科研团队打造首款无机械部件电驱动无人机

在实验室中，研究团队还应用计算机建立了具体的数值模型，对这种无人机在空气动力学响应、电控制过程等多个维度上的行动进行仿真，为尚无法实际制造的设计供给验证对象。Bilgen 表示：“经由过程在模型中做出必定材料假设，我们已经在科学上证实，这类振翅飞翔器是可行的。借助数学模型，我们可以提前评估那些今朝在工程上还造不出来的设计筹划。”

该项目由罗格斯大年夜学航空航天工程师 Xin Shan 与>

当前的重要限制仍然来自材料机能。“如今可用的压电材料才能还不敷强，”Bilgen 直言，但同时强调，模型可以向前“预演”材料技巧演进后的潜力。Bilgen 对振翅飞翔的兴趣可以追溯到近二十年前，他给本身的研究定下的指导思惟是“以简驭繁”：尽量避免模仿天然界中复杂的骨骼与肌肉体系，而是经由过程更简洁的构造达到类似甚至超出的飞翔表示。“我们欲望在没有‘骨头’和‘肌肉’般构造的前提下，实现更简单的振翅飞翔。”

这种概念被称作“固态振翅飞翔器”（solid-state ornithopter），核心在于用通电即可变形的智能材料，代替传统无人机复杂的履行机构收集。当电压加在材料上时，材料本身会产生曲折、扭转等形变，从而驱念头翼挥动。相干研究已揭橥于《Aerospace Science and Technology》期刊。

与其他依附电机和多关节骨架的仿生鸟不合，Bilgen 团队的做法是将所谓的“宏纤维复合伙料”（Macro Fiber Composites，MFC）直接贴附在柔性的碳纤维机翼外面。Bilgen 打了一个比方：“碳纤维就像羽毛和骨骼，外面的 MFC 就像肌肉和神经。”机翼在通电状况下会持续改变外形，实现无关节、无搭钮的持续振翅，这也是他将这种构造称为“无机构”（mechanism-free）的原因——振翅完全由材料对电旌旗灯号的响应驱动，而非传统意义上的机械活动。

研究团队认为，这套思路并不局限于飞翔范畴。雷同的压电材料与构造控制技巧有望被应用于可再生能源体系，例如风力涡轮机叶片的自适应调剂。“涡轮叶片本质上就是一个扭起色翼，”Bilgen 说，“我们正研究如安在叶片上应用压电材料，以摸索它带来的气动机能收益。”经由过程在运行中及时微调叶片外形，工程师理论上可以更高效地捕获风能，这与天然界经由过程轻量化、柔性构造晋升活动效力的策略异曲同工。

在 Bilgen 看来，鸟类同党之所以轻巧而纤细，恰是因为“须要移动得快的器械必须够轻”，现代飞机机翼的设计也在赓续借鉴这一原则。但他的目标并不仅仅逗留在模仿天然。“我们不只想复制天然，”Bilgen 说，“我们欲望超出天然所做到的极限。”

这项来自罗格斯大年夜学的固态振翅无人机研究，展示了一条融合空气动力学、材料科学与仿生学的新路径：用电与材料本身的可变形才能，代替传统的机械传动体系，为下一代无人机和风能设备供给了一个极具想象空间的技巧雏形。