這種“鳥”竟出現在反恐戰場
來源:科普時報
作者:徐敬華
發布時間:2024-11-22
瀏覽次數:1021

圖為(wei) 北京科技大學團隊自主研發的“老鷹”仿生撲翼飛行器。(作者供圖)


編者按 11月17日,第十五屆中國國際航空航天博覽會(hui) 在廣東(dong) 珠海落下帷幕。本屆航展匯聚了陸海空多領域的高精尖裝備,本報邀請專(zhuan) 家就仿生撲翼飛行器與(yu) 反無人係列裝備撰寫(xie) 文章,與(yu) 讀者分享。

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抬頭仰望天空,倏忽間,一隻大“鳥”淩空而過。但你有沒有想過,這可能並不是一隻真正的鳥,而是仿生撲翼飛行器。

近日,在第十五屆中國國際航空航天博覽會(hui) 現場,由北京科技大學團隊自主研發,展翅達到1.8米的“老鷹”仿生撲翼飛行器引發關(guan) 注。仿生撲翼飛行器是模仿鳥類或者昆蟲所設計的新概念飛行器,其仿生程度高、隱蔽性強,更適用於(yu) 遂行低空偵(zhen) 察、目標監視等多樣化任務。這種新概念飛行器將在反恐戰場發揮獨特的優(you) 勢。

不受場地限製,適用反恐戰場

在反恐作戰中,恐怖分子大多藏匿於(yu) 堅固工事、城市街區、荒野山林之中,作戰環境複雜、敵暗我明、易守難攻,實施地麵機動、監視偵(zhen) 察、通信聯絡、運輸補給難度較大,特戰隊員傷(shang) 亡概率增加。

相對於(yu) 傳(chuan) 統固定翼類與(yu) 旋翼類,仿生撲翼飛行器具有機動性強、質量輕便、偽(wei) 裝性好、噪音較低和能耗較少等優(you) 點,運動方式與(yu) 鳥類和昆蟲非常類似,單憑肉眼幾乎無法分辨,這就為(wei) 它們(men) 執行戰場偵(zhen) 察、情報收集、通信中繼,乃至攜帶爆炸物發動精確攻擊等任務提供了得天獨厚的優(you) 勢。尤其在反恐作戰中,仿生撲翼飛行器不易被恐怖分子發現,可以有效隱蔽作戰意圖,提升作戰效能。

仿生撲翼飛行器可以手拋起飛、滑翔降落,因此,它的起降不受場地限製,能夠快速部署在野外山地、城市街區等多種複雜環境中。在惡劣天氣條件下,如低溫、高海拔地區,它均展現了出色的反恐戰場適應性。

過於(yu) 逼真,曾引真鳥伴飛

無論是對鳥類還是對飛行類昆蟲的仿生,其技術難點主要圍繞動力係統、輕質材料和氣動特性三個(ge) 方麵。

如何讓小巧的撲翼飛行器在搭載了光學探測、導航和其他載荷的情況下,依然保持良好的飛行性能?哪種材料才能使飛行器的“身體(ti) ”和“翅膀”等部位,經受住頻繁的撲動動作?麵對“身體(ti) ”的彎曲和傾(qing) 斜、“翅膀”撲動的細微角度變化,飛行器如何保持氣動特性?

若想做到完美仿生,尤其是達到足以欺騙人眼的效果,就需要為(wei) 撲翼飛行機器人賦予先進的傳(chuan) 感器和可實時調節飛行姿態的飛控算法。

西北工業(ye) 大學研製的“雲(yun) 鴞(xiāo)”仿生撲翼機采用鳥類流線型機身,機架采用碳纖維複合材料,機翼由平麵連杆機構驅動,翼展約為(wei) 0.6米,重量約220克,可實現自主起飛與(yu) 自主巡航,機載微型攝像機可實時獲取並傳(chuan) 輸地麵圖像信息,實現偵(zhen) 察功能,創造了2小時34分38秒的撲翼式無人機單次充電飛行時間的吉尼斯世界紀錄。2023年,同一團隊研製的“信鴿”撲翼無人機以3小時5分鍾30秒再次刷新紀錄。據該團隊成員介紹,由於(yu) “信鴿”過於(yu) 逼真,在試飛中經常引來真的鳥類伴飛,甚至遭到過老鷹的襲擊。這些成果為(wei) 軍(jun) 事領域情報偵(zhen) 察提供了新的解決(jue) 方案。

蝴蝶、蜜蜂、魔鬼魚,仿生形態更多樣

隨著前沿技術的不斷發展,仿生蝴蝶、仿生螞蟻、仿生魚等裝備相繼問世,各種“形神兼備”的仿生武器將陸續出現在反恐戰場。

美國佐治亞(ya) 理工學院研製的仿昆蟲微型撲翼飛行器“Entomopter”,其機翼與(yu) 蝴蝶翅膀類似,依靠“往複式化學肌肉”驅動。它可以直接將化學能轉變為(wei) 機械運動,且能量轉換效率較高。

德國自動化巨頭Festo曾發布一款震撼業(ye) 界的產(chan) 品——蜜蜂無人機。這個(ge) “小家夥(huo) ”體(ti) 長僅(jin) 220毫米,翼展240毫米,重量更是輕至34克。它雖然“嬌小”,卻集成了無數尖端技術,機身采用選擇性激光燒結3D打印工藝製造,材料輕盈,結構複雜程度前所未有;運動係統包含無刷電機、伺服舵機等精密部件,動力強勁,控製精準;分布式集群算法賦予其蜂群般的自組織能力,可實現零碰撞編隊飛行;深度學習(xi) 算法讓其具備類似昆蟲的感知決(jue) 策能力,可自主規避障礙。這隻“蜜蜂”不僅(jin) 能靈活自如地飛行,更具備集群互動的能力,標誌著仿生微型飛行器達到一個(ge) 新的裏程碑。

在2024年的第九屆中國(北京)軍(jun) 事智能技術裝備博覽會(hui) 上,中國版“蝠鱝(fèn)”仿真機器人BM-1800亮相。它的設計靈感源於(yu) 蝠鱝,俗稱魔鬼魚,具備水下隱蔽行動的能力。它是一個(ge) 大型無人潛航器平台,采用整體(ti) 開放、局部密封的設計理念,有效提升了平台的作業(ye) 深度,具有低噪音、長續航、速度快、機動靈活、智能化等特點。“蝠鱝”型仿生機器人還可以配備攝像機、照明燈、前視聲呐、機械臂等裝置,未來可以在海上反恐領域發揮巨大作用。

(作者單位:武警湖北省總隊武漢支隊)




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