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    撲翼式微型無人機

    放大字體  縮小字體 日期:2023-01-11  來源:中國科普博覽、中國科學院  瀏覽次數:414
    核心提示:微型無人機在15厘米時螺旋槳還可產生需要的效率,但在7.62厘米以下就需要采用翅膀了。對于較小的微型機,撲翼可能是一種可行的辦法,因為它可以利用不穩定氣流的空氣動力學,以及利用肌肉一樣的驅動器代替電動機。

    撲翼式微型無人機


    微型無人機在15厘米時螺旋槳還可產生需要的效率,但在7.62厘米以下就需要采用翅膀了。對于較小的微型機,撲翼可能是一種可行的辦法,因為它可以利用不穩定氣流的空氣動力學,以及利用肌肉一樣的驅動器代替電動機。


    加利福尼亞工學院與Aero Vironment公司等單位正在研制一種微型蝙蝠(Microbat)撲翼式無人機,目的是要了解撲翼方式是否比小型螺旋槳更有效,它的隱蔽性如何,是否可以像蜂鳥一樣垂直飛行。


    微型蝙蝠的翼展為15厘米,重10克,具有像蜻蜓一樣的MEMS驅動的翅膀,撲翼頻率為20赫茲。該機可攜帶一臺微型攝像機,上下行鏈路或音響傳感器。在試飛中它無控制地飛行了18分鐘,46米遠,后因鎳鎘電池用完而墜地。


    1998年初,加利福尼亞大學開始研制一種撲翼式微型無人機,叫機器蒼蠅。研制的目的是利用仿生原理獲得蒼蠅的杰出的飛行性能。計劃到2004年底它能夠飛行。軍方對它的偵察能力很感興趣,想利用它在城市環境中進行秘密監視及偵察。


    機器蒼蠅有普通蒼蠅大小,樣子也像蒼蠅。不過它有4只翅膀而不是兩只,只有一個玻璃眼睛而不是兩只球形眼睛。機器蒼蠅重約43毫克,直徑5-10毫米,與真蒼蠅差不多,它的身體用像紙一樣薄的不銹鋼制成,翅膀用聚酯樹脂做成。機器蒼蠅由太陽能電池驅動,一個微型壓電石英驅動器以每秒180次的頻率扇動它的4只小翅膀。驅動器的質量大大小于一只綠頭蒼蠅的質量,但它比肌肉產生的能量密度大得多。


    為什么要研制機器蒼蠅?因為它的體積小,隱蔽性好。為什么不研制好看一些的蜻蜓呢?因為蜻蜓有4只翅膀,使它的復雜性增加了一倍。更重要的是蒼蠅是出色的飛行員,它可以由任何方向上起飛及降落,甚至頭朝下起飛。它可以在百分之3秒內改變方向。它的信號處理速度令超級計算機望塵莫及。由于蒼蠅飛行的復雜性,使機器蒼蠅需要用4只翅膀代替兩只翅膀?赡苁褂玫募夹g有直徑1毫米的微型陀螺儀,以及正在研制中的“靈巧灰塵”,即在一片微小的硅片灰塵中集成有傳感器、通信裝置及計算機電源。


    微型無人機在軍事上有廣泛的用途,它可進行偵察,生化戰劑的探測,目標指示,通信中繼,武器的發射,甚至可以對大型建筑物及軍事設施的內部進行監視。它特別適合于在城市作戰中使用,它可以填補衛星和偵察機達不到的盲區。機上裝備的攝像機、紅外傳感器或雷達可將目標信息傳回,士兵通過手掌上的顯示器,可以看見山后或建筑物中的敵人。如果裝上電子鼻,它甚至可以根據氣味跟蹤某個要人。


    現在微型無人機的研究正在加緊進行,它發展的潛力是很大的。在戰場上,微型無人機、特別是昆蟲式無人機,不易引起敵人的注意。即使在和平時期,微型無人機也是探測核生化污染、搜尋災難幸存者、監視犯罪團伙的得力工具。

     
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