雷方濤　官衛(wèi)波

【摘 要】本文通過研究、試驗，設(shè)計制作了一種仿生機械鷹，通過機械傳動形式模擬鷹類飛行姿態(tài)，并配備音頻鷹鳴聲和鳥類哀鳴聲，設(shè)置于飛行區(qū)鳥類活動頻繁的區(qū)域，用于機場鳥類恐嚇和驅(qū)趕，效果良好，為機場改善鳥擊防范措施，降低機場鳥擊次數(shù)，起到了一定的作用。

【關(guān)鍵詞】仿生機械鷹；機場驅(qū)鳥

0 引言

隨著航空業(yè)的不斷發(fā)展，各大機場航班量井噴式上升，航空運輸安全風(fēng)險也因基數(shù)的增大而凸顯了出來。其中，航空器鳥擊風(fēng)險就是其中一個棘手的問題，成為了一個世界級難題。大家都知道，一個飛行的小鳥和高速的航空器和空中相撞，巨大的動能對于航空器來說是致命的損害，輕則損壞航空器零部件，重則可能引起機毀人忙。

通過分析鳥類活動規(guī)律，機場鳥類主要分為候鳥和留鳥。鳥種也因機場地理位置、所屬區(qū)域的不同，分布不一。以咸陽國際機場為例，飛行區(qū)主要鳥種為家燕、雉雞、灰喜鵲、灰椋鳥、白頭鵯 、紅隼等。鳥擊防范措施也是多管齊下，各顯其手，有煤氣炮、風(fēng)動驅(qū)鳥儀的恐嚇，有獵槍的獵殺，農(nóng)藥、驅(qū)鳥劑的驅(qū)逐，還有鳥類食源、棲息場所破壞等的生態(tài)驅(qū)鳥，激光驅(qū)鳥等。

通過分析機場鳥類種群，發(fā)現(xiàn)鷹類為大多數(shù)鳥類的天敵。但作為機場飛行區(qū)，引入鷹類種群是不可取的，因為鷹類屬于個體比較大的鳥群，本身就是一個很大的鳥擊防范源。所以，人為的制作仿生機械鷹也就應(yīng)運而生。

1 仿生機械鷹

1.1 模型建立

1.2 原理設(shè)計

模型主要技術(shù)在于機械傳動機構(gòu)的設(shè)計，通過機械傳動動機構(gòu)將電機的運動轉(zhuǎn)化為仿生鷹雙翼的上下運動。

機械原理分析，能夠?qū)崿F(xiàn)這一運動模式的機構(gòu)，均簡單，便捷，一般常用的為曲柄搖桿機構(gòu)和凸輪—頂桿機構(gòu)。機場工作人員可以就地取材進行設(shè)計、制作。

如下機械原理示意圖。

1.3 設(shè)計分析

因圖3方案凸輪加工相對困難。本文就圖2曲柄連桿機構(gòu)做以下設(shè)計分析。

實際測量鷹類種群個體大小，飛行體態(tài)。要求鷹翼活動范圍為-20°—20°，鷹翼震動頻率選擇30—40次/min為最終設(shè)計結(jié)果。

計算圖二平面機構(gòu)的自由度為F=3n-2p1=9-8=1，機構(gòu)運動確定。

選擇驅(qū)動桿即曲柄長為R=6cm，減速電機輸出轉(zhuǎn)速為30r/min。

按照四連桿機構(gòu)有曲柄的條件，以及仿生鷹模型大小，曲柄和機架固定點位置即為電機輸出點，搖桿和機架固定點即為鷹翼端。經(jīng)過圖解計算，選取連桿a=10cm，6=12cm，可以滿足設(shè)計要求。（本文已完成了三維建模和運動仿真分析，因篇幅原因，不做展示。）

設(shè)計計算過程不做詳細寫明，讀者可以直接引用數(shù)據(jù)和零部件結(jié)構(gòu)即可。

2 機場飛行區(qū)應(yīng)用

結(jié)合鳥類活動空域，統(tǒng)計分析機場航空器鳥擊案例。我們會發(fā)現(xiàn)：航空器在進近著落階段和起飛離場階段，發(fā)生鳥擊不安全時間的概率比較大。

圖4 機場仿生機械鷹安裝實例

目前仿生機械鷹因設(shè)計局限性，還是主要用于固定區(qū)域的鳥類驅(qū)趕。設(shè)置固定樁，外接電源，實現(xiàn)功能。按照《民用機場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》MH5001-2013、《中國民用航空總局191號令》規(guī)定和要求，推薦機械鷹一般安裝于敏感區(qū)外圍、跑道端頭且跑道運行安全距離外的位置（E類為跑道中線75米以外，F(xiàn)類為跑道中線105米以外），也方便仿生鷹的后期維護工作。各機場也可根據(jù)運行實際情況合理安置，但機械鷹的安裝和布局不能影響機場正常的飛行活動和引發(fā)其他不安全隱患。

目前，咸陽機場、昆明機場等多個機場不同成度的使用了仿生機械鷹用來進行驅(qū)鳥工作，利用鳥類天敵鷹的飛行姿態(tài)，配合機場音頻驅(qū)鳥設(shè)備的恐嚇聲和鳥類哀鳴聲，對驅(qū)鳥工作起到了一定的作用。

3 結(jié)論與提升改進

此類仿生機械鷹結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，價格低廉，實用可靠，是機場一種新穎的驅(qū)鳥措施。但是對于機場鳥類而言，長期在機場區(qū)域的棲息和生存，很快就會習(xí)以為然，產(chǎn)生一定會的免疫力，仿生機械鷹也就形同虛設(shè)。

鷹本身就是鳥類的天敵，只因為是人造機械的仿生模式，就降低了很大的效果。所以，仿生機械鷹應(yīng)該向著更形象、更先進的方面發(fā)展。如繼續(xù)改進結(jié)構(gòu)、降低質(zhì)量，并添加遙控裝置進行航模設(shè)計，讓它有控制的飛以來，直接飛進鳥群用恐嚇聲進行驅(qū)鳥。既不影響機場正常運行，也能達到驅(qū)鳥效果，確實是一種很好的辦法。

【參考文獻】

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[3]杜白石主編.pro/Engineer三維機械設(shè)計基礎(chǔ)教程.西北農(nóng)林科技大學(xué)，2009.endprint