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NASA建了一个数字模型,告诉你什么是四翼飞行器

文章来源:网络整理  发布时间:2017-05-10 17:40

如果因为有无人机侵入你所谓的“领空”,你就打算用石头或者枪把它打下来的话,那么很不幸,你除了可能面临民事诉讼外,我还要告诉你一些其他坏消息。不久将来,无人机将会无处不在。想想吧,到处都是无人机嗡嗡嗡的噪音。

但是理论上来说,无人机不会产生这么多的噪音。随着无人机设计师对无人机气体力学的理解不断加深,他们很有可能会将无人机噪音降下来,并且通过减少气流提高飞行效率。同样为了达到这个目的,美国宇航局(NASA)科学家们将飞行器在飞行过程中的气流和气压通过数字模型表现出来,令人感到难以置信。

看一下下面的动图。蓝色部分是低压区,红色部分是高压区,白色部分是干扰空气。航空工程师Seokkwan Yoon 和 科学可视化技术专家Tim Sandstrom —— 两个人都是来自 NASA——不是将飞行器飞行过程中的动力进行成像,而是利用了数字模型。他们首先是对无人机进行3-D 扫描,利用1024核的 NASA “昴宿星“超级计算机 (你用的计算机可能也就是双核挥或者四核)来模拟飞行器周围的空气运动。尽管装备强大,但是超级计算机仍然用了五天时间才完成这项工作。

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NASA建了一个数字模型,告诉你什么是四翼飞行器飞行原理

NAZA 呈现的无人机飞行可视动图。图片来源:蒂姆·桑德斯罗姆——NASA艾姆斯研究中心/超级计算机部门制成  

那么我们通过这个动图能看到什么?首先,机翼顶部是蓝色的低压区,但是看不到的机翼下方是红色高压区。正是这种气压差来为无人机飞行提供推力。但是这也是四翼飞行器的问题所在。当机翼在四翼飞行器机臂上方旋转时,会在其表面产生压力涟漪——看那些迷幻的红蓝区域。 Yoon 在邮件中说: “当机翼转过机臂时,机身会产生一种强大的下向力,这种下向力会缓冲推力。”除此之外,机翼和机身的相互作用会导致机身摇晃,如果飞机没有自动飞行控制系统(这种系统,再加上路线计算和纠正,会损耗掉一大部分电池寿命)的话,可能会导致飞机飞行不稳定。

从这个数字动图也可以看出无人机为什么会产生噪音。看到机翼尖端产生的蓝色低压圆圈了吗?机翼最终就是通过这些蓝色低压圈回转,从而产生波动,发出噪音。通过可视动图,设计师也许能够找到方法对无人机进行重新设计,降低噪音。

这些气压图也能帮助设计师优化飞行器稳定性——项亚马逊这样的零售商,如果他们使用无人机运送包裹的话,稳定性对其来说,会至关重要。毕竟小型无人机很难应付大风。尤其是大风将他们吹向两边的建筑物时,他们更应付不来了。  Yoon 说, “ 如果我们真的想实现亚马逊或其他公司梦想的那种服务,也许我们需要参考一下其他的设计配置来解决安全问题。”

放下你手里的枪吧,我保证,未来无人机会会很安静的。 

雷锋网按:本文来自wired,作者MATT SIMON,由雷锋网(公众号:雷锋网)编译。更多关于机器人方面的资讯,可关注雷锋网机器人垂直栏目微信公众号「新智造」。

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NASA建了一个数字模型,告诉你什么是四翼飞行器飞行原理