复杂狭窄空间里，一只巴掌大的“机械蜂鸟”灵巧悬停、自主穿行。这是北京航空航天大学近日发布的突破性航空技术成果——我国首个具备自主悬停能力的仿蜂鸟微型飞行器，翅膀拍动频率高达每秒80次，能实现直升机般的精准悬停，飞行效率远超现代无人机。
“我们以蜂鸟为原型研制飞行器，使其具有强隐蔽、强抗扰和强机动特性。”研发团队领头人、北航教授吴江浩介绍，悬停的秘密在于翅膀的高速拍动，把飞行器上方的气流吸到下方去，产生反作用力托起自身的重量，从而达到稳定悬停在空中的效果。为此，团队提出翼身耦合控制机制，模拟生物在飞行过程中多个身体部位相互协调的策略，设计可控仿生腹部结构，实现腹部与翅膀的同步姿态调节。实验结果显示，“机械蜂鸟”的机动性能领先国际上其他同类的扑翼飞行器。即使在复杂的扰动环境下也能快速高效地响应，最终能稳定悬停。
为了让“机械蜂鸟”飞得又稳又轻巧，团队还用碳纤维作为翅膀的主要骨架结构，用聚酰亚胺的材料作为翅膀的薄膜结构，制备了轻质、高效、低噪声的仿生柔性扑翼，使其既保持刚度、又具有柔性。最终，“机械蜂鸟”的尺寸缩小到了巴掌大，重量不足一颗鸡蛋。其中，翅膀重量仅占机身的1%，却能产生1.5倍体重的升力。
团队还为“机械蜂鸟”打造了一颗智慧大脑——1.8克重的飞行控制板，集成微处理器、陀螺仪等，具备轻量化、小型化的特点和毫秒级的反应速度，帮助飞行器完成稳定控制的决策。
历经10余年研发，“机械蜂鸟”已飞入真实应用场景。吴江浩说，相较于目前常见的无人机，“机械蜂鸟”适合应用在对安全性要求很高的、极小的空间内，可解决精准飞行、不惧怕碰撞的问题。
目前，团队已针对不同应用场景开发出了多款“机械蜂鸟”，应用于应急、消防、交通等10余家单位，完成了火场救援、隧道巡检、交通监测等任务，未来应用前景广阔。吴江浩透露，师生还在抓紧时间拓展飞行器型谱，将“机械蜂鸟”应用于更多场景。
记者：何蕊
