微型飛行器的概況

似乎，隨著科學(xué)的發(fā)展，人類的生活用品和儀器儀表正在沿著小而精的方向發(fā)展，其中，電腦，芯片，通訊器等都已經(jīng)進(jìn)入了這個(gè)階段，而一直被認(rèn)為是高端科技領(lǐng)域的飛行器，也走上了微型化道路。微型飛行器是于20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的一種新型飛行器。其應(yīng)用技術(shù)基本上已超出傳統(tǒng)的飛機(jī)設(shè)計(jì)和空氣動(dòng)力技術(shù)的研究范疇，是對(duì)傳統(tǒng)航空技術(shù)的一種挑戰(zhàn)，同時(shí)它的出現(xiàn)也開拓了納米技術(shù)和微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用。微型飛行器的發(fā)展和應(yīng)用，必將推動(dòng)國(guó)防科技工業(yè)的發(fā)展，并且具有廣闊的民用前景。

微型飛行器不同于傳統(tǒng)概念上的飛機(jī)，它是MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）集成技術(shù)的產(chǎn)物。微型飛行器的姿態(tài)控制系統(tǒng)中的微型地平儀、微型高度計(jì)，導(dǎo)航系統(tǒng)中的微型磁場(chǎng)傳感器和微型加速度計(jì)、微陀螺儀等，飛行控制系統(tǒng)中的微型空速計(jì)、微型舵機(jī)等，在微型飛行器上應(yīng)用的微型攝像機(jī)、微型通訊系統(tǒng)等，都需要MEMS技術(shù)的支持，以減少體積和重量，改善飛行器的性能。微型飛行器的動(dòng)力--微型發(fā)動(dòng)機(jī)也需利用MEMS技術(shù)制造，所以說，微型飛行器除機(jī)身和機(jī)翼外，都需依靠MEMS技術(shù)，甚至機(jī)翼也可以用MEMS技術(shù)制造靈巧蒙皮，以控制飛行器的飛行姿態(tài)。

微型飛行器也稱為MAV（Micro Air Vehicle），現(xiàn)在正在研究的MAV主要有三種，一種是像飛機(jī)一樣的固定翼模型，第二種是跟昆蟲和鳥類一樣的撲翼模型，第三種是跟直升機(jī)一樣的旋翼模型。微型飛行器跟鳥類和昆蟲一樣都在低雷諾數(shù)下飛行，因此對(duì)鳥類和昆蟲的研究對(duì)微型飛行器大有幫助。

從目前微型飛行器的研究現(xiàn)狀和未來高新技術(shù)的發(fā)展來看，微型飛行器將會(huì)有以下的發(fā)展趨勢(shì)：

微型固定翼飛行器技術(shù)將會(huì)完全成熟。按照目前的研究進(jìn)度，可以預(yù)測(cè)十年內(nèi)微型固定翼飛行器的性能將會(huì)顯著改善。微型飛行器的留空時(shí)間將會(huì)由目前的幾十分鐘發(fā)展到幾小時(shí)，作戰(zhàn)半徑將由幾公里增加到上百公里，并且將可以實(shí)現(xiàn)完全的自主飛行。目前，美國(guó)航空環(huán)境公司研制和生產(chǎn)的微型固定翼飛行器“黃蜂”（WASP）采用鋰電池已經(jīng)創(chuàng)造了一項(xiàng)最長(zhǎng)時(shí)間（1小時(shí)47分鐘）的飛行記錄。研制出飛行性能可以與鳥類、昆蟲等相媲美的微型撲翼飛行器。在今后一、二十年中，隨著非定?？諝鈩?dòng)力學(xué)和低雷諾數(shù)空氣動(dòng)力學(xué)研究的深入，仿生撲翼動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論研究將取得很大突破，從而使微型撲翼飛行器的工程化和實(shí)用化成為可能。加州大學(xué)的研究人員用4年時(shí)間研究蒼蠅翅膀的工作機(jī)理，已經(jīng)造出了只有10毫米長(zhǎng)、3毫米寬、5微米厚的仿生翅膀。它能夠以每秒鐘150次的頻率上下?lián)鋭?dòng)，并且已經(jīng)使最大尺寸不足3厘米，重量只有100毫克的MFI（Micromechanical Flying Insect）微型撲翼飛行器實(shí)現(xiàn)了綁附在一根細(xì)線上的半自主飛行。

微型飛行器用于“火蟻戰(zhàn)爭(zhēng)”。這是一種全新的戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)，未來的戰(zhàn)爭(zhēng)將不再是以坦克、軍艦和有人駕駛飛行器為特征的常規(guī)作戰(zhàn)模式。大量靈巧微型傳感器（微型飛行器或其變體）將綜合成全球天基偵察系統(tǒng)，那時(shí)將會(huì)有成千上萬可以飛行、爬行、盤旋的昆蟲大小的武裝微型飛行器被用來探測(cè)、跟蹤、瞄準(zhǔn)、攻擊和著陸到任何大小的軍事目標(biāo)。微型飛行器將使未來戰(zhàn)爭(zhēng)的戰(zhàn)場(chǎng)空間急劇擴(kuò)大，并最終可能演變成使用微型機(jī)器人的第六維戰(zhàn)爭(zhēng)。

微型飛行器是一個(gè)包含多種交叉學(xué)科的高、精、尖技術(shù)，其研究水平在一定程度上可以反映出一個(gè)國(guó)家的科技水平。微型飛行器的研制不僅是對(duì)其本身涉及問題的解決，更重要的是，微型飛行器涉及的關(guān)鍵技術(shù)問題的提出和解決將有力的帶動(dòng)、促進(jìn)相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域的巨大發(fā)展。