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| 本文作者： 趙青暉 | 2016-11-11 19:20 |
就目前來說，對于飛行器的形態大家有已經有了一個固化的觀念，無非是使用單軸或多軸的槳翼來產生動力，比如直升機、多旋翼無人機等等。而對于“滾輪推進式”飛行器，說出來可能就比較陌生了。
“滾輪推進式”飛行器（cyclocopter）使用的槳翼有點特殊，學術上叫做“擺線槳”，是把槳翼做成一個“滾筒式”的組合旋轉來產生推力和升力，很多人乍一看可能覺得這玩意特別新奇，但是這個概念在大約一個世紀以前就被提出了，直到后來直升機、多軸飛行器的出現，才逐漸的被人們所淡忘。
目前只有很少一部分的科研團隊在做滾翼飛行器的研究，美國德克薩斯A&M飛行實驗室的Moble Benedict教授以及他的團隊就是其中之一，最近，他們成功研究出了一個小型的滾翼飛行器，整身重量只有29克。這可能是取代直升機、多軸飛行器的又一個進步。話不多說，先看東西。
上圖就是整個飛行器飛行時的狀態，如果還是不太明白這個滾翼是如何讓無人機飛起來的，看下圖你大概就能明白了。
八個槳翼集中在一個滾筒式的結構上，滾筒自傳的時候每個槳翼都會相應的發生變化，滾筒高速滾動讓流經上下翼面的空氣產生流速差，從而在底部產生強大的推理，使得無人機起飛。同時，滾筒在運行時推向后方的氣流能夠產生向前的推力。
Moble Benedict從事滾翼飛行器研究多年，他表示，在理論上來講，滾翼方式動能效率更高，功耗更小，同時會更安靜，更節省空間，更穩定，在速度上跟直升機也相差無幾。
Moble Benedict介紹說，目前他們已經證明了，由于滾翼飛行器的結構的特殊性，其空氣動力的轉換效率要遠高于傳統的直升機，而且機動性更強，其控制方向和速度的能力要優于傳統直升機很多。
說到這，大家肯定有一個疑問，既然這個東西好處這么多，無人機、飛行器發展了這么久，為什么沒有大規模采用這種方式呢？
Moble Benedict的回答是，人們曾經試圖探索滾翼式飛行器百十來年了，不過在20世紀初，直升機的巨大成功和廣泛應用，讓人們是去了對滾翼式無人機研究的興趣。另外，滾翼式無人機在早前有一個致命的問題，就是其槳翼結構比較復雜，在運行時缺乏適合的飛控穩定，如今科技已經成熟，這方面不再是問題。他們自己研發了相應的陀螺儀、加速器和處理器等等，并且對其內在軟件進行了長時間的調試，現在穩定性已經與市面上的無人機相差無幾了。
并且，以前滾翼飛行器在運行時，槳片所承受的空氣動力比較大，早前沒有合適的材料能夠適合這個承重，不過隨著科技發展，各種符合材料的出現，這一問題也就解決了。他們在試驗中使用了創新型的碳纖維復合材料來制作槳片，每片只有0.12克。
Moble Benedict教授表示，在未來，會圍繞著滾翼飛行器進行更精進的研究，從而讓這種無人機更完善，更實用。
首先他們將會對材料進行研究，設計更輕、更結實的槳片，增加其在高速旋轉下的荷載能力。
其次，需要對滾翼式飛行器的結構進行精簡，讓其更加簡單，至少不能像目前這么復雜。
還有，對槳片形狀的設計關乎無人機在懸停、高速飛行下的狀態和效率，這方面還有待提升。
Benedict教授說，他們已經證明了這種滾翼飛行未來的潛力，他們接下來的目標之一是在大型飛行器上進行滾翼式的實驗，未來也會延伸至有人駕駛飛機。目前他們已經得到了美國軍方的資金上的支持。
其實，以擺線漿為升力的飛行器近兩年也有出現，在2014年第五屆無人機大會展覽上，一架名為風火輪的滾翼機就十分搶眼，該機也采用了兩個擺線漿為升力源，同時用作副翼控制，采用一個螺旋槳進行俯仰控制和偏航控制。不過，這架飛機在當時只是一架概念機，這兩年已經沒有了消息。
中國風火輪
在飛行器（特別是消費級無人機）形態已經被固化的當下，眾多從業者所進行的無人機研究很多都是“新瓶裝舊酒”，并沒有在形態上進行太多的思考，包括很多概念式的飛行汽車也使用了普通多旋翼無人機式的設計，這讓人不免乏味。而Benedict教授表示，待滾翼飛行器技術成熟的時候，用在飛行汽車等方向會比傳統的飛行器更加的合適，未來前景會十分廣闊。
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