8种受动物启发设计出的无人机
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发布时间：2022-11-26 03:44
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时间：2023-10-10 11:55
无人机的飞行：科学家们如何创造更好的飞行器？他们从自然界中寻找灵感，研究发现有翼动物即便是在困难的条件下，也能有效地穿过空气的适应性变化。现如今的无人机比以往任何时候的都更为复杂，在科学家们探索出更多的昆虫、 蝙蝠以及鸟类飞行成功的秘密后，将会继续提高它们的性能。
潜入水中：很多飞行器正展翅高飞，而一种新型的无人机就像水鸟一样，可以从半空中一跃入水。有翼无人机 (AquaMAV) 拥有能变形的翅膀，当它潜水时，便会将翅膀折叠起来。这种水生微型飞行器重量仅有200 克，它可以飞向目的地，或是进入水下的目的地，在水下进行短暂的数据收集后，使用喷气推进的方式将自己推送到空中，然后回到基地。
小憩：在迁移期间，有些鸟能连续飞几天甚至几个月不休息，它们如何在长途飞行中补眠的问题长期困扰着科学家们。以前，人们认为长途飞行的军舰鸟在飞行的过程中，一次只休息一个脑半球——从字面上理解，就是睡觉时睁一只眼闭一只眼。但一项新研究对处于长期洄*程中的鸟儿，进行了第一次脑部扫描，科学家们发现，在某些时刻，它们完全睡着了，但时间非常短暂，并且是在高空下进行着机械性滑翔。
无声地飞行：科学家们仔细地观察猫头鹰的翅膀，从而了解这些鸟类掠食者如何在飞行中不发出任何声音。生物学家、 数学家以及工程师们研究猫头鹰的气动性能；他们发现，羽毛之间功能性的结合，铸就了无声的飞行。他们发现，猫头鹰翅膀的大尺寸面积允许他们以较慢的速度飞行，以此来减少它们制造的噪音，而羽毛之间的连锁结构以及天鹅绒般的表面纹理，也能抑制噪音，就如同机翼边缘滑过空中所留下的痕迹。
危害控制：即使是最稳固的无人机也可能会损坏，因此科学家们正在研究飞行器如何修复；他们正在研究动物如何修复受伤的翅膀，且在此之后依然能飞行——甚至是翼膜受到了严重的损伤。研究人员用高速摄像机记录对失去一边翅膀的果蝇进行的测试，测试结果表明，果蝇通过改变翅膀上下拍打的幅度，并让身体倾向受伤的翅膀一侧，从而适应在半空中的飞行。
稳定：突如其来的一阵强风会扰乱动物和飞行器的飞行，但科学家发现，即使是在狂风的情况下，蜜蜂仍能坚持飞行觅食。为了了解蜜蜂如何穿过狂风，研究人员将昆虫置于风洞中，并记录下他们的飞行动作。他们发现，蜜蜂用不同的反应来调整自己，从而让自己停留在半空中，其中包括改变翅膀挥动的频率及振幅，以及多样化他们飞行时的拍翅对称性。通过模仿这些技术，飞行器可以提高他们穿过空气湍流的能力。
一个方向：贴近地面飞行的鸟，将会面临多变的飞行环境，它们需要迅速地处理视觉的输入，快速地调整飞行方向，从而避开任何阻拦它们的障碍物。为了找出鸟儿如何机动地调整和目标之间的间隔，同时维持前进的动力，研究人员对鸽子进行了追踪，观察它们飞过放置的不同障碍物时的状态，并在三个维度中记录它们的动作。他们发现鸽子选定的方向与它们飞翔时的方向密切相关，这样他们就可以更快地飞行，且更少地调整翅膀挥动的节拍。
正面朝上：有些时候，研究人员会通过研究不会飞行的昆虫，来了解飞行。竹节虫幼虫无翅，但是当他们跌倒时，即使没有翅膀的帮助，它们也可以使自己悬浮在半空中。科学家观察发现，当昆虫掉落时，他们能通过腿部运动与气流相协调，从而迅速地转动自己，使自己正面朝上，在0.3秒以内完全扭转过来。研究人员在他们的研究中解释道，这项技术可能是在昆虫飞行进化的早期阶段使用到的，它可以提高无人机在空中的敏捷性。
小心缝隙：季节性换羽是鸟类更新羽毛的方式，尚未完成换羽的鸟类仍然需要继续飞行，而在一些情况下，无视翅膀的状况可能会受到安全的威胁。研究者们选取了乌鸦家庭中的一只寒鸦，以飞行的空气动力学的角度，观察它在换羽的不同阶段的状态。研究者发现，在换羽期间，鸟类的飞行效率会降低，但鸟类会通过调整翅膀的姿势来弥补羽毛缺失的情况，这也是一种可以运用于机翼损坏的无人机飞行的策略。
