文/紙不語
據央視軍事報道,北京科技大學智能仿生無人系統研究團隊,成功研制出仿鷹、仿鴿、仿蝶、仿甲蟲四類撲翼無人機,其中仿鷹型號借鑒了猛禽的視覺構造,能夠對不同距離的地面目標完成清晰識別與穩定跟蹤,該系列里的一款機型單次持續飛行時長可達256分鐘。這一成果標志著我國在仿生無人機領域實現重要突破,也讓人們再次關注到撲翼飛行器這一特殊裝備。
當前,無人機技術已步入全新發展階段,從傳統旋翼、固定翼向多技術路線、多學科融合方向演進,而撲翼飛行器憑借模擬自然生物飛行的獨特優勢,在戰場這一特殊應用場景中展現出巨大潛力。
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撲翼無人機成為低空突防新力量。圖源:央視軍事
仿生技術實現突破,撲翼無人機續航躍升至256分鐘
隨著國防需求升級與科技水平提升,我國無人機技術已突破傳統飛行器結構局限,進入多技術融合、多場景適配的新階段,為撲翼飛行器的研發與應用筑牢基礎。傳統無人機以旋翼、固定翼為主要結構,依靠高速螺旋槳或傳統發動機獲取升力與推力,雖已廣泛應用于戰場偵察、目標打擊等場景,但在隱蔽性、機動性上存在固有短板,難以適配復雜戰場環境下的精細化任務需求。
近年來,無人機技術升級已從單一動力或結構優化,轉向多學科融合、多技術路線協同推進的系統性創新,仿生技術成為重要突破方向。北京科技大學研發的仿鷹、仿鴿等四類撲翼無人機,外形貼近自然生物且在核心性能上實現關鍵突破,其中仿鷹機型可精準識別跟蹤目標,單次續航達256分鐘,推動撲翼飛行器走向實用化。
除仿生技術外,氫能動力等新型能源技術從能源層面提升裝備物理性能,多技術方向同步發展、相互驗證,拓寬了無人機的應用范圍,也為低空經濟及整體智能裝備行業積累了多元技術與商業應用可能。
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撲翼無人機是目前最貼近真實飛行動物的飛行裝備。圖源:央視軍事
國元證券分析師指出,人形機器人在非標準化環境中的感知判斷能力,與無人機借助仿生視覺完成目標跟蹤、依靠智能系統執行精細化任務的技術原理相通,均依托環境識別、路線規劃等核心能力,可為撲翼飛行器智能升級提供借鑒。
在國際領域,撲翼飛行器研發同樣受到重點關注。美、德、法等國持續投入研究,推出多款代表性產品。美國佐治亞理工學院的微型仿昆蟲撲翼飛行器,機翼接近蝴蝶結構,通過特殊驅動裝置將化學能直接轉化為飛行動力,能量利用效率較高;德國Festo的蜜蜂無人機體型小巧,采用3D打印機身,搭配精密動力組件與集群控制算法,可實現編隊飛行與自主避障;法國國防部2023年發布仿生無人機研制計劃,目標打造集滑翔、撲翼飛行與懸停于一體的裝備,適配戰場輔助任務。
相較于傳統無人機,撲翼飛行器的核心優勢的是擺脫對螺旋槳和傳統發動機的依賴,通過模擬自然界生物翅膀的拍動與振動實現飛行,是目前最貼近真實飛行動物的飛行裝備。
這種獨特飛行模式,使其在氣動噪音、機動性能與能源利用率上表現突出,尤其適合低噪音、長時定點監測等場景,而這些正是戰場環境中的常見需求,也讓撲翼飛行器與戰場應用的結合具備了天然技術基礎,未來發展潛力廣闊。
噪音低至可忽略,仿生外形讓敵方難辨真偽
