像鹰一样飞翔

 新闻资讯     |      2024-05-27 22:33

  原件和复制品接近:鹰和无人机张开翅膀,可以急转弯飞行。当它们想快速长距离旅行时,它们会折叠翼尖。通过:迈克尔·普莱斯

  固定翼无人机在民用应用中发挥着越来越重要的作用,例如当紧急服务部门使用它们来了解自然灾害现场时。或在环境监测、视察任务或运送急需的药品。它们的设计使这些设备能够快速有效地长距离飞行。同时,它们比多旋翼无人机需要更少的能量,多旋翼无人机是具有多个垂直旋翼的飞机。另一方面,具有刚性机翼的无人机在障碍物之间机动的能力较差——例如在城市中。

  一组研究人员正在尝试开发一种可以同时做到这两点的无人机:有效地覆盖很远的距离,并在障碍物之间机动地转向。大自然已经开发了这样的传单:苍鹰。一方面,这种候鸟能够快速飞行,例如当它在开阔的土地上追逐猛禽时。另一方面,即使在最小的空间里,它也可以飞出狭窄的曲线,例如,当它在树枝和树枝之间的森林中四处走动时。

  因此,研究人员根据它的模型开发了无人机。对他们来说,一个优势是苍鹰的飞行行为和解剖结构得到了相对充分的研究;因此,他们能够获得灵感。这种方法在研究人员的专业领域——机器人技术中被广泛使用:当你用完答案时,你会以自然为模型。因为研究人员很久以前就解决了这个问题。该研究还重现了昆虫的飞行以及它们用复眼感知环境的能力。

  鹰的大小和重量符合研究的期望。研究人员的无人机具有鸟的比例和坚硬的翅膀。然而,亮点在于由红色塑料制成的羽毛,他们将其安装在翼尖和尾部。它们可以扇出和折叠。在他们最新的型号中,整个尾巴都可以转动。这些运动部件使他们能够根据各种要求调整无人机的形状,从而调整其空气动力学轮廓。

  它的羽毛伸展,可操纵,因此它可以在障碍物之间机动。但是,它具有很高的空气阻力,并且在机翼的撕裂边缘有强烈的湍流,研究人员称之为寄生阻力。当他们折叠弹簧时,空气阻力会降低,无人机可以在这种配置下快速飞得更远。

  研究人员在风洞中以各种操作模式测试了这架无人机,并获得了即使是生物学家也全新的见解。最后,户外测试的时机已经成熟。

  推进力由电动机和螺旋桨提供,他们将其放置在鸟喙所在的位置。作为飞行员,他们找到了一位在处理遥控飞机和无人机方面非常有经验的人。但即使对他来说,也很难利用无人机的所有可能性。这就是为什么研究人员现在正在努力训练人工智能来稳定无人机。然后,该设备将能够比以前更好地对侧风做出反应。

  研究人员目前正在试验在尾部增加一个垂直表面,类似于飞机的尾部。这可以使无人机更具机动性。后来,他们还想安装一个摄像头,在某个时候它应该能够自主避开障碍物并保持在航线上。

  研究人员目前的模型还不能携带有效载荷。但这样做不会是一个大问题,他们只需要增加浮力。机翼的升力是机翼表面与空气扫过该表面的速度的乘积。所以他们所要做的就是增加机翼或提高无人机的飞行速度。

  有没有一架飞机飞得如此多才多艺,但看起来与鸟完全不同?问得好。也许可以制造一种可以将其光束指向不同方向的火箭。

  但研究人员认为,正如鸟类所展示的那样,敏捷飞行的解决方案不仅更简单,而且更有效率。

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