉的力量驅(qū)動(dòng)撲翼飛行器是無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)飛行的，由于微型撲翼飛行器要求外形較小、質(zhì)量好、能耗少，這就要求我們對(duì)于能源系統(tǒng)有著很嚴(yán)格的要求。 3. 翼型和材料問題：設(shè)計(jì)和制造具有非定常空氣動(dòng)力學(xué)特性的高效仿生翼，是仿生撲翼飛行研究中急待解決的問題。仿生翼必須輕而堅(jiān)固，能夠在高頻振動(dòng)下不會(huì)斷裂，且要能夠提供足夠的升力和推進(jìn)力等。 4. 通信和控制系統(tǒng)：像鳥類和昆蟲一樣實(shí)現(xiàn)對(duì)仿生撲翼飛行的控制是不現(xiàn)實(shí)的，控制系統(tǒng)須根據(jù)實(shí)際使用要求進(jìn)行很大的簡(jiǎn)化。 雖然撲翼機(jī)的實(shí)現(xiàn)仍然具有較大的困難，但是人類追逐撲翼機(jī)的夢(mèng)想是不會(huì)停止的。 撲翼飛行器國(guó)內(nèi)外研究成果 進(jìn)入21世紀(jì)，微型撲翼飛行器開始興起。曾在1992年的未來軍事技術(shù)研討會(huì)上首次提出微型飛行器MAV（Micro Air Vehicle）的概念。MAV在軍用和民用上都有廣泛的應(yīng)用前景，所以各國(guó)紛紛把微型飛行器作為研究的熱點(diǎn)。 佐治亞理工學(xué)院研制了一種仿昆蟲微型撲翼飛行器“Entomopter”，其機(jī)翼與蝴蝶翅膀類似，可以直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，且能量轉(zhuǎn)換效率較高。 東京大學(xué)研究了一種在交變磁場(chǎng)中移動(dòng)的撲翼飛行器，首次將微機(jī)電系統(tǒng)與昆蟲飛行原理結(jié)合到一起。 而在特征尺寸與鳥或昆蟲的領(lǐng)域內(nèi)，撲翼飛行器是要優(yōu)于固定翼和旋翼飛行器的。撲翼飛行器可以快速改變飛行器的姿態(tài)，具有極強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性與靈活性，同時(shí)又能夠用很小的能量進(jìn)行長(zhǎng)距離的飛行，更適合在長(zhǎng)時(shí)間無能源補(bǔ)充及遠(yuǎn)距離條件下使用。 國(guó)內(nèi)對(duì)于撲翼飛行器的研究起步較晚，但國(guó)內(nèi)的撲翼機(jī)的研究制作發(fā)展勢(shì)頭很好，目前也有 多家高等院校和科研機(jī)構(gòu)開展了對(duì)撲翼機(jī)的研究工作。 在2004年，南京航天航空大學(xué)研制出了國(guó)內(nèi)第一架能夠在空中懸浮飛行的撲翼飛行器。 2013年，南京航天航空大學(xué)的黃鳴陽也成功做出了國(guó)內(nèi)首架仿生海鷗撲翼飛行器。
撲翼飛行器知名開發(fā)企業(yè) 提起撲翼飛行器，最先想到的應(yīng)該就是漢王科技。在2020全球無人機(jī)大會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，漢王仿翼科技推出了仿生撲翼鳥新品“出頭鳥1000系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品的推出標(biāo)志著漢王科技在開發(fā)仿生撲翼飛行器領(lǐng)域翻開了新的篇章。 目前，全球仿生機(jī)器人正處在快速發(fā)展的階段，大量的機(jī)器狗、機(jī)器魚和機(jī)器鳥產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的視野中。相較于傳統(tǒng)的固定翼飛行器和旋翼飛行器，仿生撲翼飛行器可謂是一片“藍(lán)海”。 |
