北航團(tuán)隊(duì)創(chuàng)世界紀(jì)錄：撲翼式無人機(jī)單次充電飛行時(shí)間最長(zhǎng)

10月20日，澎湃新聞從北京航空航天大學(xué)獲悉，近日，北航前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院新概念飛行器團(tuán)隊(duì)自主研制與試驗(yàn)的雙關(guān)節(jié)大鳥型撲翼飛行器創(chuàng)造了一項(xiàng)世界紀(jì)錄：撲翼式無人機(jī)單次充電飛行時(shí)間最長(zhǎng)——飛行器續(xù)航時(shí)間為1小時(shí)31分04秒98。

北航獲得的吉尼斯世界紀(jì)錄證書。本文圖片來自北航。

撲翼飛行（如鳥類般扇動(dòng)翅膀飛翔）是生物的飛行方式，人類對(duì)其探索長(zhǎng)達(dá)數(shù)千年。此前撲翼飛行器飛行時(shí)間均較短，大多只能達(dá)到半小時(shí)左右，顯著落后于常規(guī)布局的其它類型飛行器，實(shí)際應(yīng)用意義不高，因此撲翼的吉尼斯航時(shí)紀(jì)錄一直處于空缺狀態(tài)。
北航前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院新概念飛行器團(tuán)隊(duì)由焦宗夏教授、趙龍飛副研究員牽頭，已在撲翼領(lǐng)域深耕近10年，目標(biāo)是突破撲翼實(shí)用性分析與設(shè)計(jì)方法，爭(zhēng)取在撲翼飛行性能上取得本質(zhì)突破。
2021年10月，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了吉尼斯挑戰(zhàn)申請(qǐng)。為了紀(jì)錄立項(xiàng)，吉尼斯紀(jì)錄機(jī)構(gòu)對(duì)國(guó)際上現(xiàn)存人造撲翼飛行器進(jìn)行了充分調(diào)研，最終認(rèn)為如果挑戰(zhàn)者撲翼飛行器可以飛行1個(gè)小時(shí)，將對(duì)現(xiàn)存撲翼飛行器形成絕對(duì)續(xù)航優(yōu)勢(shì)，并具有較好的實(shí)際應(yīng)用前景，因此吉尼斯紀(jì)錄官方將續(xù)航1個(gè)小時(shí)作為撲翼首個(gè)航時(shí)紀(jì)錄的立項(xiàng)指標(biāo)，并將紀(jì)錄名稱確定為“撲翼式無人機(jī)單次充電飛行時(shí)間最長(zhǎng)”。

撲翼式無人機(jī)像鳥一樣在空中飛翔。

受到疫情、限飛政策與天氣影響，最終的撲翼飛行挑戰(zhàn)時(shí)間確定于今年7月21日。挑戰(zhàn)的全過程嚴(yán)格按照挑戰(zhàn)規(guī)則，且挑戰(zhàn)過程由多位第三方見證人和計(jì)時(shí)員出席，并多機(jī)位進(jìn)行全程視頻記錄。
挑戰(zhàn)中，當(dāng)撲翼飛行器成功突破1個(gè)小時(shí)的續(xù)航后，北航團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)飛行器所剩電力仍然非常充分，于是決定盡可能耗盡電池電量，探索飛行器的極限航時(shí)，最后安全降落。
經(jīng)吉尼斯紀(jì)錄中國(guó)代理與倫敦總部聯(lián)合審查認(rèn)證挑戰(zhàn)通過，最終飛行器續(xù)航時(shí)間被認(rèn)定為1小時(shí)31分04秒98。

撲翼式無人機(jī)。

據(jù)北航相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，近百余年間，航空技術(shù)高速發(fā)展，在具備了先進(jìn)的理論工具與高效分析手段后，研究人員逐漸發(fā)現(xiàn)，即便最先進(jìn)的飛行器，在很多方面還是與自然界的鳥類、昆蟲等飛行生物相差甚遠(yuǎn)。由此，撲翼研究近年來重新成為研究熱點(diǎn)。然而撲翼飛行機(jī)理復(fù)雜，控制困難，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)要求極高，人造撲翼欲實(shí)現(xiàn)飛行能力，困難重重。
北航團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)“撲翼推進(jìn)波”理論，并攻破了撲翼正向優(yōu)化設(shè)計(jì)難題。相關(guān)理論多次發(fā)表于AIAA Journal等航空航天頂刊，并對(duì)撲翼飛行器的研發(fā)起到關(guān)鍵指導(dǎo)性作用。該團(tuán)隊(duì)基于上述理論成果進(jìn)行了翼展20cm至2m的系列撲翼飛行器的樣機(jī)研制與飛行試驗(yàn)。
本次申請(qǐng)航時(shí)紀(jì)錄的雙關(guān)節(jié)大鳥型撲翼飛行器，其理論飛行效率超過大部分固定翼飛機(jī)，于2021年初進(jìn)行航時(shí)初步測(cè)試，實(shí)際飛行時(shí)間達(dá)到53分鐘。經(jīng)過動(dòng)力系統(tǒng)與機(jī)翼動(dòng)力學(xué)進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整，北航團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了撲翼機(jī)性能的再一次躍升，達(dá)成了當(dāng)前紀(jì)錄挑戰(zhàn)的最佳狀態(tài)。
在撲翼飛行器研究中，該團(tuán)隊(duì)教師充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性。飛行器研制團(tuán)隊(duì)學(xué)生包含博士生、碩士生與本科生共12人，帶動(dòng)多項(xiàng)碩博士課題，本科生的創(chuàng)造性中間成果多次獲得科技競(jìng)賽獎(jiǎng)項(xiàng)。