模擬槭樹種子的獨特結構和飛行方式設計開發的單翼遙控式飛行器

模擬槭樹種子的獨特結構和飛行方式設計開發的單翼遙控式飛行器

　　綜合外電訊 每年秋天，當槭樹種子成熟的時候，繽紛的翼果在空中輕盈飛旋，緩緩降落地面，給孩子們帶來歡樂，也給科學家帶來靈感。研究槭樹種子的獨特結構和飛行方式，能讓工程人員設計出在空中盤旋滑翔的小型無人駕駛飛行器，為軍隊和警方收集情報，在國防、公共安全領域及各種緊急情況下執行任務。

　　收集信息的無人機

　　據美國洛克希德馬丁公司實驗室人員介紹，在華盛頓特區召開的國際無人駕駛運載工具系統協會大會上，由他們設計開發的一款槭樹種子飛行器“Samarai”公開試飛，在公眾面前首次展示它們的飛行能力。

　　洛克希德馬丁公司是美國航空航天製造商，也是全世界最大的國防工業承包商。公司的智慧機器人實驗室和先進技術實驗室多年來研究槭樹種子的空氣動力學和幾何學性質，旨在開發出新式無人駕駛飛行器。經過5年的努力，最近開發出這款名為“Samarai”的單翼遙控式飛行器，不僅可用於航空拍攝，還能在軍隊和公共安全方面大展身手。

　　這款飛行器大約1英尺（約0.3米）長，由兩個可運動部分加一個攝像機組成，通過遙控或桌面計算機的應用程序實現遠程控制。先進技術實驗室工程師克雷格斯托金和工程師大衛夏普在一家室內足球場對Samarai的飛行能力進行了檢測。在飛行中，整個飛行器看起來就像一團半透明的雲霧圍繞著兩道紅藍色的亮光。他們控制著Samarai從足球場地面飛到天花板，大約30英尺（約9.1米）高，並穿過整個足球場。

　　據斯托金介紹，Samarai在遙控引導下飛行很穩定，計算機應用程序也很容易操作，螺旋槳圍繞一點旋轉的方式跟槭樹種子非常相似。

　　槭樹種子的靈感

　　這一設想並非全新，早在上世紀50年代，人們就模擬槭樹種子飛翔造出了第一架無人駕駛飛行器。從那以後，工程師們一直在致力於這方面的研究和改進。製造這種飛行器的難度主要在於它們個頭太小，通常都小于1米，所以在飛行中很不穩定，很可能半路上被風吹落或吹偏了方向，很難控制它們的運動。

　　為了控制它們飛行，研究人員將動力和穩定性分成兩個獨立問題，各個擊破。在設計飛行器機翼時，模擬自然界翼果的自動旋轉功能，讓它們在下降過程中保持穩定；而在設計動力系統時，就像直升機的尾部螺旋槳，讓飛行器能在空中保持盤旋。

　　馬裏蘭大學詹姆斯克拉克工程學院的埃文烏爾裏曾在2009年造出了一款可操控單螺旋翼飛行器，利用了該學院阿爾弗雷德格索旋翼飛行器中心研究及實驗的技術。這也是世界上最小的槭樹種子飛行器，最大長度僅9.5厘米，機翼和自然界槭樹翼果大小相當。曾在馬裏蘭大學、美國直升飛機協會年度論壇、史密斯森協會烏德瓦哈茲航空航天博物館等地展示。

　　用途多樣化發展

　　洛克希德馬丁實驗室主管比爾博基亞介紹説，他們新開發的Samarai飛行器用途很廣，對於軍隊和警方都大有應用潛力。

　　首先，軍隊可以在他們的揹包上安裝這種設備，作為一種運輸助力器，就能把包裹像投擲飛鏢那樣傳輸。飛行器上裝有能實時拍照的攝像機，可以讓士兵發現下個拐角後面有沒有埋伏。

　　除了航空拍攝以外，還能把它們像播種似的從飛機上撒下來，廣泛採集地面圖像信息。此外，部隊和警方官員還能用它們觀察建築內部的情況。而且，Samarai和目前大部分的軍用drones飛行器不同，它們能像直升機一樣在空中盤旋，在狹小的空間裏垂直起飛。

　　博基亞還指出，他們的Samarai飛行器能做成大小不同的尺寸。螺旋槳由塑料製成，通過3維打印機來生産，將塑料板組裝起來就能成形。螺旋槳內放置一個馬達，可以讓它輕鬆地飛起來。

　　模擬大自然的設計，學習並控制自然的運動是工程研究領域公認的挑戰。博基亞説，他們的智慧機器人實驗室，已有了好幾項這方面的成功項目，比如讓機器人擁有像人類一樣靈活的手，或者像昆蟲那樣行走等。