中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)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(shù)創(chuàng)新研究院新概念飛行器團隊自主研制與試驗的“雙關(guān)節(jié)大鳥型撲翼飛行器”創(chuàng)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(xù)航時間達到1小時31分04秒98。

“雙關(guān)節(jié)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(tǒng)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(jīng)百余年的發(fā)展，近年來，研究人員發(fā)現(xiàn)，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(guān)節(jié)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(qū)鳥、臨近空間飛行器等領(lǐng)域被認為具有重要應(yīng)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(guī)布局的其他類型飛行器，實際應(yīng)用價值不高。在對國際上現(xiàn)存人造撲翼飛行器進行充分調(diào)研后，吉尼斯紀錄機構(gòu)認為，如果挑戰(zhàn)者撲翼飛行器可以飛行1個小時，將對現(xiàn)存撲翼飛行器形成絕對續(xù)航優(yōu)勢，并具有較好的實際應(yīng)用前景，因此將續(xù)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(shè)計既包含傳統(tǒng)飛機幾何參數(shù)，又包含多自由度柔性、運動參數(shù)，設(shè)計維度復雜，并且具有周期本質(zhì)非定常矢量特征，飛推控一體化難以解耦，無法應(yīng)用已有飛行器設(shè)計理論，為此，北航新概念飛行器團隊首創(chuàng)了“撲翼推進波”理論，將周期撲翼運動構(gòu)建為時均解析波動輸運模型，打通由撲翼復雜參數(shù)快速評估氣動性能的理論通道，進而攻破撲翼正向優(yōu)化設(shè)計難題。本次申請航時紀錄的“雙關(guān)節(jié)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(lǐng)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(diào)動學生的積極性與創(chuàng)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(chuàng)造性中間成果多次獲得科技競賽獎項。