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科學家參考鳥和昆蟲的翅膀,打造耐力更佳的迷你無人機

祕訣在於提早讓氣流由機翼剝離。

Andy Yang
2020 年 2 月 2 日, 傍晚 07:00
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大型的無人機很容易做成正常飛機的樣子,但小型的無人機卻幾乎都是多軸的旋翼機,鮮少有使用固定翼的造型,這背後其實是物理的原因在的。超迷你的固定翼飛機如果使用與大型固定翼飛機一樣的空氣動力學原理來打造的話,在飛行時遇上的亂流會呈等比例地放「放大」,使得原本滑順地由機翼上方掠過的氣流容易被擾亂,除了影響機翼的效率之外,也增加迷你固定翼飛機一陣風吹過就墜落的危險。

布朗大學與洛桑理工的研究專家合力,破解了這個難題。和許多近期的突破一樣,靈感來自自然界中的昆蟲與鳥類,它們自然是沒有現代飛機特別設計過的機翼形狀與弧度,但卻能保持飛行,且不易受亂流影響。這背後的原因,是因為它們的翼型其實故意破壞了從機翼上方流過的穩定氣流,提前在機翼上方形成了自己的亂流。這個亂流雖然會影響機翼的效率,但卻能提供一層保護,讓機翼不受外部亂流的侵擾。一來一回之間,反而是比照搬大型機翼的設計要來得更有效率了。

這個設計除了讓迷你無人機可以有更好的耐力之外,也在很大的程度上移除了機翼厚度與形狀上的限制,讓機翼當中可以放入電池或其他電子組件,並且做得更厚、更耐用。不過,目前這無人機僅僅是在風洞測試中獲得了理論的實證,並且有著上圖這個極簡化的概念示範機而已。要如何在效率與穩定性間做進一步的取舍,乃至於找到一個最適合迷你固定翼無人機的平衡點來,是個還需要更多時間來研究的課題吧!