科技|機械鴿子揭示鳥類飛行秘密  飛機設計新靈感或減耗油量

[星島綜合報道]一種模仿鳥類尾部的飛行機械人，成功揭示了鳥類如何在沒有垂直尾翼的情況下保持飛行穩定。這一技術有望促進更具空氣動力學的飛機設計，從而降低燃油消耗。

受鴿子啟發的機械人解開了鳥類為何能在沒有垂直尾翼的情況下飛行的謎團。其設計者表示，這款原型機最終可能促成阻力更小的客機設計，從而減少燃料消耗。

尾翼，又稱垂直穩定器，讓飛機可以左右轉向，並幫助其避免意外改變方向。一些軍用飛機（如諾斯羅普 B-2 幽靈轟炸機）被設計成沒有尾翼，因為這樣會使其在雷達中更難被察覺。然而，這些飛機利用製造單側額外阻力的襟翼進行轉向，這是一種效率較低的解決方案。

鳥類沒有垂直尾翼，似乎也不會故意製造非對稱的阻力。來自荷蘭格羅寧根大學的David Lentink和其同事設計了第二代鴿子機械人PigeonBot II，以研究鳥類如何在沒有穩定器的情況下保持飛行穩定。

該團隊的第一代模型於 2020 年建造，通過拍動翅膀並模仿鳥類改變翅膀形狀的方式進行飛行，但它仍然保留了傳統飛機的尾翼。而最新的設計採用了 52 根真正的鴿子羽毛，並增加了類似鳥類尾部的構造——試飛已取得成功。

David Lentink表示，第二代鴿子機械人成功的秘密在於模仿鳥類已知反射性尾部運動的設計。如果你用手抓住一隻鴿子，然後將其左右或前後傾斜，它的尾部會自動反應並以複雜的方式移動，似乎是為了在飛行中穩定身體。長久以來，人們認為這是鳥類保持穩定的關鍵，而現在這一點已被機械人模型證實。

研究人員設計了一台電腦來控制第二代鴿子機械人上的九個伺服器度摩打，利用機翼上的螺旋槳進行操控，同時自動扭轉和展開尾部，以創造原本由垂直尾翼提供的穩定性。David Lentink指出，這些反射性運動過於複雜，人類無法直接操作這款機械人。取而代之的是，操作員向自動駕駛儀發出高層次指令，例如向左或向右轉，而機載電腦則計算出適當的控制信號。

經過多次失敗的測試和控制系統的改進後，這款機械人最終能夠順利起飛、巡航並安全著陸。

他說：「現在我們知道了如何在沒有垂直尾翼的情況下飛行的秘訣。即便是對於客機而言，垂直尾翼也是一種累贅。它增加了重量，意味著燃料消耗的增加，還會產生阻力。這完全是多餘的阻力。如果你直接複製我們的解決方案（應用於大型飛機），它一定能奏效。但如果你想將其轉化為更易於製造的設計，那麼還需要進一步的研究。」

圖片：Eric Chang

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