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有羽毛的鸟形无人机:翅膀可折叠,在强风中自由飞翔

核心提示:洛桑联邦理工大学(EPFL)智能系统实验室的研究人员已经研制出了一种带翅膀的低耗能无人机,它能在飞行过程中改变翼展长度,还能在狭窄空间中高速飞行。

 

 

(图片来源:spectrum.ieee)

早在一亿六千万年前,鸟类就开始带着翅膀飞行了。羽毛翅膀让它们能在空中自由变换动作,抵御不同风向,甚至对环境的适应性也很强。然而,鸟类航空专家们表示他们都会遇到一个共同的问题:机翼带来的不仅是升力(lift),还有拖力(drag),升力在飞机起航和降落时至关重要,而拖力会阻碍飞机飞得更快。

目前一个很好的解决方法就是制造出可以自动改变机翼伸展长度的飞机。

雷锋网(公众号:雷锋网)消息,近日洛桑联邦理工大学(EPFL)智能系统实验室的研究人员已经研制出了一种带翅膀的低耗能无人机,它能在飞行过程中改变翼展长度,还能在狭窄空间中高速飞行。

研究员 Dario Floreano 介绍道:“鸟儿之所以能够改变翅膀的大小和形状,是因为它们的铰接式骨架受肌肉控制,而且有羽毛覆盖。当翅膀折叠的时候羽毛就会跟着重叠起来。”

(图片来源:spectrum.ieee)

为了让无人机能够像鸟儿一样自由地飞翔,EPFL 的研究人员使用了含有玻璃纤维的人工羽毛,并在上面覆上一层尼龙材料,使用碳纤维结构加固。通过一张一合的翅膀,无人机可以在空中快速飞行,而当这种翅膀折叠在一起时,还能够抵挡强风。

雷锋网了解到,这种具有人造羽毛的折叠机翼能够改变自身 41% 的表面积:当机翼完全折叠,它的升力将会提高 32 %,拖力将会降低 40 %,并且无人机的最高速度将会从每秒 6.3 米提高到每秒 7.6米。然而,值得注意的是,机翼面积的减小也会使得无人机的机动性较差,这也正是可变形的机翼如此重要的原因。而 EPFL 研发出的无人机在飞行中可以改变翼展长度,在需要的时候进行机翼折叠,不需要的时候则会展开。这种无人机能够自如地穿过障碍物,抵挡强风的攻击,还能根据风向自己调整机翼。人造羽毛机翼已经帮助研究团队实现了空气动力学的目标。

对于无人机而言,最大的挑战之一就是很难在空气动力学效率与设备重量之间找到平衡点。在机身上增加这样的装置无疑是一个挑战,因为它占用了无人机的机身面积。而这种无人机每侧机翼都安有 8 片非常轻的人造羽毛,可伸展收缩,就像真的鸟儿一样,不会因为翅膀过重而负荷不了。此外,雷锋网还了解到,这种无人机还可接受远程遥控,机身上安装了一块电子板,可记录发动机、无人机的飞行姿势以及 GPS 定位等重要信息。这样一来,你也不用担心它走丢了。

 EPFL 的研究人员希望可以通过人造羽毛机翼的方式来增加无人机在风速过高的城市中飞行的稳定性,让人们可以更自如地使用无人机来完成任务。

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