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新世界纪录!北航创扑翼式无人机单次充电飞行最长时间!

北京航空航天大学  · 公众号  ·  · 2022-10-20 17:34

正文

喜庆二十大  奋进新征程

扑翼飞行 是生物的飞行方式

人类对其探索长达数千年

如鸟类般扇动翅膀飞翔

是人类航空史的开端和初心

在党的二十大胜利召开

北航将迎70周年校庆之际

北航科研团队又创佳绩

喜传捷报!

近日

北航前沿科学技术创新研究院

新概念飞行器团队

自主研制与试验

双关节大鸟型扑翼飞行器

创造了一项 世界纪录!

扑翼式无人机

单次充电飞行时间最长

飞行器续航时间为

1小时31分04秒98

下面,跟随小萱的镜头

一起了解这项

世界纪录诞生的过程吧!

1

十年深耕

北航 前沿科学技术创新研究院

新概念飞行器团队

焦宗夏教授 赵龙飞副研究员 牵头

已在 扑翼领域 深耕近10年

目标是突破扑翼实用性分析与设计方法

争取在 扑翼飞行性能 上取得本质突破

2

挑战申请与纪录立项

2021年10月,团队进行了吉尼斯挑战申请。此前扑翼飞行器飞行时间均较短,大多只能达到半小时左右,显著落后于常规布局的其它类型飞行器,实际应用意义不高,因此扑翼的吉尼斯航时纪录 一直处于空缺状态。

为了纪录立项,吉尼斯纪录机构对国际上现存人造扑翼飞行器进行了充分调研,最终认为如果挑战者扑翼飞行器可以飞行1个小时,将对现存扑翼飞行器形成绝对续航优势,并具有较好的实际应用前景,因此吉尼斯纪录官方将 续航1个小时 作为扑翼首个航时纪录的立项指标,并将纪录名称确定为 “扑翼式无人机单次充电飞行时间最长”。

3

挑战规则

受到疫情、限飞政策与天气影响,最终的扑翼飞行挑战时间确定于 2022年7月21日

飞行前,见证人必须确认飞行器仅由电池供电,且不许采用太阳能电池,并在起飞前对电池进行封装,确保挑战记录全过程电池没有更换或充电。挑战的全过程严格按照挑战规则,如出差错,则将被认定为挑战失败。

4

挑战进行时

挑战过程由多位第三方见证人和计时员出席

并多机位进行全程视频记录

正式开始前,团队采用小型固定翼航模

在飞行空域进行了 演练飞行

既确保挑战过程所有见证人、计时员

和挑战团队流程的正确

也能熟悉空域中的气流情况

起飞时刻

当扑翼飞行器留空50分钟

贴近了此前的最好飞行状态时

在场所有人都紧张起来

直到飞行器成功突破1个小时的续航

大家才松了一口气

此时,团队发现飞行器所剩电力仍然非常充分

于是决定 尽可能耗尽电池电量

探索飞行器的 极限航时

挑战过程中

在1小时20分钟左右

团队发现飞行器电力即将达到极限

飞手利用仅有的剩余功率

尽可能将扑翼飞行器 爬升到较大的高度

此后飞行器开始以最低电力维持平飞

随后,飞行器缓慢下降

并安全降落

降落瞬间

5

挑战成功

认证过程所有源文件经过吉尼斯纪录

中国代理 与伦敦总部的联合审查

给予 挑战通过

最终飞行器续航时间

被认定为 1小时31分04秒98

(1:31’04’’98)

两名计时员在飞机触地瞬间按停秒表,最终计时结果为1:31’04’’98和1:31’04’’97,计时偏差极小

扑翼飞行器拥有怎样的机构?

它的飞行机理又是怎样的?

小萱来为大家介绍——

扑翼飞行器


扑翼飞行机理复杂,控制困难,对机械系统要求极高,人造扑翼欲实现飞行能力,困难重重。

乔治·凯利在19世纪初提出 依靠 固定机翼 产生升力,依靠 螺旋桨等推进器推力克服机翼阻力 实现升、推解耦的思想, 发明固定翼飞机原型,将飞行的问题极大简化,被称为航空之父。

以此思想的推动,1903年,莱特兄弟完成首次成功的载人动力飞行,此后 固定翼与直升机 成为了主流航空运输平台,扑翼飞行的探索自此长期沉寂。

采用独创双关节扑翼机构

与调幅矢量飞行控制机构

重量:1.6kg

翼展:2m

频率:2-5Hz

飞行速度:10m/s

能源:锂离子电池

百余年间,航空技术高速发展

具备了先进的理论工具与高效分析手段后

研究人员逐渐发现,即便最先进的飞行器

在很多方面还是与自然界的鸟类、昆虫

等飞行生物相差甚远

由此,扑翼研究

近年来重新成为研究热点

北航团队科研成果


由于扑翼设计 既包含传统飞机几何参数

又包含多自由度柔性、运动参数

导致设计维度爆炸

具有周期本质非定常矢量特征

飞推控一体化难以解耦

无法应用已有飞行器设计理论







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