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想象一下，在你頭頂、身旁飛過的，可能不是小鳥、昆蟲，而是飛行機器人，它像鴿子一樣在低空中滑翔、像蜻蜓那樣急轉(zhuǎn)直上、像蝴蝶一樣翩翩起舞，是不是超級炫酷！在電影《沙丘2》中，我們看到的未來式仿生撲翼機，其原型正是高效又靈活的蜻蜓，嚴(yán)格來說這是一種仿生蜻蜓的撲翼機。

自然界一直都是人類產(chǎn)生各種發(fā)明創(chuàng)造靈感的不竭源泉。我們都或多或少曾經(jīng)幻想過自己能長出翅膀，像鳥兒一樣飛翔。自古以來，人們?yōu)榱孙w上藍(lán)天，留下了不少神話傳說，進(jìn)行了很多次飛行嘗試，但由于早期的撲翼機都只是在外形上簡單地模仿，結(jié)果當(dāng)然都以失敗告終。后來，伴隨著內(nèi)燃機的發(fā)明和空氣動力學(xué)的完善，人類飛行的夢想由萊特兄弟發(fā)明的固定翼機實現(xiàn)，幾年后，旋翼機被發(fā)明出來。

但是，為什么我們直到現(xiàn)在仍很少看到撲翼機的身影呢？最關(guān)鍵的原因就是關(guān)于力學(xué)的建模與控制問題尚未取得突破。撲翼機是典型的非定?？諝鈩恿W(xué)系統(tǒng)，與平時常見固定翼機不同，它的飛行是通過機翼的撲動與角度變換來獲得不恒定的升力和向前的推動力，并不是簡單地上下?lián)]動翅膀就可以實現(xiàn)。

空中飛行大師——鳥類的飛行得益于它的翅膀中有大幅度活動關(guān)節(jié)的骨架、肌肉群，以及符合空氣流動原理的羽毛和脊髓神經(jīng)控制系統(tǒng)的幫助。這讓鳥類可以靈活地根據(jù)氣流和生命活動需求，調(diào)整飛行姿勢。但科學(xué)界對于鳥類的空氣動力學(xué)機制研究仍存在一定空白，難以構(gòu)造精確的解析力學(xué)模型，這是我們要面對的挑戰(zhàn)。

盡管如此，仍有航空人堅守著人類最初的飛行夢想。西北工業(yè)大學(xué)的仿生飛行器研究團(tuán)隊就一直在此領(lǐng)域深耕：今年3月，仿生撲翼機“小隼”一出現(xiàn)就驚艷了眾人，它采用了全新的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，具有目前同類飛行器中最像鳥類的飛行動作，能在撲動翅膀的同時聯(lián)動單側(cè)翅膀收縮折疊，這讓它擁有更強的隱蔽性能。

相較于固定翼機和旋翼機，撲翼機具有高氣動效率、高機動性、低噪聲等明顯優(yōu)勢。消耗同樣的能量，撲翼機可以飛行得更遠(yuǎn)，通過更復(fù)雜的地形，更悄無聲息地完成地形探索、目標(biāo)追蹤、生態(tài)監(jiān)測、軍事偵察等，應(yīng)用潛力巨大。

最精密的電腦比不過一只蒼蠅的大腦，人類也從未停止從大自然中模仿創(chuàng)新。當(dāng)前，撲翼機采用的機翼設(shè)計主要有單翼、弧面翼、復(fù)雜翼等，相關(guān)的飛行性能、操控性和電池續(xù)航力也各不相同。今年7月，北京科技大學(xué)研究團(tuán)隊也取得重要成果，成功設(shè)計了一款翼展為27厘米、重量僅為18克的微型仿生撲翼機，能夠?qū)崿F(xiàn)在室內(nèi)自由可控飛行，并具備穩(wěn)定懸停能力。

雖然距離實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用還有一段路要走，但隨著更輕便、耐損耗的材料出現(xiàn)與飛行理論的不斷完善，撲翼機終將在祖國的大地上展翅高飛，在環(huán)保、航空、國防等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

（作者系廣東省科學(xué)院工業(yè)分析檢測中心實驗員）

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