死鸟重生成了无人机，不知道别的鸟能否发现它早死了

原创 万物杂志 把科学带回家

撰文 | Cloud

审校 | 阿娴

死掉的鸟儿，又抖动着翅膀，在一所大学校园的上空翱翔着。

这些飞翔身姿略显笨拙的鸟儿其实是无人机，更确切地说，是披着死鸟的鸟皮和鸟羽毛的无人机。研究人员给这个死鸟“重生”为无人机的项目取了一个名字——凤凰。这个无人机项目叫做“凤凰” | 图片来源：Mostafa Hassanalian

“我们不用人工材料制造无人机，而是把死鸟重新设计成无人机。”领导这个项目的工程师、美国新墨西哥理工大学的机械工程副教授穆斯塔法·哈萨纳利安（Mostafa Hassanalian）说道。

过去十几年里，哈萨纳利安一直在研究无人机。在研究扑翼无人机的最佳扑动频率、最佳机翼形状等问题时，他不知不觉地就进入了仿生学领域，因为他发现人造材料无法复制鸟类的实际飞行。

图片来源：Mostafa Hassanalian

“如果我们使用人造材料，我们就无法获得完美的扑动动作，”哈萨纳利安说道。

凤凰磐涅成无人机

在制造这些无人机的过程中，没有任何鸟类受到伤害。研究团队从网上购买鸟的翅膀，并且和鸟类标本剥制团队合作获得整只鸟的标本。用到的鸟有鸽子、雉鸡、蜂鸟和乌鸦，每只鸟大约花了200美元。

有了真正的鸟翼、鸟尾、鸟头和躯干，研究人员再设计一个无人机操纵组件安装到鸟的体内，死鸟就能“复活”了。

图片来源：Mostafa Hassanalian

在实验室里，重组的鸟类无人机需要在扑打模拟器上接受测试，主要是看看翅膀能够承受多大的压力以及飞行时鸟类无人机能达到多快的速度。每次飞行测试后，数据都会添加到计算机程序中，研究人员得以分析并不断改进飞行技术，研究如何让这些无人机在空中停留更长的时间。

经过一系列的测试，研究人员发现，和人工材料制成的翅膀相比，这些死鸟翅膀的效率更高，同一个翅膀就能在多个方向上产生力，而常规的无人机要想达到类似的效果，则每个力都需要配备不同的组件。

图片来源：Mostafa Hassanalian

鸟类的羽毛和柔韧的骨骼之间有富有弹性的韧带，可以随着风向的变化进行巧妙的移动，目前要想通过人工材料设计并制造出具有同等空气动力学效率的翅膀还非常困难。

图片来源：Mostafa Hassanalian

来到室外，无人机在哈萨纳利安的手中扑动着翅膀，被人助力抛向空中后，它就能向前飞去。目前，它只能飞行最多20分钟，研究团队表示他们正在研究节能策略，以延长飞行时间。

图片来源：Mostafa Hassanalian

这个死鸟无人机目前还只是原型机，不过远远地看着它飞翔的样子，它好像还活得好好的。

鸟的颜色也影响飞行？

许多鸟类都擅长拍打翅膀，但也有些鸟拍打翅膀的频率较低，却很能飞，例如“高效飞行大师”信天翁几乎不怎么扑动翅膀就能在广阔的海洋上滑翔一千多米。

和许多其他海鸟一样，信天翁翅膀的上面是黑色的，下面是白色的。黑色可以吸收更多的太阳辐射，于是翅膀的上边会比下边更热——上表面的温度比下表面高了大约10°C。

漂泊信天翁（Diomedea exulans） | 图片来源：JJ Harrison

温度较高的区域气压较低，而翅膀下温度较低，气压则更高，信天翁因此获得了额外的升力，像飞机的机翼一样，飞起来也就更加省力。受信天翁的启发，研究人员先是测试了固定翼无人机，发现颜色确实会影响飞行效率，他们正在研究鸟类羽毛的颜色和图案会如何影响扑翼机的飞行。

待续航能力得以提升后，这些死鸟无人机还将进入野外真正的鸟群进行实验。为了更好地了解候鸟鸟群的形成和飞行模式，研究人员在大学实验室里搭建了一个大鸟笼。鸟笼里，一小群鸟类无人机迎着风在原地扑动着翅膀。

它们以V形编队原地飞翔

| 图片来源：Mostafa Hassanalian

监视的时候更“合群”

死鸟无人机配备的组件还包括微型摄像机、麦克风和其他能让它们执行监视任务的基本设备。待技术成熟之后，死鸟无人机可以被用来更好地研究野生动物，追踪森林砍伐情况和偷猎者。

“我看着你呢” | 图片来源：Mostafa Hassanalian

传统的无人机在监测野生动物时常会带来一些问题。例如，被无人机吓到的鸟可能会放弃自己的鸟巢，从而使得幼鸟暴露在危险之中，另外鸟类有时也会攻击无人机或者在飞行过程中和无人机相撞，导致鸟受伤。

更逼真、更安静的鸟类无人机则能更好地与自然环境融为一体，进行近距离的观察。死鸟无人机的齿轮部件部位要是得到改进，也会变得更加安静。另外，它们或许也能用来引导鸟类离开机场，防止鸟撞。

图片来源：Mostafa Hassanalian

与传统的固定翼无人机、旋翼无人机相比，扑翼机还有很多优点，比如噪音小、耗能少、悬停和低速飞行能力更佳，以及无需起飞滑落的跑道场地等。

而现在采用了死鸟的部位，扑翼无人机的制作可以直接省去机械机翼麻烦的制作过程。对于这样的就地取材，哈萨纳利安认为他们是在进行“逆向工程”。

之后，他们还打算给这些鸟增加腿部，这样无人机就能够在不消耗太多电量的情况下稍作停留，并实施监测。

现在还没有腿 | 图片来源：Mostafa Hassanalian

“我们现在面临的最大挑战是我们不知道别的鸟会如何做出反应，”哈桑纳利安说道。他也无法确定，猛禽看到了这些无人机会不会试图开始攻击。

emmm，你确定不用担心会不会被人攻击？！

参考资料：

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[6] Hassanalian, M. (2022, September 22). Festival of Cranes 2022-December 1 to 3, New Mexico Tech. Youtube. Retrieved from https://www.youtube.com/watch?v=cm4k9voE1EM原创文章版权归微信公众号

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