国际航空航天科技有限公司正在研制像蜜蜂一样

作者：杨超月

△ 蜜蜂腹部分节构造和弯曲变形
△仿海鸥变体飞行器原理样机
△SmartBird机器鸟
△美国B1b轰炸机

鸟类和少数哺乳动物飞行时，会不停变换翅膀、头部等部位的姿态，从而以最轻松自在的身姿飞得更久、更远。
未来，飞行器也能变换身姿。国际航空航天科技有限公司（以下简称“国航科技”）研发中心的设计师们模仿蜜蜂的腹部结构，开展可变形飞行器研究，将让飞行器轻松飞更远。

蜜蜂与未来飞行器

据该项目设计师李国暾介绍，空天飞行器如用于亚轨道旅游的重复使用运载器，要先穿越大气层到达太空，然后再返回再入大气层。再入过程中，为了节约燃料，飞行器会利用自身惯性滑翔一段时间，同时尽可能减小飞行阻力。
如何让飞行器更轻松自在地飞向更远的地方，设计人员从蜜蜂的身体结构中获得了灵感，李国暾说：“蜜蜂的腹部由一节一节腹节组成，并由节间膜连接在一起，这种结构使得蜜蜂的腹部能够自由伸缩，从而控制飞行方向。”

为了减小飞行器的飞行阻力，设计人员参照蜜蜂的腹部，将其头部设计成可变形的锥状。
李国暾介绍，当飞行器处在不同的飞行阶段、气动阻力不同时，会改变其头部形状，例如在滑翔阶段，飞行器会将头部伸展开，并像蜜蜂腹部一样向下微微弯曲，“就好比人在风中前行，身体向前微倾，这样风阻小点，人更轻松一点”。
通过仿真，设计人员发现，在可承受的载荷前提下，变锥头航天器可使锥头部分气动阻力降低20%以上，对有效增大航程有十分重要的意义。
李国暾说：“对于商业航天来说，航天器变形设计也很重要。若应用于太空旅游的重复使用运载器，可变形头锥可降低阻力，减少燃料使用，那么就可以通过增加乘客数量来降低单人‘机票’费用，竞争力会大大提高。”

仿生学与航空航天

自上世纪中叶，仿生学概念被提出以来，各国学者开始研究仿生结构设计，为飞行器减阻减重。
上世纪30年代，国外有研究机构就利用铝箔制成六角型铝蜂窝芯材料，用在飞机上，有效减轻了飞机重量。
美国Florida大学的Lind课题组从海鸥翅膀获得等效仿生机构,研制出两自由度小型变体飞行器。

德国科技公司费斯托（FESTO）的科学家发明了一种叫做SmartBird的机器鸟，它可以自主启动、飞翔和降落，灵活程度媲美真正的鸟类。它可以在天空自主滑翔，并通过摆动尾巴和脑袋来改变方向，其逼真的外形令人难辨真伪。

美国的B1b轰炸机模仿鸟类翅膀，使用了可变后掠机翼，外翼段可在15度到67.5度之间变化，以适应不同速度下的飞行，有利于改善各高度飞行性能及起落性能，同时可增加航程。

△美国B1b轰炸机