模拟槭树种子的独特结构和飞行方式设计开发的单翼遥控式飞行器

        每年秋天，当槭树种子成熟的时候，缤纷的翼果在空中轻盈飞旋，缓缓降落地面，给孩子们带来欢乐，也给科学家带来灵感。研究槭树种子的独特结构和飞行方式，能让工程人员设计出在空中盘旋滑翔的小型无人驾驶飞行器，为军队和警方收集情报，在国防、公共安全领域及各种紧急情况下执行任务。

    收集信息的无人机

    据美国洛克希德·马丁公司实验室人员介绍，在华盛顿特区召开的国际无人驾驶运载工具系统协会大会上，由他们设计开发的一款槭树种子飞行器“Samarai”公开试飞，在公众面前首次展示它们的飞行能力。

    洛克希德·马丁公司是美国航空航天制造商，也是全世界最大的国防工业承包商。公司的智能机器人实验室和先进技术实验室多年来研究槭树种子的空气动力学和几何学性质，旨在开发出新式无人驾驶飞行器。经过5年的努力，最近开发出这款名为“Samarai”的单翼遥控式飞行器，不仅可用于航空拍摄，还能在军队和公共安全方面大展身手。

    这款飞行器大约1英尺（约0.3米）长，由两个可运动部分加一个摄像机组成，通过遥控或桌面计算机的应用程序实现远程控制。先进技术实验室工程师克雷格·斯托金和工程师大卫·夏普在一家室内足球场对Samarai的飞行能力进行了检测。在飞行中，整个飞行器看起来就像一团半透明的云雾围绕着两道红蓝色的亮光。他们控制着Samarai从足球场地面飞到天花板，大约30英尺（约9.1米）高，并穿过整个足球场。

    据斯托金介绍，Samarai在遥控引导下飞行很稳定，计算机应用程序也很容易操作，螺旋桨围绕一点旋转的方式跟槭树种子非常相似。

    槭树种子的灵感

    这一设想并非全新，早在上世纪50年代，人们就模拟槭树种子飞翔造出了第一架无人驾驶飞行器。从那以后，工程师们一直在致力于这方面的研究和改进。制造这种飞行器的难度主要在于它们个头太小，通常都小于1米，所以在飞行中很不稳定，很可能半路上被风吹落或吹偏了方向，很难控制它们的运动。

    为了控制它们飞行，研究人员将动力和稳定性分成两个独立问题，各个击破。在设计飞行器机翼时，模拟自然界翼果的自动旋转功能，让它们在下降过程中保持稳定；而在设计动力系统时，就像直升机的尾部螺旋桨，让飞行器能在空中保持盘旋。

    马里兰大学詹姆斯·克拉克工程学院的埃文·乌尔里曾在2009年造出了一款可操控单螺旋翼飞行器，利用了该学院阿尔弗雷德·格索旋翼飞行器中心研究及实验的技术。这也是世界上最小的槭树种子飞行器，最大长度仅9.5厘米，机翼和自然界槭树翼果大小相当。曾在马里兰大学、美国直升飞机协会年度论坛、史密斯森协会乌德瓦·哈兹航空航天博物馆等地展示。

    用途多样化发展

    洛克希德·马丁实验室主管比尔·博基亚介绍说，他们新开发的Samarai飞行器用途很广，对于军队和警方都大有应用潜力。

    首先，军队可以在他们的背包上安装这种设备，作为一种运输助力器，就能把包裹像投掷飞镖那样传输。飞行器上装有能实时拍照的摄像机，可以让士兵发现下个拐角后面有没有埋伏。

    除了航空拍摄以外，还能把它们像播种似的从飞机上撒下来，广泛采集地面图像信息。此外，部队和警方官员还能用它们观察建筑内部的情况。而且，Samarai和目前大部分的军用drones飞行器不同，它们能像直升机一样在空中盘旋，在狭小的空间里垂直起飞。

    博基亚还指出，他们的Samarai飞行器能做成大小不同的尺寸。螺旋桨由塑料制成，通过3维打印机来生产，将塑料板组装起来就能成形。螺旋桨内放置一个马达，可以让它轻松地飞起来。

    模拟大自然的设计，学习并控制自然的运动是工程研究领域公认的挑战。博基亚说，他们的智能机器人实验室，已有了好几项这方面的成功项目，比如让机器人拥有像人类一样灵活的手，或者像昆虫那样行走等。