鐘云

IAI的“蝴蝶”

以色列宇航公司（IAI）的工程人員目前正在開(kāi)發(fā)一種超微型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，這種仿生學(xué)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)名為“蝴蝶”，它能夠悄無(wú)聲息地進(jìn)入目標(biāo)建筑物內(nèi)執(zhí)行偵察任務(wù)，且非常不易被發(fā)現(xiàn)。

當(dāng)這種名為“蝴蝶”的超微型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)從IAI公司的機(jī)庫(kù)中起飛時(shí)，它看上去像是小孩子的玩具，然而事實(shí)上，這種無(wú)人機(jī)系統(tǒng)未來(lái)要在許多嚴(yán)峻的環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)。

“蝴蝶”無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)主要特征就是飛行噪聲小，飛行過(guò)程中非常安靜，當(dāng)他在你頭頂數(shù)米高度盤(pán)旋時(shí)，在環(huán)境噪聲的襯托下，你幾乎都感覺(jué)不到它的存在。這正是以色列IAI公司在研制微型和超微型無(wú)人機(jī)時(shí)力求達(dá)到的效果——利用其飛行噪聲小的特征，無(wú)人機(jī)可以輕易地進(jìn)入目標(biāo)建筑物內(nèi)，并實(shí)時(shí)地將聲音或視頻傳輸給建筑物外的人員。

6年前，IAI公司一位參加過(guò)多個(gè)重大無(wú)人機(jī)項(xiàng)目的工程人員決定開(kāi)展胡蝶翅膀仿生技術(shù)研究，并希望在這項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，研制可用于軍事領(lǐng)域的仿生學(xué)微型/超微型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。關(guān)于這個(gè)仿生技術(shù)研究項(xiàng)目，參與的工程人員提出了一個(gè)響亮的口號(hào)：如果大自然能夠做到，我們必須嘗試去模仿它。項(xiàng)目開(kāi)始之后，IAI的研究人員首先進(jìn)行的是蜻蜓仿生技術(shù)研究，因?yàn)轵唑延兴膫€(gè)翅膀并且可以在空中懸停。用IAI公司軍用機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室人員伊莎貝拉·阿加什的話說(shuō)，研究蜻蜓仿生技術(shù)只是一個(gè)過(guò)渡階段，研究人員成功模擬了蜻蜓翅膀的運(yùn)動(dòng)。之后不久，研究人員又成功模擬了蝴蝶翅膀的運(yùn)動(dòng)，并利用研究結(jié)果制造出了原型機(jī)。目前制造出來(lái)的原型機(jī)設(shè)計(jì)有兩對(duì)機(jī)翼，即前主翼和后翼，其中面積較小的一對(duì)后翼作用相當(dāng)于升降陀與方向舵。但是，IAI的研究人員正在努力通過(guò)改變一對(duì)前主翼的振幅（前主翼中排列的纖細(xì)、透明的結(jié)構(gòu)材料能在飛行中能夠振動(dòng)），從而取消后翼。此外，工程人員還在研究通過(guò)控制機(jī)翼薄膜的張力，進(jìn)而控制“蝴蝶”超微型無(wú)人機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

IAI的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)外公布了兩種型號(hào)的“蝴蝶”無(wú)人機(jī)系統(tǒng)，這兩種無(wú)人機(jī)都能夠直接裝在士兵的口袋里，而不需要特殊的運(yùn)載設(shè)備?！昂睙o(wú)人機(jī)的操縱設(shè)備有點(diǎn)像當(dāng)下流行的觸摸屏智能手機(jī)，同樣易于攜帶。但是，除了已公開(kāi)的兩種型號(hào)之外，IAI是否還制造了尺寸更小的“蝴蝶”無(wú)人機(jī)尚不可知。

