【工業之美】給無人機裝上“鳥腿”，沒有跑道也可彈跳起飛

下一步，研究團隊計劃將翼展達到6米，有效載荷提升至100公斤。

韓沁珂

圖片來源：passerine

飛機的設計靈感來自于鳥類飛行的過程。但對于目前的飛機而言，攜帶大量載荷進行長距離飛行和小范圍內快速起降是難以同時完成的任務。前者依靠固定翼，需要長距離跑道滑行；后者依靠螺旋槳，負荷太大難以飛起。

有人嘗試給固定翼飛機上配上螺旋槳，希望實現兩者兼顧，但需要面對成本和技術復雜性增加的問題。

因此，目前常見的無人機多選擇螺旋槳，用小載重換取垂直起降。

現在，一家南非初創公司passerine試圖顛覆之前的設計，給固定翼無人機裝上了腿。用翅膀實現有效飛行，用腿來實現起降。

像鳥一樣的sparrow 圖片來源：passerine

passerine公司資料顯示，這款名為“麻雀”（sparrow）的無人機為貨運無人機，主要采用吹氣襟翼技術，將飛機引擎安裝在機翼上部。

早在上世紀70年代，吹氣襟翼已開始應用，通過向飛機襟翼上噴氣，機翼在低空速時也能獲得傳統機翼2-3倍的升力，實現優秀的低速短距起降能力。空速是指飛行器相對于空氣的速度。

但對于sparrow來說，引擎帶來的動力不足以推動飛機起飛，“腿”才是起飛的關鍵。sparrow的腿部裝有兩個類似于彈射器的受載彈簧，可以提供起飛所需的80%的能量。

彈射起飛后，無人機會以大約30度的角度爬升，同時腿部像起落架一樣收回到機身中，隨后，襟翼升起，飛機進入巡航配置。到達目的地后，無人機會減速，腿部會再次伸展開來，用作減震器。

sparrow起飛過程圖片來源：passerine

“很多人都沒有注意到，鳥的起飛騰空，并不是依靠拍打翅膀產生的升力，大部分初始速度還是來自于跳躍。” passerine公司創始人兼ceo matthew whalley在接受ieee spectrum雜志采訪時表示。

matthew whalley和sparrow 圖片來源：passerine

matthew在大學期間就開始嘗試制造一款可以攜帶大量有效載荷的無人貨機。

“南非是世界上最早開始使用無人貨機的國家之一。”他表示，考慮到非洲廣闊的無人運輸機市場和欠缺的基礎設施，傳統固定翼貨機并不能滿足需求。

“這就需要一款可以不用跑道和機場的貨運飛機。”他在采訪中稱：“那我們給飛機裝上腿好了。”

在設計開始階段，passerine公司研究人員設計的飛機腿并不是現在這個樣子。隨著數次技術迭代，飛機腿的外觀逐漸向鳥腿靠近。

研究團隊在對sparrow進行測試 圖片來源：passerine

“sparrow擁有固定翼無人機的有效載荷、速度、射程和效率等所有優點，以及旋翼飛機的精確著陸能力。” matthew稱，“但由于這款飛機并不能實現懸停，因此可能不適合航拍。”

在研究人員看來，無法懸停并不是一件壞事。通過避免最低效飛行，無人機可以一定程度上減少攜帶的電池，從而減輕自重。“這意味著可以飛得更遠或這擁有更多有效載荷。”passerine公司稱。

sparrow進化史 圖片來源：passerine

目前，sparrow還只是小型版，巡航速度為120 km/h，能攜帶 2公斤的負荷，飛行時間約一小時。下一步，研究團隊計劃將翼展達到6米，有效載荷提升至100公斤。

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