無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)源于蝴蝶研究

在一項(xiàng)可能有利于無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)現(xiàn)中，亨茨維爾阿拉巴馬大學(xué)（U AH）的一名博士生的獲獎(jiǎng)研究表明，君主蝴蝶起伏的飛行路徑實(shí)際上比直線路徑更節(jié)能。

馬德胡·斯里達(dá)爾的論文贏得了2019年AIAA大氣飛行力學(xué)研究生論文比賽，并在最近于佛羅里達(dá)州奧蘭多舉行的2020年AIAASci技術(shù)論壇上獲獎(jiǎng)。 亞洲航空航天學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)論壇是最大的年度航空航天會(huì)議，重點(diǎn)是航空航天界的研究和技術(shù)成果。 2020年AIAASci技術(shù)論壇包括2500多次技術(shù)專題介紹，5000多人參加。

sridhar在UAH的自動(dòng)跟蹤光學(xué)測(cè)量（ATOM）實(shí)驗(yàn)室中對(duì)帝王蝴蝶的功耗進(jìn)行了建模和分析，該實(shí)驗(yàn)室由機(jī)械和航空航天工程系副教授康昌光博士和機(jī)械和航空航天工程系副教授兼副董事長(zhǎng)Brian Landrum博士組成。 這項(xiàng)研究得到了國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助。

發(fā)現(xiàn)一個(gè)起伏的飛行軌跡消耗較少的能量，可以有價(jià)值的生物啟發(fā)設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程機(jī)器人微型無(wú)人機(jī)。

“我們研究的一個(gè)基本目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種無(wú)人機(jī)，它可以像遷徙的君主一樣長(zhǎng)時(shí)間飛行。” “帝王蝴蝶的一年一度遷徙是昆蟲(chóng)中最長(zhǎng)的。 它可以有三千公里長(zhǎng)！ 即使是最先進(jìn)的無(wú)人機(jī)也不能顯示這些長(zhǎng)距離。

來(lái)自印度班加羅爾的Sridhar說(shuō)，研究人員在研究中使用了簡(jiǎn)化的分析蝴蝶模型，重點(diǎn)是機(jī)翼空氣動(dòng)力學(xué)和身體動(dòng)力學(xué)之間的動(dòng)態(tài)相互作用。

他說(shuō)：“本文表明，該模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相當(dāng)吻合?！?“我們?cè)贏TOM實(shí)驗(yàn)室使用運(yùn)動(dòng)跟蹤攝像機(jī)記錄了一系列飛行軌跡和自由飛行的帝王蝴蝶的翅膀和身體運(yùn)動(dòng)。”

他說(shuō)：“這項(xiàng)研究表明，沿著顛簸的軌跡協(xié)調(diào)的機(jī)翼和身體運(yùn)動(dòng)需要較低的功率才能在君主尺度上拍打翅膀?！?“對(duì)于較小的昆蟲(chóng)來(lái)說(shuō)，這種能量效益會(huì)降低，這可能就是它們以直線飛行的原因?！?/p>

蝴蝶是否利用生物預(yù)定的飛行模式或簡(jiǎn)單的隨機(jī)波動(dòng)是未來(lái)研究的許多問(wèn)題之一。 斯里達(dá)爾也在研究蝴蝶如何選擇飛行高度。

他說(shuō)：“眾所周知，君主們沿著他們的遷徙路線從地面飛到不同的高度，我們認(rèn)為這是非常有趣的。” 我們不知道他們?yōu)槭裁催x擇飛得更高，而不是在地面高度。

“因此，為了測(cè)試這一點(diǎn)，我們?cè)赨AH推進(jìn)研究中心的大真空室里對(duì)帝王蝴蝶進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，在那里我們記錄了在海拔4000米的低密度空氣中的飛行?！?這有助于我們觀察它們的翅膀和身體運(yùn)動(dòng)如何隨著空氣密度的降低而改變。