這只奇異的“銀翼蝴蝶”靜悄悄地趴在一株鮮艷的盆景上,警惕地觀察著四周環(huán)境。每當有人“闖入”它的領(lǐng)地,它便會振翅而起,在“闖入者”身邊翩翩起舞,輕盈的舞姿彰顯著空中舞者的風采……
近日,在法國一家航空實驗室里,一款外形酷似蝴蝶的無人機,以這種獨特的方式吸引著在場所有人的眼球。
縱觀無人機發(fā)展歷程,各種功能強大的無人機層出不窮,但這款名為“metaFly”的仿生無人機以奇特的外形設計和飛行方式,在無人機家族中脫穎而出,“吸睛”無數(shù)。
所謂“仿生無人機”,就是模仿借鑒自然生物的飛行方式和控制體系,結(jié)合流體力學、材料科學、微系統(tǒng)控制學等技術(shù)手段研制的人造飛行器。在飛行方式上,它不同于固定翼和旋翼式無人機,而是像昆蟲一樣,通過上下扇動翅膀,引起機身上下空氣壓力差,進而推動飛行器升降。
同樣是“撲翅”飛行,為什么要模仿翩翩飛的蝴蝶而不是翱翔的飛鳥?選擇模仿類型,是研發(fā)團隊初期研討的重點課題。他們發(fā)現(xiàn),自然界中鳥類的飛行速度和高度雖然要比昆蟲高出很多,但相對于身體結(jié)構(gòu)較為復雜的飛鳥,昆蟲的翅膀一般都只有翅脈而沒有鳥類翅膀中龐大復雜的神經(jīng)系統(tǒng),也不像鳥類那樣需要控制整個身體才能達到調(diào)整飛行姿態(tài)的效果。昆蟲的翅膀集動力、升力和控制于一體,能瞬間自適調(diào)節(jié)振頻、振幅與振角來控制和應對氣流變化,以極低的功耗在各種復雜的環(huán)境中,高機動性長時安全飛行。所以,研發(fā)團隊最終決定以結(jié)構(gòu)簡單、體型輕便的蝴蝶為設計藍本進行研制。
他們嚴格按照空氣動力學和流體力學標準,采用質(zhì)地結(jié)實、質(zhì)量輕盈的碳纖維組建無人機機身支架,在確保機身牢固的同時,減輕了無人機飛行負擔,增強了飛行效果。機身上共搭載1套負責接收和處理控制信號的微型控制單元,1部為機翼提供動能的機械無芯電機和1副鋰聚合物電池。機身整體呈流線型,長約19厘米,重約10克。
除此之外,研發(fā)團隊還為“metaFly”設計出一對由液晶聚合物為主要材料的半透明“翅膀”。作為無人機飛行的重要依托,這對比無人機機身還要長出一半的“翅膀”,是無人機整體設計中體積最大的部件。但由于其較好的延展性和柔韌性,它在飛行過程中輕便靈活,還能在一定程度上抵擋飛行中遇到的不穩(wěn)定氣流和障礙物的干擾。
目前,針對仿生無人機易于偽裝、結(jié)構(gòu)簡單等特點,多個國家的仿生無人機公司已將其研發(fā)方向延伸至更多領(lǐng)域。他們希望通過進一步改善無人機結(jié)構(gòu),提高無人機續(xù)航能力,并在無人機上搭載更多電子元件,以達到掃描、偵察、搜索、判別和追蹤的目的。
德國一家科技公司的科研人員通過在無人機飛行區(qū)域安裝高速紅外探頭,持續(xù)引導一支由仿生無人機構(gòu)成的飛行梯隊,在特定地域執(zhí)行空間掃描和場景重現(xiàn)任務。在場工程師通過計算機手動輸入飛行指令,顏色各異的“蝴蝶”翩翩飛起,洋洋灑灑地在該地域飛過,第一時間將掃描到的空間信息發(fā)送至一旁的處理器中。通過軟件的同步處理,一張數(shù)字化立體建模圖形很快被建立起來。
國外有關(guān)專家表示,如果仿生無人機被投入未來戰(zhàn)場配合執(zhí)行跟蹤定位、精準打擊等任務,面對它們與一般昆蟲的外形和飛行狀態(tài)幾乎一致的特點,當前戰(zhàn)場上的通用雷達或其他偵察手段都很難作出準確判斷,它在未來軍事領(lǐng)域的作用不容小覷。