天天飞快讯:每到秋冬季节,成群的大雁会结队排成“一”字或“人”字型,由头雁带领,从寒冷的老家西伯利亚地带,飞跃几千公里飞到我国南方过冬繁殖。头雁飞行动作在起身后形成一个低压区,使得整个队伍气压区减小空气阻力提高群体飞行能力,整体飞行速度最高达到惊人的近百公里每小时。
蜂鸟翅膀振动频率达到70~80次/秒,并可做精准悬停和迅捷的移动;蜜蜂、果蝇同样拥有超强的飞行效率,小小的身躯能够支持远距离飞行,可以抵抗气流的影响快速调整飞行姿态。由此可见,对于拥有百年航空历史的人类来说,鸟类、昆虫早就拥有了无与伦比、让人类琢磨不透的飞行技能。
当人类的飞行器越来越大的同时,另一个领域的飞行器---仿生型无人机确越来越小,越来越灵活。Stanford Uni. Lentinklab教授David Lentink说:“如今的旋翼无人机很难抵御空气乱流,城市里充满大楼,无人机很难在其中稳定穿行。”当我们熟悉了火遍大地多轴旋翼无人机,也让我们来欣赏一下这些清新的仿生型扑翼无人机。
仿生型扑翼无人机中最为成熟颜值最高的作品当属Festo出品的Smartbird---机械智能鸟。Smartbird由中心齿轮带动连杆机构实现对鸟类扑翼飞行的模拟,同时通过翼尖扭力电机调整翅膀飞行迎角,模拟鸟类扑翼的不同阶段。大家感受一下Smartbird的颜值。
Smartbird翼展2米,重量仅为约450克——得益于它采用的碳纤维轻质材料和聚氨酯外皮。 出色的结构让Smartbird的飞行效率高,仿真度高,常常可以引来真鸟伴飞。
2011年发布Smartbird之后,2013Festo又发布了新作品BionicOpeter---机械昆虫之蜻蜓。和鸟类仿生型扑翼无人机特点略有不同,BionicOpter机械齿轮结构更加复杂,扑翼速度和自然界昆虫一样更加快速,同时实现接近悬停的扑翼飞行动作,可谓是仿生型无人机的有一尖端之作,大家来感受一下。
昆虫类仿生型扑翼无人机往往向着小型化的发展道路前进,众多科研机构和顶尖大学研发了诸多微小型扑翼飞行器,其中渗透着微型电机、太阳能、MEMS等很多技术,特点和应用领域也各有不同。例如哈佛大学工学院出品的一美分大小的仿生型无人机,可以模拟昆虫的团队飞行,同时机动灵活,无孔不入,承担侦查、救援等活动。
当然,鸟类和昆虫飞行的秘密人类还没有完全理解,在很多方面例如,仿生飞行气动力学(Vortex Dynamics)、仿生扑翼结构和材料(Structure Analysis)还需要很多基础研究的突破。相信未来的无人机会呈现给人类大不一样的视角。
仿生学让孤独前行的人类开始思考那些最初的启示,或许有一天我们会在高楼大厦之间用无人机收发着快递,升起可穿戴手腕型无人机给自己拍照,也有像鸟儿和昆虫一样飞行的扑翼无人机穿行在你我之间。未来有无限的空间留给我们去想象去实践,或许有一天人类也可以找到自然界所创造的最佳飞行方式。