一、自然為師:為何蜂鳥成了 “最優解”?
自然界的蜂鳥堪稱 “飛行界的芭蕾舞者”:體型僅手掌大小,卻能以每秒80次的頻率拍打翅膀,實現直升機般的精準懸停,飛行效率遠超現代無人機。這種 “小而精” 的特性,讓它成為微型飛行器的完美模仿對象——但模仿之路絕非易事。
“在小尺度上重建一套飛行體系”,吳江浩教授如此形容研發難度。當飛行器縮小到巴掌大時,傳統空氣動力學規律不再適用,高頻拍動帶來的往復交變載荷容易讓結構斷裂,早期用光敏樹脂3D打印的原型機甚至出現 “組裝一整天,測試幾分鐘” 的困境。而蜂鳥翅膀的180°大角度拍動、剛柔并濟的翼面控制,更是自然界藏了億萬年的 “飛行密碼”。
二、三大技術突圍:讓機械蜂鳥 “活” 起來
團隊從結構、材料到控制系統全面突破,一步步讓機械蜂鳥擁有了 “生命般的靈動”。
“撲得動”:給機械裝上 “翅膀肌肉”
為模仿蜂鳥180°大角度拍翅,團隊從零設計出平面四連桿機構,采用高強度尼龍復合材料打造核心結構。這種材料能承受每秒數十次的高頻運動,連續工作數百小時不損壞,徹底解決了傳統材料 “易斷裂” 的難題,讓機械蜂鳥的翅膀真正 “撲得起來”。
“飛得起”:破解升力的柔性密碼
翅膀是飛行的核心。團隊借鑒昆蟲 “梁 + 膜” 結構原理,用碳纖維做骨架、聚酰亞胺薄膜(一種常用于電子器件的高溫薄膜)做翼面——研發中曾試過面包店包裝袋等材料,最終選定的薄膜讓翅膀重量僅占機身1%,卻能產生1.5倍體重的升力,實現了 “輕而強” 的升力突破。
“穩得住”:給機械蜂鳥裝個 “超強大腦”
穩定飛行的關鍵在 “控制”。團隊自主研發出1.8克重的微型飛控板,集成陀螺儀、加速度計和通訊模塊,如同蜂鳥的 “神經中樞”;再搭配仿生控制算法,實現毫秒級響應外界擾動。更創新的是 “翼-身耦合控制” 機制——模仿蜂鳥身體擺動與翅膀的協調,讓飛行器在復雜環境中也能穩如泰山。可實現0.18秒完成360°旋轉(比真蜂鳥還快!)。
三、從實驗室到應用場:不止酷炫,更有硬核實力
這只機械蜂鳥絕非 “科技玩具”,而是能深入險境的 “實用利器”。
在2025年7月29日的 “新天工開物——科技成就發布會” 航空科技專場上,它驚艷亮相:能穿越災后廢墟搜尋生命跡象,近距離監測野生動物而不打擾,飛入人類難以抵達的狹小管道完成巡檢。正如李椿萱院士評價,這類飛行器 “強隱蔽、強抗擾、強機動” 的特性,已成為全球研究熱點。
更令人期待的是未來:團隊計劃賦予它 “跨介質能力”,實現 “既能飛又能游”;還將探索 “蜂鳥群” 協同作業,讓微型飛行器在更多場景釋放價值。
四、科技與自然的對話:致敬生命的智慧
“讓機械長出生命的翅膀,本身就是對自然最崇高的致敬。” 吳江浩教授的這句話,道破了仿生科技的本質。從2017年首飛,到2019年,團隊成功實現在沒有任何外部約束條件下飛行器依靠自身的動力和控制,實現自由起降、懸停、轉向等一系列飛行動作,完成了從理論到實踐的關鍵跨越。在2022年實現穩定飛行、控制及實時圖傳,再到2025年入藏國家科技傳播中心科技成就展數字展品庫,這只機械蜂鳥的每一步突破,都是人類向自然學習的見證。
當科技與自然如此完美地融合,我們看到的不僅是一款先進的飛行器,更是人類用智慧回應自然饋贈的生動實踐——而這,或許正是撲翼飛行探索跨越千年的終極意義。