現代戰場環境日趨復雜,城區、山林、工事等復雜地形增多,對無人機的隱蔽性、機動性、環境適應性提出了更高要求。傳統旋翼、固定翼無人機雖能完成基本作戰任務,但外形特征明顯、運行噪音較大,易被敵方發現和反制,而撲翼飛行器憑借其仿生特性,在戰場應用中展現出不可替代的獨特優勢,能夠適配現代戰場的多元任務需求。
隱蔽性是戰場裝備的核心需求之一,尤其是在偵察、監視等任務中,直接決定任務成敗與人員安全。撲翼飛行器通過模仿鳥類、昆蟲的外形與飛行姿態,肉眼難以區分,有效降低被發現概率。
在第十屆中國北京軍事智能技術裝備博覽會上,仿翼科技展出的系列仿生撲翼無人機就展現出這一優勢:喜鵲仿生無人機僅數十克,支持手拋起飛,可連續飛行數十分鐘,鳥頭集成微型攝像裝置,能實時回傳畫面;海鷗仿生無人機可搭載云臺提升影像穩定性;山鷹與白頭鷹機型載荷和續航更強,其中白頭鷹機型重約3公斤,翼展超2米,飛行高度達數百米,作業半徑6至8公里。
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海軍“蛟龍突擊隊”放飛仿生撲翼無人機。圖源:中國科普網
更為關鍵的是,撲翼飛行器依靠翅膀撲動產生升力與推力,運行噪音極低,隱蔽性較傳統旋翼無人機進一步提升。俄烏沖突中,小型無人機因外形和螺旋槳噪音易暴露目標,而仿生撲翼無人機可有效規避這一問題。美方媒體推測,國產此類無人機可搭載微型戰斗部執行自殺式攻擊,雖裝藥量有限,但能有效殺傷掩體后方人員。
研發人員還表示,該系列無人機外形可根據使用區域鳥類分布定制,在城市環境可模擬白鴿,沿海區域可模擬海鷗,進一步提升隱蔽效果,完美適配戰場偵察、隱蔽打擊等任務需求。
現代戰場還常常面臨野外、城區、高海拔、低溫等復雜環境,傳統固定翼無人機需特定起降場地,旋翼無人機強風下穩定性差,而撲翼飛行器憑借輕量化設計與獨特飛行模式,具備極強適配性。這類飛行器普遍支持手拋起飛、滑翔降落,對場地沒有嚴格要求,可快速部署在野外、城區等復雜環境,在低溫、高海拔等惡劣條件下同樣具備穩定的工作能力,此前海軍“蛟龍突擊隊”就進行過相關仿生無人機的投放使用。
機動性能上,撲翼飛行器可模擬鳥類、昆蟲實現懸停、倒飛、快速轉向等動作,能在狹小空間靈活穿行,適合樓宇、山林峽谷等傳統無人機難以抵達的區域。例如,西北工業大學“云鸮”仿生撲翼機采用碳纖維機架,翼展0.6米、重220克,單次飛行2小時34分38秒創下吉尼斯紀錄;2023年推出的“信鴿”無人機續航達3小時5分30秒,由于仿真度極高,試飛期間常引來野生鳥類伴隨飛行,甚至遭遇猛禽靠近。
此外,撲翼飛行器輕量化、低成本的特性,滿足戰場規模化部署需求,成為單兵智能化作戰的重要輔助裝備。
低成本、高普及度的無人機已成為現代戰爭的重要力量,撲翼飛行器在這一方面同樣具備優勢。其機身采用輕質材料,結構簡單可量產且可重復使用,降低作戰成本。同時,撲翼飛行器體型小巧便于單兵攜帶,如喜鵲無人機僅數十克,可集束發射形成規模效應,還可搭載不同設備,執行偵察、打擊、通信保障等任務。
卡在3小時續航門檻,高性能材料與飛控算法待破局
盡管撲翼飛行器在戰場應用中具備顯著優勢,且國內外科研團隊已取得多項技術突破,但作為前沿尖端領域,其研發仍面臨諸多技術難題。
動力系統與續航能力不足,是制約撲翼飛行器戰場應用的核心瓶頸之一。戰場任務往往需要無人機具備較長的續航時間與穩定的動力輸出,而撲翼飛行器受體積、載荷限制,動力系統與續航能力存在明顯短板。
