受8种动物启发而设计出的无人机
转载 2016-12-27 13:57 来源:蝌蚪五线谱
无人机的飞行:科学家们如何创造更好的飞行器?他们从自然界中寻找灵感,研究发现有翼动物即便是在困难的条件下,也能有效地穿过空气的适应性变化。现如今的无人机比以往任何时候的都更为复杂,在科学家们探索出更多的昆虫、 蝙蝠以及鸟类飞行成功的秘密后,将会继续提高它们的性能。
潜入水中:很多飞行器正展翅高飞,而一种新型的无人机就像水鸟一样,可以从半空中一跃入水。有翼无人机 (AquaMAV) 拥有能变形的翅膀,当它潜水时,便会将翅膀折叠起来。这种水生微型飞行器重量仅有200 克,它可以飞向目的地,或是进入水下的目的地,在水下进行短暂的数据收集后,使用喷气推进的方式将自己推送到空中,然后回到基地。
小憩:在迁移期间,有些鸟能连续飞几天甚至几个月不休息,它们如何在长途飞行中补眠的问题长期困扰着科学家们。以前,人们认为长途飞行的军舰鸟在飞行的过程中,一次只休息一个脑半球——从字面上理解,就是睡觉时睁一只眼闭一只眼。但一项新研究对处于长期洄游行程中的鸟儿,进行了第一次脑部扫描,科学家们发现,在某些时刻,它们完全睡着了,但时间非常短暂,并且是在高空下进行着机械性滑翔。
无声地飞行:科学家们仔细地观察猫头鹰的翅膀,从而了解这些鸟类掠食者如何在飞行中不发出任何声音。生物学家、 数学家以及工程师们研究猫头鹰的气动性能;他们发现,羽毛之间功能性的结合,铸就了无声的飞行。他们发现,猫头鹰翅膀的大尺寸面积允许他们以较慢的速度飞行,以此来减少它们制造的噪音,而羽毛之间的连锁结构以及天鹅绒般的表面纹理,也能抑制噪音,就如同机翼边缘滑过空中所留下的痕迹。
危害控制:即使是最稳固的无人机也可能会损坏,因此科学家们正在研究飞行器如何修复;他们正在研究动物如何修复受伤的翅膀,且在此之后依然能飞行——甚至是翼膜受到了严重的损伤。研究人员用高速摄像机记录对失去一边翅膀的果蝇进行的测试,测试结果表明,果蝇通过改变翅膀上下拍打的幅度,并让身体倾向受伤的翅膀一侧,从而适应在半空中的飞行。
稳定:突如其来的一阵强风会扰乱动物和飞行器的飞行,但科学家发现,即使是在狂风的情况下,蜜蜂仍能坚持飞行觅食。为了了解蜜蜂如何穿过狂风,研究人员将昆虫置于风洞中,并记录下他们的飞行动作。他们发现,蜜蜂用不同的反应来调整自己,从而让自己停留在半空中,其中包括改变翅膀挥动的频率及振幅,以及多样化他们飞行时的拍翅对称性。通过模仿这些技术,飞行器可以提高他们穿过空气湍流的能力。
一个方向:贴近地面飞行的鸟,将会面临多变的飞行环境,它们需要迅速地处理视觉的输入,快速地调整飞行方向,从而避开任何阻拦它们的障碍物。为了找出鸟儿如何机动地调整和目标之间的间隔,同时维持前进的动力,研究人员对鸽子进行了追踪,观察它们飞过放置的不同障碍物时的状态,并在三个维度中记录它们的动作。他们发现鸽子选定的方向与它们飞翔时的方向密切相关,这样他们就可以更快地飞行,且更少地调整翅膀挥动的节拍。
正面朝上:有些时候,研究人员会通过研究不会飞行的昆虫,来了解飞行。竹节虫幼虫无翅,但是当他们跌倒时,即使没有翅膀的帮助,它们也可以使自己悬浮在半空中。科学家观察发现,当昆虫掉落时,他们能通过腿部运动与气流相协调,从而迅速地转动自己,使自己正面朝上,在0.3秒以内完全扭转过来。研究人员在他们的研究中解释道,这项技术可能是在昆虫飞行进化的早期阶段使用到的,它可以提高无人机在空中的敏捷性。
小心缝隙:季节性换羽是鸟类更新羽毛的方式,尚未完成换羽的鸟类仍然需要继续飞行,而在一些情况下,无视翅膀的状况可能会受到安全的威胁。研究者们选取了乌鸦家庭中的一只寒鸦,以飞行的空气动力学的角度,观察它在换羽的不同阶段的状态。研究者发现,在换羽期间,鸟类的飞行效率会降低,但鸟类会通过调整翅膀的姿势来弥补羽毛缺失的情况,这也是一种可以运用于机翼损坏的无人机飞行的策略。
网友评论0条评论
相关资讯
更多- 能在闹市区飞行表演的eVTOL你见过吗?
- 应急展|卓翼智能应邀参加2024年中国国际应急展
- 【倒计时7天】2024上海无人机展&2024上海低空经济大会
- 零重力首席战略官陈炎:六城eVTOL试点落地将标志着国内空域管理体制机制改革迎来实质性进展
- 陆地航母订单再+100!小鹏汇天与海南省发改委达成战略合作
- 【精飞要闻】精飞集团闪耀第二届湖南省先进制造新材料博览会暨娄底市硅钢国际精准采购节
- 智翔航空为第十五届全国交通运输行业“智翔杯”公路养护工(学生组)职业技能大赛全国总决赛成功举办保驾护航,荣获特殊贡献单位奖!
- 把握机遇,燃情未来
- “本届航展勾勒出世界一流空军的未来轮廓”——新华社记者专访军事专家
- 飞鹏动态 | 航天飞鹏联合苏州港航集团首探供水物资低空运输新场景