未来无人机会走3亿年前的“复古风”,平衡,稳定,动力性强


未来无人机会走3亿年前的“复古风”,平衡,稳定,动力性强

3亿年前,地球上的飞行“机器”是什么?没错,就是蜻蜓。南澳大利亚大学的研究人员从蜻蜓身上获得了灵感,他们觉得未来的扑翼无人机可能在形状、翅膀和传动装置上与蜻蜓相似。

在2020年新冠肺炎疫情封锁期间,由南澳大利亚传感器系统教授领导的一组博士生设计和测试了一架以蜻蜓为灵感的无人机的关键部件,这架无人机可能会与昆虫在盘旋、巡航和特技飞行方面的非凡技能相匹配。南澳大利亚的学生们远程完成了这个项目,在家里的白板上解决数学公式,将昆虫翅膀的立体照片数字化成3D模型,并利用空闲的房间作为快速原型车间来测试扑翼无人机的各个部分。他们的研究结果发表在《无人机》杂志上。


未来无人机会走3亿年前的“复古风”,平衡,稳定,动力性强

研究人员将蜻蜓描述为“顶级昆虫飞行者”,他说,从它对空中飞行的掌握中可以学到很多工程学经验。“蜻蜓在所有飞行领域都非常高效,从水下浮出水面直到死亡(长达6个月),雄蜻蜓会与雄对手进行永久、危险的搏斗。交配需要对雌性进行空中追逐,而且它们经常躲避捕食者。它们的飞行能力已经进化了数百万年,确保了它们的生存。它们可以快速高速旋转,在携带超过自身体重三倍的重量的情况下起飞。它们也是自然界最有效的捕食者之一,锁定、追逐并捕获猎物的成功率高达95%。”


未来无人机会走3亿年前的“复古风”,平衡,稳定,动力性强

近年来,无人机的使用呈爆炸式增长,用于安全、军事、运输、执法、拍摄,以及最近的健康筛查,但与蜻蜓和其他飞行昆虫相比,它们是粗糙的,耗电巨大。南澳团队模拟了蜻蜓独特的体型和空气动力学特性,以理解为什么它们仍然是最终的飞行机器。

由于要捕捉到完整的蜻蜓是出了名的困难,研究人员开发了一种光学技术,从博物馆收藏的玻璃陈列柜中拍摄了75种不同蜻蜓的翅膀几何形状。在世界上第一个实验中,他们重建了翅膀的3D图像,比较了不同物种之间的差异。

蜻蜓的翅膀长、轻、刚性好,具有很高的升阻比,这使它们具有卓越的空气动力性能。它们占体重35%的长腹部也进化出了许多功能。它是消化道的所在地,与生殖有关,有助于保持平衡、稳定和机动性。腹部对它们的飞行能力起着至关重要的作用。

研究人员认为,一架长得像蜻蜓的无人机可以做很多工作,包括收集和运送笨拙的、不平衡的负载,在人类附近安全操作,探索脆弱的自然环境,执行长时间的监视任务。

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页面更新:2024-05-01

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