北京航空航天大學(xué)創(chuàng)撲翼式無人機(jī)飛行續(xù)航世界紀(jì)錄

中國教育報(bào)-中國教育新聞網(wǎng)訊（記者 梁丹）如鳥類般扇動(dòng)翅膀飛翔，是人類航空史的開端和初心。近日，北京航空航天大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院新概念飛行器團(tuán)隊(duì)自主研制與試驗(yàn)的“雙關(guān)節(jié)大鳥型撲翼飛行器”創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄——撲翼式無人機(jī)單次充電飛行時(shí)間最長飛行器續(xù)航時(shí)間達(dá)到1小時(shí)31分04秒98。

“雙關(guān)節(jié)大鳥型撲翼飛行器”飛行中。學(xué)校供圖

撲翼飛行機(jī)理復(fù)雜，控制困難，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)要求高。因此，長期以來，固定翼與直升機(jī)是主流的航空運(yùn)輸平臺(tái)。歷經(jīng)百余年的發(fā)展，近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)，即便是最先進(jìn)的飛行器，在很多方面仍與自然界的鳥類、昆蟲等飛行生物相差甚遠(yuǎn)，撲翼研究成為一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。

團(tuán)隊(duì)起飛“雙關(guān)節(jié)大鳥型撲翼飛行器”。學(xué)校供圖

撲翼飛行器在軍事偵察、火星探測、機(jī)場驅(qū)鳥、臨近空間飛行器等領(lǐng)域被認(rèn)為具有重要應(yīng)用前景。但在此前，撲翼飛行器飛行時(shí)間普遍較短，大多只能達(dá)到半小時(shí)左右，顯著落后于常規(guī)布局的其他類型飛行器，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不高。在對(duì)國際上現(xiàn)存人造撲翼飛行器進(jìn)行充分調(diào)研后，吉尼斯紀(jì)錄機(jī)構(gòu)認(rèn)為，如果挑戰(zhàn)者撲翼飛行器可以飛行1個(gè)小時(shí)，將對(duì)現(xiàn)存撲翼飛行器形成絕對(duì)續(xù)航優(yōu)勢，并具有較好的實(shí)際應(yīng)用前景，因此將續(xù)航1個(gè)小時(shí)作為撲翼首個(gè)航時(shí)紀(jì)錄的立項(xiàng)指標(biāo)，并將紀(jì)錄名稱確定為“撲翼式無人機(jī)單次充電飛行時(shí)間最長”。

學(xué)校供圖

撲翼設(shè)計(jì)既包含傳統(tǒng)飛機(jī)幾何參數(shù)，又包含多自由度柔性、運(yùn)動(dòng)參數(shù)，設(shè)計(jì)維度復(fù)雜，并且具有周期本質(zhì)非定常矢量特征，飛推控一體化難以解耦，無法應(yīng)用已有飛行器設(shè)計(jì)理論，為此，北航新概念飛行器團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)了“撲翼推進(jìn)波”理論，將周期撲翼運(yùn)動(dòng)構(gòu)建為時(shí)均解析波動(dòng)輸運(yùn)模型，打通由撲翼復(fù)雜參數(shù)快速評(píng)估氣動(dòng)性能的理論通道，進(jìn)而攻破撲翼正向優(yōu)化設(shè)計(jì)難題。本次申請航時(shí)紀(jì)錄的“雙關(guān)節(jié)大鳥型撲翼飛行器”，其理論飛行效率超過大部分固定翼飛機(jī)。

新概念飛行器團(tuán)隊(duì)由北航焦宗夏教授、趙龍飛副研究員牽頭，團(tuán)隊(duì)已在撲翼領(lǐng)域深耕近10年。在撲翼飛行器研究中，該團(tuán)隊(duì)還充分尊重和調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性。飛行器研制團(tuán)隊(duì)學(xué)生包含博士生、碩士生與本科生共12人，帶動(dòng)了多項(xiàng)碩博士課題，本科生的創(chuàng)造性中間成果多次獲得科技競賽獎(jiǎng)項(xiàng)。