无人机的飞(fēi)行:科学家们如(rú)何创造更好的飞行器(qì)?他们从(cóng)自然界中寻找(zhǎo)灵感(gǎn),研(yán)究发现有翼(yì)动物即便是在(zài)困难的条(tiáo)件下(xià),也能有效(xiào)地穿过空气的适应性变化。现如今的无(wú)人机比(bǐ)以往任何时候的都更为复(fù)杂,在科学家们探索出更多的昆虫、 蝙蝠以及鸟(niǎo)类飞行(háng)成(chéng)功的秘密后,将会(huì)继续(xù)提高它们的性能。
潜入水中(zhōng):很多飞(fēi)行器(qì)正展翅高飞,而一种新型的(de)无人机就像(xiàng)水鸟一样,可(kě)以从半空中一跃入水。有(yǒu)翼无人机(jī) (AquaMAV) 拥(yōng)有(yǒu)能(néng)变(biàn)形的翅膀,当(dāng)它潜(qián)水时,便会将翅膀折叠起来。这种水生微型(xíng)飞行(háng)器重量仅有200 克,它(tā)可以飞向(xiàng)目的地,或是进入(rù)水(shuǐ)下的目的(de)地,在水下进行短暂(zàn)的(de)数据收(shōu)集后(hòu),使用喷气推进的方式将自己(jǐ)推送到空中,然后回到(dào)基地(dì)。
小(xiǎo)憩:在迁移(yí)期间,有些(xiē)鸟(niǎo)能连续飞几天甚至几(jǐ)个月不休息,它们(men)如何在长途(tú)飞行中(zhōng)补眠的问题长期困(kùn)扰着(zhe)科学(xué)家们。以前(qián),人们认为长途飞(fēi)行(háng)的军舰鸟在(zài)飞行的过程中,一次只休息一个脑半(bàn)球——从(cóng)字面上理解,就(jiù)是睡(shuì)觉时睁一只眼闭一(yī)只眼(yǎn)。但一项新研究对(duì)处于长期洄游(yóu)行程中的鸟儿,进行了第一次(cì)脑部扫描(miáo),科学(xué)家(jiā)们发现,在某些时刻,它们完全睡着了,但时间非常短(duǎn)暂,并且(qiě)是(shì)在高空下进行着机械性滑翔。
无(wú)声的飞行:科学(xué)家们仔细地观(guān)察猫头(tóu)鹰的翅膀,从而了解(jiě)这些(xiē)鸟类掠食(shí)者如何在飞行中不发出(chū)任何声(shēng)音(yīn)。生(shēng)物学家、 数学家(jiā)以及工(gōng)程师们研究猫(māo)头鹰的气动性能;他们发现,羽毛之(zhī)间功能性的结合,铸(zhù)就了无声的飞(fēi)行。他们(men)发现,猫(māo)头鹰翅膀(bǎng)的大尺(chǐ)寸面积(jī)允许他们以较(jiào)慢的速度飞行,以(yǐ)此(cǐ)来减少它们制(zhì)造(zào)的(de)噪音(yīn),而羽毛之间的连锁结构以及天鹅绒般(bān)的表面纹(wén)理,也能抑制(zhì)噪(zào)音,就如同(tóng)机翼(yì)边缘(yuán)滑过(guò)空(kōng)中所留下的痕迹(jì)。
危(wēi)害控(kòng)制:即使(shǐ)是最稳(wěn)固的无人机也可能会损坏,因此科学(xué)家(jiā)们正在研究(jiū)飞(fēi)行器如何修复;他们正在研究动物(wù)如何修复受伤的翅(chì)膀,且在此之后(hòu)依(yī)然能飞(fēi)行——甚至是翼膜(mó)受到了严重的损伤。研究(jiū)人员(yuán)用高速摄像(xiàng)机记录对失去一边(biān)翅膀的果蝇进(jìn)行的测试,测试(shì)结果表明,果蝇通过改变翅膀上(shàng)下拍打的(de)幅度(dù),并(bìng)让身体倾(qīng)向受伤的翅膀一(yī)侧,从而(ér)适应在半空中(zhōng)的飞行。
稳定:突如其(qí)来的一阵强风会扰乱动物和飞(fēi)行器的飞行,但科学家发现,即使是在狂风(fēng)的情况下,蜜蜂仍能坚持飞行觅食。为了了解蜜(mì)蜂如何穿过(guò)狂风(fēng),研(yán)究人员将昆虫置于风洞中,并记录下他们的飞行动(dòng)作。他们发现,蜜蜂用不同(tóng)的反应来调整(zhěng)自己,从而让自(zì)己停(tíng)留在半空(kōng)中,其中包括改变翅(chì)膀挥动(dòng)的频率及振幅,以及多样化他们飞行时(shí)的拍翅对称性。通过模仿这些技术,飞行(háng)器可以提高他们穿过空气湍流(liú)的能(néng)力(lì)。
一个方向(xiàng):贴近(jìn)地面飞(fēi)行的鸟,将会面临多变的飞行环境(jìng),它们需要(yào)迅速地处理视觉(jiào)的输入,快速(sù)地调整飞(fēi)行方向,从而避开(kāi)任(rèn)何阻拦它们的障碍物。为了找出鸟儿如何(hé)机动地调整和目标之间的间(jiān)隔,同时维持前进的动力,研究人员对鸽(gē)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(bìng)在三(sān)个维度中记录它们(men)的动作。他们发现鸽(gē)子选定(dìng)的方向与它们飞翔时的方(fāng)向密(mì)切(qiē)相关,这样他们就(jiù)可(kě)以更快地(dì)飞行,且更少地调整翅膀(bǎng)挥(huī)动的节拍。
正面朝上:有些时候,研(yán)究人员会通过研究不会飞行的昆虫(chóng),来了解飞行。竹节虫幼虫无(wú)翅,但是(shì)当(dāng)他们跌倒时(shí),即使(shǐ)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(chá)发现,当昆(kūn)虫掉落时(shí),他们(men)能通过腿部(bù)运(yùn)动与气流相(xiàng)协调,从而迅速(sù)地转动自(zì)己,使自己正面朝上,在(zài)0.3秒以(yǐ)内完全扭转过来。研究(jiū)人员在(zài)他们的研究中解释道,这项技术(shù)可(kě)能(néng)是在昆虫飞行(háng)进化的早期(qī)阶段使用(yòng)到的,它可以提高无(wú)人机在空中的敏捷(jié)性(xìng)。
小心缝隙:季(jì)节性(xìng)换羽(yǔ)是鸟类更(gèng)新羽毛(máo)的方式,尚未完成换羽(yǔ)的鸟类(lèi)仍然需要继续飞行,而在一些(xiē)情(qíng)况下,无视翅膀的状况可能会受到安全的威胁。研究(jiū)者们选(xuǎn)取了乌鸦(yā)家(jiā)庭中的一只(zhī)寒鸦(yā),以(yǐ)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(jiū)者发(fā)现(xiàn),在换(huàn)羽期(qī)间,鸟类的飞行效率会降低,但鸟(niǎo)类会通(tōng)过调整翅(chì)膀(bǎng)的(de)姿势来弥(mí)补羽(yǔ)毛缺失的情况(kuàng),这也(yě)是一种可以运(yùn)用于机翼损坏的(de)无人机飞行(háng)的策略(luè)。

咨询航拍服(fú)务可(kě)加昆明俊鹰无人机飞控手老(lǎo)鹰的微信laoyingfly |