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扑翼机为何难飞上天

来源:科普时报 作者:高健时 发布时间:2020-07-29 14:34:05 浏览次数: 【字体:

在蔚蓝色的天空翱翔,一直以来都是人类的梦想。从古至今,无数人为此努力奋斗,甚至献出了年轻宝贵的生命。飞翔在天空中的鸟儿,一直是人类为了飞上蓝天而试图模仿的对像。扑翼机正是人类通过模仿拥有翅膀的鸟类所创造出来的作品。

扑翼机是指机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的航空器,扑动的机翼不仅能产生升力,还能产生向前飞行的推动力。

15世纪文艺复兴时期,著名画家达芬奇第一个将自己设计的扑翼机画在了纸上。

接下来的几百年间,无数关于扑翼机的设计草图、模型,甚至实际作品被人们制造了出来。但是这些作品没有一个取得了成功,甚至还有不少设计师为了测试扑翼机而献出了生命。

直到1903年,莱特兄弟制造出了第一架真正意义上的飞机,这架飞机的名字叫作“飞行者一号”。

明明是扑翼机率先取得了人类的青睐,成为飞向蓝天的希望,为什么最终实现人类飞天之梦的却是固定翼螺旋桨飞机呢?为什么直到科技如此发达的今天,大家都已经坐上了速度比声音还快的喷气式飞机,而不是100年前就有了设计草图的扑翼机呢?这其中的原因,我来给各位细细道来。

早期,人们通过尝试在自己的胳膊上绑上人造翅膀,模仿鸟类扑动翅膀的动作来尝试飞向天空,但人们很快发现这个办法行不通,主要是因为人类手臂的力量比起鸟类的翅膀差得太远。通过解剖鸟类,人们发现,人类的胸肌厚度至少要达到一米,才能提供飞行所需的动力,因此依靠人类自己的力量是完全无法实现扑翼飞行的。

随着技术的进步,人类开始使用机器的力量继续尝试飞行。也就是在这一时期,固定翼飞机取得了不小的成就,人们也因此对扑翼机逐渐失去了兴趣,开始把飞向蓝天的希望寄托于固定翼飞机的身上。

直到最近,研究人员发现外形和鸟类相似的微型扑翼机可以有效骗过雷达的探测,在军事侦察领域具有极高的价值。除此之外,小微型扑翼机还可以充分利用空气中的不稳定气流,使其自身能够长时间在空中悬浮,续航里程方面拥有巨大潜力,人们这才将目光重新投向了扑翼机。

制约扑翼机发展的最大难题依旧是飞行动力的问题。目前最有潜力的动力技术还是人类最熟悉的内燃机技术。内燃机具有动力强劲、燃料储能系数高等特点,但由于小型甚至微型内燃机的制造技术,已经超过了现有加工技术的极限,因此暂时还未出现可供微型扑翼机使用的内燃机。

如今绝大多数扑翼机依旧使用电力驱动技术,但由于电池重量较大,储存能量不足,因此飞行持续时间最多也只有几十分钟,无法携带其他设备,不具有实用性。

除了动力问题,控制技术也是扑翼机发展的难题之一。小微型的飞行器极易受到气流的影响而无法正常飞行,哪怕是人类呼气产生的气流也会影响到扑翼机的飞行姿态。所以,想要控制住扑翼机,使其平稳飞行,还需要大量的传感器、飞行控制器等部件使扑翼机的飞行保持平稳。这些传感器的自重以及所消耗的电能也会迫使飞机再增加额外的重量,这使得本就不足的续航里程与载重能力变得更为糟糕。而且微小的传感器难以制造,价格也较为昂贵,给扑翼机的研发无形中又加大了难度。

以上几大问题,除非找到有效的解决方案,否则扑翼机永远只是实验室里的模型,无法承担实际应用任务。

纵观人类近百年的科技发展史,我们通过模仿世间万物,创造出了不少伟大的发明,不过这小小的“鸟儿”,却让人类结结实实地摔了个大跟头。如果人类当初没有选择模仿鸟类扇动翅膀,去研制扑翼机的话,也许到不了1903年,人类就能飞上蓝天。所以,我们不得不承认,大自然通过几十亿年的时间所创造出来的万物,可不是我们仅仅用短短几十年就能掌握的。因此,我们还是需要带着一颗谦卑的心,去向这个世界讨教,这样才能让我们的生活变得更加美好。

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