科技|机械鸽子揭示鸟类飞行秘密  飞机设计新灵感或减耗油量

[星岛综合报道]一种模仿鸟类尾部的飞行机器人，成功揭示了鸟类如何在没有垂直尾翼的情况下保持飞行稳定。这一技术有望促进更具空气动力学的飞机设计，从而降低燃油消耗。

受鸽子启发的机器人解开了鸟类为何能在没有垂直尾翼的情况下飞行的谜团。其设计者表示，这款原型机最终可能促成阻力更小的客机设计，从而减少燃料消耗。

尾翼，又称垂直稳定器，让飞机可以左右转向，并帮助其避免意外改变方向。一些军用飞机（如诺斯罗普 B-2 幽灵轰炸机）被设计成没有尾翼，因为这样会使其在雷达中更难被察觉。然而，这些飞机利用制造单侧额外阻力的襟翼进行转向，这是一种效率较低的解决方案。

鸟类没有垂直尾翼，似乎也不会故意制造非对称的阻力。来自荷兰格罗宁根大学的David Lentink和其同事设计了第二代鸽子机器人PigeonBot II，以研究鸟类如何在没有稳定器的情况下保持飞行稳定。

该团队的第一代模型于 2020 年建造，通过拍动翅膀并模仿鸟类改变翅膀形状的方式进行飞行，但它仍然保留了传统飞机的尾翼。而最新的设计采用了 52 根真正的鸽子羽毛，并增加了类似鸟类尾部的构造——试飞已取得成功。

David Lentink表示，第二代鸽子机器人成功的秘密在于模仿鸟类已知反射性尾部运动的设计。如果你用手抓住一只鸽子，然后将其左右或前后倾斜，它的尾部会自动反应并以复杂的方式移动，似乎是为了在飞行中稳定身体。长久以来，人们认为这是鸟类保持稳定的关键，而现在这一点已被机器人模型证实。

研究人员设计了一台电脑来控制第二代鸽子机器人上的九个服务器度摩打，利用机翼上的螺旋桨进行操控，同时自动扭转和展开尾部，以创造原本由垂直尾翼提供的稳定性。David Lentink指出，这些反射性运动过于复杂，人类无法直接操作这款机器人。取而代之的是，操作员向自动驾驶仪发出高层次指令，例如向左或向右转，而机载电脑则计算出适当的控制信号。

经过多次失败的测试和控制系统的改进后，这款机器人最终能够顺利起飞、巡航并安全着陆。

他说：“现在我们知道了如何在没有垂直尾翼的情况下飞行的秘诀。即便是对于客机而言，垂直尾翼也是一种累赘。它增加了重量，意味着燃料消耗的增加，还会产生阻力。这完全是多余的阻力。如果你直接复制我们的解决方案（应用于大型飞机），它一定能奏效。但如果你想将其转化为更易于制造的设计，那么还需要进一步的研究。”

图片：Eric Chang

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