已公開(kāi)的兩個(gè)型號(hào)的“蝴蝶”無(wú)人機(jī)重量分別為8克和13克，采用同種規(guī)格的鋰電池，電池重量為2克，續(xù)航力20分鐘。飛行時(shí)，由電池驅(qū)動(dòng)安裝在機(jī)身的微型電機(jī)提供飛行的動(dòng)力，電機(jī)轉(zhuǎn)速7000轉(zhuǎn)/分，額定頻率分別為17Hz和40Hz。兩種無(wú)人機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)都配備有僅重0.1克的微型攝像機(jī)系統(tǒng)，該攝像機(jī)能夠拍攝并實(shí)時(shí)傳輸加密視頻。為了保證飛行的穩(wěn)定性，從而更好地執(zhí)行任務(wù)，IAI甚至為這兩種型號(hào)的無(wú)人機(jī)研制了一套僅重3克的飛控系統(tǒng)。

已公開(kāi)的兩個(gè)型號(hào)的“蝴蝶”無(wú)人機(jī)全部采用手工制造，其機(jī)翼是透明的碳纖維材料，據(jù)IAI透露，未來(lái)要想批量地制造這類(lèi)無(wú)人機(jī)，就必須對(duì)機(jī)翼的外形和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使其適合在機(jī)器上進(jìn)行制造。而為了提高無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力，IAI的工程人員還在積極探索新型的充電技術(shù)，從而使無(wú)人機(jī)停落在高壓電纜上時(shí)可以“吸取”電能為自己的鋰電池充電。

據(jù)參與項(xiàng)目的人員透露，未來(lái)“蝴蝶”無(wú)人機(jī)將主要用于城市戰(zhàn)場(chǎng)，特別是巷戰(zhàn)中。所以，如何為“蝴蝶”指路使其準(zhǔn)確到達(dá)目標(biāo)區(qū)域，從而提供最精確的情報(bào)，是當(dāng)前面臨的最大難題。

更袖珍的“機(jī)器蒼蠅”

盡管“蝴蝶”看上去已經(jīng)夠小了，但是與“蒼蠅”相比還不在一個(gè)量級(jí)。

美國(guó)哈佛大學(xué)工程學(xué)教授羅伯特·伍德曾在過(guò)去的12年里，一直致力于蒼蠅大小無(wú)人飛行器的研制。不久前，羅伯特·伍德和他的同伴們成功克服了重量、空氣動(dòng)力學(xué)、撲翼振動(dòng)、動(dòng)力供應(yīng)等方面的難題，成功制造出了外形比一美分硬幣還小的飛行器——機(jī)器蒼蠅。這種昆蟲(chóng)級(jí)別的機(jī)器人，未來(lái)可以用來(lái)搜尋失蹤的人，偵察敵人，跟蹤有毒污染物，甚至幫助植物授粉，等等。

要想制造這樣小的機(jī)器蒼蠅并不容易，為了獲得制造這種昆蟲(chóng)級(jí)無(wú)人機(jī)的材料，伍德和他的伙伴將極小極薄的復(fù)合材料分開(kāi)成兩層，中間部分不分離，像打開(kāi)的書(shū)本一樣，這樣就獲得了無(wú)人機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。據(jù)介紹，這種方法未來(lái)也將用于無(wú)人機(jī)的批量生產(chǎn)，但是在投入批量生產(chǎn)之前，還要經(jīng)過(guò)幾代原型機(jī)的測(cè)試。目前制造完成的原型機(jī)重量為80毫克，機(jī)翼每秒可以振動(dòng)120次。頻率幾乎接近真蒼蠅，快得肉眼根本無(wú)法看清，它還能在空中盤(pán)旋并沿著預(yù)先設(shè)好的路線加速飛行。

這款昆蟲(chóng)級(jí)無(wú)人機(jī)的翅膀由碳纖維加固的聚酯薄板組成，其機(jī)身結(jié)構(gòu)由壓電晶體制成，能夠根據(jù)所使用的電壓收縮和伸展。研究人員通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控其行動(dòng)和調(diào)整其高度。據(jù)介紹，在這款無(wú)人機(jī)上，目前需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是能量的供應(yīng)。由于無(wú)人機(jī)本身重量超小，所以自身無(wú)法隨身攜帶電池，只能通過(guò)地面的一條細(xì)金屬線來(lái)傳輸和供應(yīng)能量。