受枫树种子启发 研究人员打造高效新构型无人机

无人机相对普遍的四旋翼设计强调了性能和可制造性，但也存在一些权衡，即耐久性。四个带有快速旋转的微型叶片的电机会消耗电池电量，虽然消费者无人机通过拖动越来越大的电池在一定程度上缓解了这一问题，但根本问题是飞行效率。

香港城市大学的研究人员在近日发表在《科学机器人》杂志上的一篇论文中，提出了一种以枫树种子为灵感的无人机，重量不到50克，但可以在空中稳定悬停24分钟以上。

据介绍，为了降低无人机的功耗，研究小组研究了枫树种子荚，也称为翅果（samaras）。这种种子降落时会旋转，使其留空时间更长、被风吹得更远，以提高繁殖的机会。研究人员通过参考了该高效的旋转飞行，从而进行了优化，以获得最大的飞行时间。

Samara无人机能够停留相当长的一段时间。当它们降落在半空中时，它们是优秀的被动旋转滑翔机，而且它们还可以通过在翼尖添加推进系统来实现动力飞行。这种特殊的设计是对称的，使用两个相当大的机翼，每个机翼都有一个叶尖螺旋桨。电子设备、电池和有效载荷位于中央，整个飞行器以大约200 rpm的转速旋转。

双翼机本身是稳定的，机翼起着空气动力学阻尼器的作用，从而实现被动姿态稳定，这是人类都难以克服的。据了解，无人机只有一个小电池，重量只有35克，翼展约60厘米。效率的关键在于，与大多数螺旋桨无人机不同，螺旋桨不是用来升力的，而是用来旋转机翼，这就是升力的来源。并且，无人机使用了650毫安时电池（总质量为42.5克），能够在原地悬停24.5分钟。这代表的质量与功耗之比大约是其他小型多旋翼无人机的两倍。

研究人员利用螺旋桨让无人机自旋，无人机上则安装了类似枫树种子的大机翼。这种机翼由塑料薄膜制成。因为无人机的机身也在旋转，机载的摄像头也会跟着转，所以采用了360°的摄像头。通过使用22克的摄像头有效载荷可同时捕获四个3.5 fps的视频，记录每个方向的视频。

尽管这些以samara为灵感的设计具有诸多优势，但似乎还没有看到它们在研究环境方面取得多大的进展，这有些遗憾。对于大多数消费者和研究应用来说，短期内或更需要轻型、持续时间相对较长、功能性空中测绘或监视系统的情况。

相关研究成果发表在了《科学机器人》杂志上。

版权声明：除特殊说明外，本站所有文章均为 字节点击 原创内容，采用 BY-NC-SA 知识共享协议。原文链接：https://byteclicks.com/38195.html 转载时请以链接形式标明本文地址。转载本站内容不得用于任何商业目的。本站转载内容版权归原作者所有，文章内容仅代表作者独立观点，不代表字节点击立场。报道中出现的商标、图像版权及专利和其他版权所有的信息属于其合法持有人，只供传递信息之用，非商务用途。如有侵权，请联系 gavin@byteclicks.com。我们将协调给予处理。

赞