無人機模仿鳥翼飛羽構造 機翼開合變形提高升力•減低風阻

消費級無人機市場近期流行折疊式設計,在學術界則以「可變形機翼(morphing wing)」為技術主流。瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)發表了一款特殊設計的仿生無人機,其外翼可模仿鳥翼上飛羽的動作,以適應各種飛行環境和情況。

外翼模仿鳥翼飛羽

雀鳥是大自然的飛行專家,轉向、加速、抗衡對頭風自有方法:透過改變鳥翼的形狀,即能微調自身的空氣動力學,應付各種飛行環境和情況。

EPFL 智慧系統實驗室的 Dario Floreano 教授發表了一款設計啟發自雀鳥的可變形機翼無人機:雀鳥可郁動雙翼邊緣的飛羽來改變空氣動力學,而這台無人機機翼上的外翼則可如折扇般開合,以達至相同效果。

鳥翼飛羽與無人機外翼的對比
雀鳥可郁動雙翼邊緣的飛羽來調整空氣動力學表現,而這台無人機則可藉由改變外翼形狀來達至相同效果。

具體而言,不同表面積和形狀的機翼有著不同的飛行表現。當無人機的外翼折疊收起後,機翼表面積可減少 41%;外翼完全張開時,升力可增加 32 %;完全收起時,阻力則可下降 40%,藉此提高飛行速度。

這可變形機翼無人機的紅色外翼的確有點像鳥翼的飛羽!
這可變形機翼無人機的紅色外翼的確有點像鳥翼的飛羽!

借鏡折紙工藝再改良

這款無人機的最大好處是,可藉由改變外翼的形狀來適應不同飛行環境,特別適用於低空飛行及市區操作。此機除擁有鳥雀飛行之長,也兼具一般無人機的穿越障礙物、急速轉彎、以及抗風能力。相比起 DronesPlayer 早前介紹的紙鶴無人機 Lazurite Fly,純粹模仿雀鳥的拍翼飛行動作,EPFL 這台無人機的機翼設計無疑更具實用性。

目前研究團隊面對的最大技術難題,在於如何在空氣力學效率與裝置重量之間取得平衡。為克服此問題,研發團隊擬借鏡於折紙工藝,並轉用更堅韌的物料,以建構新的機翼結構。

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▼ 這台固定翼無人機上的紅色外翼,作用有如雀鳥雙翼的羽毛!

資料來源:EPFLIEEE

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作者:伍彤

喜歡真摯而持平的心得,「不必分數我更愛意想不到」。熱愛日常生活科技,最近對航拍興趣特濃,急不及待要與人分享新知和想法。耐性比頭髮短。

 

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