【工業(yè)之美】給無人機(jī)裝上“鳥腿”，沒有跑道也可彈跳起飛

【工業(yè)之美】給無人機(jī)裝上“鳥腿”，沒有跑道也可彈跳起飛

下一步，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將翼展達(dá)到6米，有效載荷提升至100公斤。

韓沁珂

圖片來源：passerine

飛機(jī)的設(shè)計(jì)靈感來自于鳥類飛行的過程。但對(duì)于目前的飛機(jī)而言，攜帶大量載荷進(jìn)行長距離飛行和小范圍內(nèi)快速起降是難以同時(shí)完成的任務(wù)。前者依靠固定翼，需要長距離跑道滑行；后者依靠螺旋槳，負(fù)荷太大難以飛起。

有人嘗試給固定翼飛機(jī)上配上螺旋槳，希望實(shí)現(xiàn)兩者兼顧，但需要面對(duì)成本和技術(shù)復(fù)雜性增加的問題。

因此，目前常見的無人機(jī)多選擇螺旋槳，用小載重?fù)Q取垂直起降。

現(xiàn)在，一家南非初創(chuàng)公司passerine試圖顛覆之前的設(shè)計(jì)，給固定翼無人機(jī)裝上了腿。用翅膀?qū)崿F(xiàn)有效飛行，用腿來實(shí)現(xiàn)起降。

像鳥一樣的sparrow 圖片來源：passerine

passerine公司資料顯示，這款名為“麻雀”（sparrow）的無人機(jī)為貨運(yùn)無人機(jī)，主要采用吹氣襟翼技術(shù)，將飛機(jī)引擎安裝在機(jī)翼上部。

早在上世紀(jì)70年代，吹氣襟翼已開始應(yīng)用，通過向飛機(jī)襟翼上噴氣，機(jī)翼在低空速時(shí)也能獲得傳統(tǒng)機(jī)翼2-3倍的升力，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的低速短距起降能力。空速是指飛行器相對(duì)于空氣的速度。

但對(duì)于sparrow來說，引擎帶來的動(dòng)力不足以推動(dòng)飛機(jī)起飛，“腿”才是起飛的關(guān)鍵。sparrow的腿部裝有兩個(gè)類似于彈射器的受載彈簧，可以提供起飛所需的80%的能量。

彈射起飛后，無人機(jī)會(huì)以大約30度的角度爬升，同時(shí)腿部像起落架一樣收回到機(jī)身中，隨后，襟翼升起，飛機(jī)進(jìn)入巡航配置。到達(dá)目的地后，無人機(jī)會(huì)減速，腿部會(huì)再次伸展開來，用作減震器。

sparrow起飛過程圖片來源：passerine

“很多人都沒有注意到，鳥的起飛騰空，并不是依靠拍打翅膀產(chǎn)生的升力，大部分初始速度還是來自于跳躍。” passerine公司創(chuàng)始人兼ceo matthew whalley在接受ieee spectrum雜志采訪時(shí)表示。

matthew whalley和sparrow 圖片來源：passerine

matthew在大學(xué)期間就開始嘗試制造一款可以攜帶大量有效載荷的無人貨機(jī)。

“南非是世界上最早開始使用無人貨機(jī)的國家之一?！彼硎?，考慮到非洲廣闊的無人運(yùn)輸機(jī)市場和欠缺的基礎(chǔ)設(shè)施，傳統(tǒng)固定翼貨機(jī)并不能滿足需求。

“這就需要一款可以不用跑道和機(jī)場的貨運(yùn)飛機(jī)?！彼诓稍L中稱：“那我們給飛機(jī)裝上腿好了?！?/p>

在設(shè)計(jì)開始階段，passerine公司研究人員設(shè)計(jì)的飛機(jī)腿并不是現(xiàn)在這個(gè)樣子。隨著數(shù)次技術(shù)迭代，飛機(jī)腿的外觀逐漸向鳥腿靠近。

研究團(tuán)隊(duì)在對(duì)sparrow進(jìn)行測試 圖片來源：passerine

“sparrow擁有固定翼無人機(jī)的有效載荷、速度、射程和效率等所有優(yōu)點(diǎn)，以及旋翼飛機(jī)的精確著陸能力?！?matthew稱，“但由于這款飛機(jī)并不能實(shí)現(xiàn)懸停，因此可能不適合航拍。”

在研究人員看來，無法懸停并不是一件壞事。通過避免最低效飛行，無人機(jī)可以一定程度上減少攜帶的電池，從而減輕自重?！斑@意味著可以飛得更遠(yuǎn)或這擁有更多有效載荷。”passerine公司稱。

sparrow進(jìn)化史 圖片來源：passerine

目前，sparrow還只是小型版，巡航速度為120 km/h，能攜帶 2公斤的負(fù)荷，飛行時(shí)間約一小時(shí)。下一步，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將翼展達(dá)到6米，有效載荷提升至100公斤。

（本文來自于界面）