目前无人机的种类和用途很多,但大多是在天上执行任务。近年来,以动物为灵感的仿生无人机层出不穷,如美国宾夕法尼亚大学GRASP实验室研发的蜜蜂无人机,德国科技公司Festo推出的仿生蜻蜓无人机。
仿生飞鱼水下无人机可以在空中和水中独立切换。
近日,据外媒报道,美国霍普金斯大学应用物理实验室研发出一种类似飞鱼的水下无人机——飞鱼,可以在天空和水下界面游动。据雷锋网报道。com,这个发明的灵感来自飞鱼。因为它可以在水中游泳,也可以跳到海里,所以这种水下无人机的研发就是受它的启发。
目前“飞鱼”概念机只是自主研发提案,工程样机已经研制成功。仿生飞鱼飞机原型的主体由泡沫塑料和碳纤维制成,重约340克。推进系统是一个小电机结合前螺旋桨,飞行速度高达每小时48公里。
仿生“飞鱼”飞机的螺旋桨设计类似于飞鱼尾鳍的功能,它可以根据航行环境的不同来调节螺旋桨的速度。以便在水下和空中环境之间独立平滑地切换。当它从水中游出,准备在空中切换到无人机模式时,研究人员注意到,飞鱼在水下加速到足以让它突破水-气界面的速度,然后跳到海面,当水-气界面发生变化时,它会继续增加动能以达到飞行速度,从而使无人机像传统的固定翼飞机一样运行。
虽然飞鱼式水下航行器的原型尚未配备环境感知相关载荷,但根据其概念,这种水下无人航行器在长距离水域或多水域执行连续水下任务时,可以起飞并高速飞向目标水域。之后,它可以进入水中收集环境数据或进行情报监视和侦察,然后起飞出水发回数据,比传统的无人水下航行器效率更高。
实验室研究人员之一乔摩尔(Joe Moore)表示,“开发飞鱼无人机的最大挑战是使用单个电机螺旋桨组合来实现无人机从水域到空域的转换。我们成功了。”
与此同时,另一名技术人员威尔赛兹勒(Will Setzler)表示,“飞鱼无人机前景广阔。未来,我们期待它能执行更多新任务。”
根据这样的功能和属性,飞鱼式水下机器人未来可能会配备多种传感器,用于水下、水面、空中等领域的监测和侦察。
在研制仿生飞鱼水下机器人之前,美国霍普金斯大学应用物理实验室也曾研制过两种无人机,有一定的经验和技术积累。最具代表性的有:采用3D打印技术的航拍无人机和放射性同位素驱动的“蜻蜓”概念无人机。
3D打印航拍无人机可用于高风险任务。
在此之前,美国霍普金斯大学应用物理实验室已经利用3D打印技术研发出了一款航拍无人机。它被称为“耐腐蚀空中隐蔽无人导航系统”。这种无人机可以在水下潜水几个月而不会腐烂或损坏。它一旦收到任务指令,第一时间从水下升到水面,开始飞行,执行各种任务。
在研发过程中;如何防止无人机在海水中腐烂是研发人员面临的挑战之一。d队。为了找到解决办法,R & ampd团队首先在测试中将3D打印无人机CRACUNS的敏感部件密封在一个压敏容器中,然后使用保护涂层对暴露的Moda进行防水处理。最后,研究人员将无人机浸入海水中两个月后,发现它没有任何腐烂的迹象,仍然可以满负荷运行。
据雷锋网报道。com,这款3D打印无人机由3D打印零件和防水涂层组成。其优点是制造成本低,加工方便,便于大批量生产。并且可以在高风险任务中用作一次性工具。除了军事用途,还可以用于非军事用途,比如
这种3D打印无人机还处于原型阶段。资料显示,目前只能从水下发射到空中,其他功能还在进一步完善中。研究人员的下一个目标是使它能够在完成空中任务后继续返回水下执行任务。
专为探索土星打造的双四旋翼无人机“蜻蜓”
霍普金斯大学应用物理实验室的研究团队一直专注于土星卫星土卫二和土卫六的研究。其中,土卫六的低重力、厚重但无风的大气层使其成为执行探索任务的完美对象。
四旋翼无人机“蜻蜓”项目的首席研究员伊丽莎白图尔克(Elizabeth Turtle)指出,这种实验由于涉及时间尺度,他们不可能在实验室进行,而土卫六表面富含有机分子和液态水,可以持续很长的时间尺度。这个项目旨在研究土卫六生命前的化学。
因为土卫六的云层太厚,在上面吸收太阳能的效率比较低。为此,研究人员使用多任务放射性同位素热发动机(MMRTG)为飞机提供能量。据了解,MMRTG可以让这款双四旋翼无人机在白天保持飞行一个小时,晚上会充电。
无人机的气流可以使其增加采集和测量的样本种类。在一个小时的飞行中,飞机可以飞行大约10到20公里。这意味着蜻蜓可以在两年的任务中探测非常广泛的范围。
在这个阶段,NASA正在评估这些项目,然后选择将在新前线项目中继续的项目。雷锋网了解到,这个组织计划在今年年底公布一个或多个可能继续获得投资的项目,最终决定将在2019年年中公布,2025年正式实施。
近年来,霍普金斯大学在无人机的发展上针对不同的研究目的进行了不同方向的探索,取得了一定的成果。目前,虽然“蜻蜓”无人机和3D打印无人机还处于不断完善的阶段,离着陆还有一段距离,但这也说明人类在无人机研究领域迈出了新的一步。
雷锋的原创文章。com未经授权禁止转载。详见转载说明。