美国布朗大学与瑞士洛桑联邦理工大学的研究团队合作开发了一种新型仿生翼,显著提升了小型无人机的气动性能。由于低空复杂气流环境和低飞行速度导致的小型无人机稳定性差及续航时间短的问题,研究人员借鉴了昆虫和小型鸟类翅膀的空气动力学特性,设计出这种新型仿生翼。
这种仿生翼的主要特点是其主翼采用平板设计,而襟翼则采用了传统的翼型。机翼的前缘被设计成尖锐的形状。通过水洞和风洞实验发现,这种尖锐的前缘能够诱导气流分离,分离后的气流会迅速转捩并附着在襟翼上。此外,实验还表明,来流的湍流度对传统翼型的升力系数和升阻比有较大的影响,但对这种新型仿生翼的影响较小。
研究团队利用这种仿生翼设计制造了一款具有大展弦比机翼的样机,并对其在不同飞行速度和来流湍流度下的续航时间进行了分析。测试结果表明,在飞行速度为7米/秒、来流湍流度为0.04%的情况下,这款样机的实际续航时间为170分钟,而同级别的传统翼型无人机续航时间仅为40分钟。另外,不同来流湍流度对样机续航时间的影响不大。
这种新型仿生翼不仅显著提高了小型无人机的飞行稳定性和续航时间,而且制造简单,有望在未来广泛应用到各种无人机上。