科技日報訊 據物理學家組織網近日報道,在20世紀初那些飛行器先鋒們的啟發下,美國紐約大學科學家造出了世界上第一架“水母飛行器”。這是一種超輕微型實驗機,重量僅2.1克,也是第一架能像水母在水中運動一樣在空中盤旋、移動的人造飛行器。相關論文發表在英國皇家協會《交界》雜志上。
“我們最初的興趣是想造一種機器昆蟲,用它替代直升機,”雷夫？里斯托夫說(他協助紐約大學應用數學實驗室的斯蒂芬？喬德里斯建造了飛行器),“最終,它變得有點奇怪,成了一只水母。”
工程師們一直非常欣賞水母,它們的運動簡單而有效,是經過數百萬年的進化選擇才塑造出來,只需一條簡單的肌肉和最基本的神經系統,而無需大腦指揮。水母有一個鐘形的、半透明的“裙擺”,最初扇動一下鼓起來后就緊緊閉合,從它的小開口處向外噴水,讓它自己運動起來。
研究人員設計的水母飛行器有四個花瓣形的翅膀,每個8厘米長,還能收攏折疊起來變成一個面朝下的“圓錐”。飛行器上裝有一個微型發動機,能讓翅膀向外推然后向下,每秒可扇動20次,迫使空氣從圓錐下面出來。這樣,一個“撲翼飛機”或飛行器就能盤旋飛行了,而且還非常穩定,無需持續的能耗矯正。
“如果從上面撞它,它會自動保持穩定。”里斯托夫說,它會讓自己4個翅膀中的一個更加賣力從而改變方向。
制造飛行器骨架的材料是輕質碳纖維,能支撐住發動機并形成翅膀框架。然后在上面蒙上透明的邁拉膜(一種聚酯類高分子膜),這種膜可以在普通模型商店買到。里斯托夫說,他和喬德里斯被電影《飛行先鋒》中的片段迷住了,早期研發飛機的先鋒們努力模仿昆蟲來建造撲翼飛行器,但當時的知識和材料都還很匱乏。“那些早期的飛行實驗在當時看來非常有創新性,他們想出了許多好主意,但也有餿主意。”
里斯托夫還說,按目前的狀態,水母飛行器還屬于一種概念論證性設備,正在測試研究人員的各種想法。紐約大學已對此提出了專利申請。下一步將增加一個電池,作為由精細電線供電的樣機,并實現遙控,在操作和能源效率方面也有許多工作要做。但最終,也許用不了幾年,撲打著翅膀的無人駕駛飛行器就會變得很常見。
“毫無疑問,像這樣的飛行器有許多軍事用途,比如監視,但我希望它也能成為一種民用設備。比如發出一群數百個這種飛行器分散到各個角落,去檢測空氣污染。”里斯托夫說,該飛行器輕得像根羽毛,它還需要一個官方的名字。“我們平時把它叫做‘飛行水母’,但‘航空水母’也很酷。”
