一种使用变形翼无人机产生精细飞行动作的方法

无人驾驶飞行器(UAV)或无人驾驶飞机已广泛用于各种现实世界环境，包括电影业、军事和运输部门。未来，它们还可用于在搜索和救援任务期间协助人工代理、监控远程或无法进入的环境以及交付包裹。

当今市场上的大多数无人机都有类似的结构，由一个主体和四个或更多的旋转螺旋桨组成。然而，一些工程师一直在开发新的无人机，其设计灵感来自鸟类或其他飞行生物。

剑桥大学和耶路撒冷希伯来大学的两位研究人员ArionPons和FehmiCirak最近推出了一种新方法，可以使无人机具有超机动性，从而可以调整其机翼配置。他们的方法在arXiv上预先发表的一篇论文中提出，从允许鸟类、蝙蝠和其他飞行生物体以不同且精细的方式飞行的生物动力学中汲取灵感。

“这篇论文的想法是我在剑桥大学攻读博士学位的重点，”庞斯告诉TechXplore。“当时，我正在寻找使现有无人驾驶飞行器(UAV或无人机)更具机动性的方法。机动性的提高可能会导致人工智能控制的战斗无人机的性能更好;或更有效的导弹技术。”

在他们开始研究他们的方法之前，Pons和Cirak仔细研究了使鸟类、蝙蝠和其他飞行生物通过复杂的机翼运动获得非凡的飞行机动性的生物动力学。他们论文的主要目的是人工复制这些动物的机翼运动，以从根本上增强无人机的机动性。最近的研究还从航空工程领域先前的研究中汲取了灵感，这些研究旨在开发新技术以使无人机更具机动性。

“通过观察鸟类、蝙蝠和其他飞行生物使用的复杂机翼控制类型，我们可以了解不同类型机翼控制的极端机动效果，”庞斯说。“在机动无人机的独特计算机模型上模拟这些影响，我们可以完善这种理解，并建立一个关于什么样的机翼控制会产生什么样的效果的库。”

Pons和Cirak选择了他们希望无人机执行的特定极端飞行机动或超机动。使用他们编译的库中的信息，他们可以确定使用无人机成功执行这些超机动所需的机翼控制。

“结果是在仿生无人机中实现不同形式的极端机动的具体策略，”庞斯说。“我们的方法可以使用特殊形式的仿生机翼变形控制，将相对普通的无人机的机动性提高到高性能战斗机的机动性。更具体地说，我们可以重现超机动性的形式：比如将飞机倾斜到向后的方向(‘眼镜蛇机动’)，或者让它完美地降落在垂直的墙上。”

研究人员使用最先进的飞行模拟器评估了实现两种主要超机动的方法的有效性，称为Pugachev眼镜蛇和弹道过渡机动。这些机动以前只在使用高性能和昂贵战斗机的无人机中复制，但庞斯和奇拉克在一种功能远没有那么强大的机翼变形无人机中模拟了它们。

在未来，他们的工作可以为开发能够进行先进的空对空作战、在粗糙或不平坦的表面着陆、发射导弹或游荡弹药的高度机动无人机铺平道路。此外，研究人员设计的方法可用于研究不同动物物种的生物飞行动力学。

“在我目前在以色列耶路撒冷希伯来大学的职位上，我正在与RAFAELAdvancedDefenseSystems合作开发仿生无人机，”Pons补充道。“我希望进一步开发这些仿生无人机并评估它们的工业应用。也许有一天你会看到仿生无人机!”