業內人士指出,撲翼飛行器確實具備獨特應用價值,但要真正滿足實際任務需求,仍需突破多項技術瓶頸,其中續航問題尤為突出。受可循環使用電池能量密度限制,機載電源選擇范圍有限,現有撲翼飛行器續航能力普遍不足,多數小型機型續航僅數十分鐘,即便技術領先機型,續航也多在3小時以內,難以滿足戰場長航時任務需求。
目前,業內也在探索多種動力方案試圖解決這一問題,包括微型內燃機、人造肌肉、熱電動力等,但均存在各自局限:微型內燃機體積偏大、噪音較高,影響隱蔽性;人造肌肉響應速度不足,難以滿足高頻撲動需求;熱電動力效率較低,無法提供充足動力。
北京航空航天大學相關團隊提出的撲翼推進波理論,為裝備結構優化提供支撐,其研制的雙關節大鳥型撲翼飛行器創下1小時31分左右的續航紀錄,提升了實際應用潛力,但距離戰場長航時需求仍有差距。
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Hummingbird飛行器。圖源:兵器裝備工程學報
除動力與續航外,材料性能與結構設計的局限性,也影響著撲翼飛行器的戰場可靠性。撲翼飛行器的機翼需在高頻撲動中保持穩定,兼顧輕量化與高強度,對材料性能要求極高。
當前機身與機翼多采用碳纖維復合材料,雖能滿足基本需求,但長期高頻撲動易出現結構形變、磨損等問題,影響飛行穩定性與裝備壽命。實現高度仿真飛行,需要在動力、材料與氣動布局上突破,既要保證搭載設備后飛行可靠,也要選用耐高頻撲動的材料,同時通過精細控制維持穩定。
結構設計上,撲翼機構的復雜性帶來諸多挑戰。撲翼機構分為純機械與智能材料兩類,純機械機構各有優劣,智能材料雖響應快、功耗低,適合微型機型,但存在高壓電源微型化等未突破難題。
此外,撲翼飛行器屬于非定常空氣動力學系統,力學模型構建難度高,對生物氣動機制研究不足,難以構建精準模型,給控制系統設計帶來挑戰。
控制精度與智能水平不足也是重要的制約因素。戰場環境復雜多變,對撲翼飛行器的控制精度與自主能力要求極高。當前其控制系統仍處于探索階段,受輕量化硬件限制,復雜控制律難以實現,部分機型需人工遠程操控,自主避障、集群協同等能力不足,難以適應自主作戰需求。
同時,撲翼結構運動中的形變、延遲等問題影響控制效果,微型機型控制難度更大,且搭載的微型設備在探測精度等方面,難以滿足戰場高精度任務需求。
不過,隨著無人機技術迭代,撲翼飛行器的技術瓶頸正逐步突破。風洞實驗為多款機型氣動優化提供數據,多種控制策略的研究提升了其姿態控制與自主避障能力。回顧發展歷程,多旋翼無人機也曾長期受技術制約,直到微電子技術進步才實現實用化。按照這一規律,撲翼飛行器在關鍵技術突破后,未來隨著動力、材料、控制等核心技術成熟,其戰場應用潛力將充分釋放。
[引用]
① 我國無人機,已經“進化”到這種程度了?.人民日報.2026-03-19.
② 中國無人機已“進化”到這種程度了? 仿生技術或重塑產業格局.財經觀察.2026-03-19.
③ 感受下!中國無人機已進化到這種程度了:仿鷹、仿鴿、仿蝴蝶、仿甲蟲….快科技.2026-03-19.
④ 撲翼飛行器的研究現狀與發展.兵器裝備工程學報.2022-12-18.
⑤ 揭秘未來戰場無人機“變形記”.環球時報.2025-05-16.
⑥ 這種“鳥”出現在反恐戰場,還因太逼真引來真鳥伴飛.中國科普網.2024-11-27.
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