北京航空航天大學創撲翼式無人機飛行續航世界紀錄

中國教育報-中國教育新聞網訊（記者 梁丹）如鳥類般扇動翅膀飛翔，是人類航空史的開端和初心。近日，北京航空航天大學前沿科學技術創新研究院新概念飛行器團隊自主研制與試驗的“雙關節大鳥型撲翼飛行器”創造了新的世界紀錄——撲翼式無人機單次充電飛行時間最長飛行器續航時間達到1小時31分04秒98。

“雙關節大鳥型撲翼飛行器”飛行中。學校供圖

撲翼飛行機理復雜，控制困難，對機械系統要求高。因此，長期以來，固定翼與直升機是主流的航空運輸平臺。歷經百余年的發展，近年來，研究人員發現，即便是最先進的飛行器，在很多方面仍與自然界的鳥類、昆蟲等飛行生物相差甚遠，撲翼研究成為一項研究熱點。

團隊起飛“雙關節大鳥型撲翼飛行器”。學校供圖

撲翼飛行器在軍事偵察、火星探測、機場驅鳥、臨近空間飛行器等領域被認為具有重要應用前景。但在此前，撲翼飛行器飛行時間普遍較短，大多只能達到半小時左右，顯著落后于常規布局的其他類型飛行器，實際應用價值不高。在對國際上現存人造撲翼飛行器進行充分調研后，吉尼斯紀錄機構認為，如果挑戰者撲翼飛行器可以飛行1個小時，將對現存撲翼飛行器形成絕對續航優勢，并具有較好的實際應用前景，因此將續航1個小時作為撲翼首個航時紀錄的立項指標，并將紀錄名稱確定為“撲翼式無人機單次充電飛行時間最長”。

學校供圖

撲翼設計既包含傳統飛機幾何參數，又包含多自由度柔性、運動參數，設計維度復雜，并且具有周期本質非定常矢量特征，飛推控一體化難以解耦，無法應用已有飛行器設計理論，為此，北航新概念飛行器團隊首創了“撲翼推進波”理論，將周期撲翼運動構建為時均解析波動輸運模型，打通由撲翼復雜參數快速評估氣動性能的理論通道，進而攻破撲翼正向優化設計難題。本次申請航時紀錄的“雙關節大鳥型撲翼飛行器”，其理論飛行效率超過大部分固定翼飛機。

新概念飛行器團隊由北航焦宗夏教授、趙龍飛副研究員牽頭，團隊已在撲翼領域深耕近10年。在撲翼飛行器研究中，該團隊還充分尊重和調動學生的積極性與創造性。飛行器研制團隊學生包含博士生、碩士生與本科生共12人，帶動了多項碩博士課題，本科生的創造性中間成果多次獲得科技競賽獎項。