扑翼式无人机

模仿鸟类或昆虫飞行的无人机
扑翼式无人机(Flapping-wing Unmanned Aerial Vehicle[1])又称扑翼机、振翼机,是指机翼能像鸟和昆虫翅膀那样上下扑动的重于空气的航空器。[3]其通过模仿鸟类或昆虫的翅膀扑动动作来产生升力和推进力,从而实现飞行。[4][5][6]扑翼式无人机主要包括仿昆虫设计和仿鸟类设计两种。[5]相对于传统固定翼类与旋翼类,仿生扑翼飞行器具有机动性强、质量轻便、伪装性好、噪音较低和能耗较少等优点。[2]
扑翼式无人机的历史可追溯至13世纪的欧洲,英国哲学家罗杰・培根首次系统描述了扑翼式无人机的设想;而15世纪达・芬奇则绘制了详细的扑翼式无人机设计草图,被视为现代工程学意义上的扑翼式无人机概念起源。1930年,意大利扑翼式无人机模型完成了试飞,证明了动力扑翼飞行的可行性。1986年,美国人波拉・麦克里迪在动力扑翼式无人机上取得进展。1998年,加州理工学院与AeroVironment公司联合研制的“微型蝙蝠”(MicroBat)扑翼飞行器首飞成功。2006年7月8日,加拿大研制的载人扑翼式无人机完成了历史性的14秒离地飞行。北京航空航天大学团队于2025年公布了中国首个具备自主悬停能力的仿蜂鸟微型飞行器-“机械蜂鸟”。此外,西北工业大学研究团队开发了全仿生鸟形扑翼飞行器“信鸽”和ASN‑211扑翼式无人机。南京航空航天大学研制的“翔鹰”多段弯扭柔性变体扑翼飞行器是中国扑翼无人机领域的代表性成果。[3]2022年10月,北京航空航天大学双关节大鸟型扑翼飞行器以1小时31分04秒98首破续航纪录。[7]2022年12月,西北工业大学“云鸮”以2小时34分38秒62(154分钟)刷新世界纪录,获吉尼斯认证。[8]2024年,中国海军在公开比赛中使用扑翼无人机执行隐蔽侦察任务。[9]
民用领域扑翼无人机的应用已趋于成熟。在农业与生态保护领域,2019年中国汉王科技的 “出头鸟” 仿生扑翼无人机被用于果园驱鸟;在巡检与安防领域,2025 年南京航空航天大学研制的微小型扑翼无人机可搭载红外热成像仪,已应用于高压电缆巡检;在教育娱乐领域,相关机构研制出低成本扑翼式无人机,用于助力青少年学习竞赛与工程实践,培养其动手能力和飞行操控能力。军用领域,扑翼式无人机凭借出色的隐蔽性和机动性,成为智能化战争中的重要装备。[3]扑翼式无人机在战场和灾难救援等领域具有潜在的应用价值。[10]扑翼式无人机的研发主要难点在振动控制、姿态稳定、微型化动力系统效率等技术上。[11][12][9]

发展历程

国际发展