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近日,北京航空航天大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院新概念飛行器團(tuán)隊自主研制與試驗的雙關(guān)節(jié)大鳥型撲翼飛行器創(chuàng)造了一項世界紀(jì)錄——撲翼式無人機單次充電飛行時間最長,飛行器續(xù)航時間為1小時31分04秒98。
撲翼飛行是生物的飛行方式,就像鳥類扇動翅膀飛翔,人類對該領(lǐng)域的探索已經(jīng)長達(dá)數(shù)千年。由北航教授焦宗夏、副研究員趙龍飛牽頭的新概念飛行器團(tuán)隊首創(chuàng)了“撲翼推進(jìn)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(fù)雜參數(shù)快速評估氣動性能的理論通道,從而攻破撲翼正向優(yōu)化設(shè)計難題。
本次申請航時記錄的雙關(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,于2021年初進(jìn)行航時初步測試,實際飛行時間達(dá)到53分鐘。經(jīng)過動力系統(tǒng)與機翼動力學(xué)進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整,團(tuán)隊實現(xiàn)了撲翼機性能的再一次躍升,達(dá)成了當(dāng)前記錄挑戰(zhàn)的最佳狀態(tài)。
2022年7月21日,團(tuán)隊迎來了最終的撲翼飛行吉尼斯挑戰(zhàn)。飛行前,見證人必須確認(rèn)飛行器僅由電池供電,且不許采用太陽能電池,并在起飛前對電池進(jìn)行封裝,確保挑戰(zhàn)記錄全過程電池沒有更換或充電。挑戰(zhàn)的全過程嚴(yán)格按照挑戰(zhàn)規(guī)則,如出差錯,則將被認(rèn)定為挑戰(zhàn)失敗。挑戰(zhàn)過程由多位第三方見證人和計時員出席,并多機位進(jìn)行全程視頻記錄。
正式開始前,團(tuán)隊采用小型固定翼航模在飛行空域進(jìn)行了演練飛行,既確保挑戰(zhàn)過程所有見證人、計時員和挑戰(zhàn)團(tuán)隊流程的正確,也能熟悉空域中的氣流情況。
“當(dāng)撲翼飛行器留空50分鐘,貼近了此前的最好飛行狀態(tài)時,大家都緊張起來。”焦宗夏說,由于吉尼斯紀(jì)錄官方將續(xù)航1個小時作為撲翼首個航時紀(jì)錄的立項指標(biāo),直到飛行器成功突破1個小時的續(xù)航,團(tuán)隊才松了一口氣。此時,團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)飛行器所剩電力仍然非常充分,于是決定盡可能耗盡電池電量,探索飛行器的極限航時。
在飛行1小時20分鐘左右,飛行器電力即將達(dá)到極限,飛手利用僅有的剩余功率,盡可能將撲翼飛行器爬升到較大的高度。此后飛行器開始以最低電力維持平飛,隨后,飛行器緩慢下降并安全降落。
認(rèn)證過程所有源文件經(jīng)過吉尼斯紀(jì)錄,中國代理與倫敦總部的聯(lián)合審查給予挑戰(zhàn)通過——最終飛行器續(xù)航時間被認(rèn)定為1小時31分04秒98(1:31’04’’98)。
焦宗夏介紹,撲翼飛行器在軍事偵查、火星探測、機場驅(qū)鳥、臨近空間飛行器等領(lǐng)域,具有重要的應(yīng)用前景。飛行器研制團(tuán)隊學(xué)生包含博士生、碩士生與本科生共12人,帶動多項碩博士課題,本科生的創(chuàng)造性中間成果也多次獲得了科技競賽獎項。
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