不尋常的解剖學微滴來優化機翼重量 – 補償可以使無人機的微小設計受益
內潘的彩色照片泰坦蟲及其猪鬃機翼。學分:Dmitry Kolomenskiy等人/pnas
Skoltech和MSU科學家發現了與羽毛相似的微觀誤差所獲得的優勢,這與蜻蜓,蜜蜂,蚊子和其他昆蟲的熟人不同。機翼主要由刷毛組成,刷毛在某種程度上彼此成本,比通常提供的膜翼更容易。
這種優勢對於極大地影響空氣阻力的顯微鏡至關重要。他們藉助類似於划船的機翼來克服它。當無人駕駛汽車的小型化昆蟲的大小達到這些真正微小的亞限米尺寸時,結果可能很有用。一個 學習 我在雜誌上出去 國家科學院論文集 並出現在問題的封面上。
模仿昆蟲中觀察到的某些特徵的小型無人機仍然仍然是實驗室的好奇心,但是在技術領域的進一步成就,它們可能對收集信息,緊湊的維度,不關心或保密性很有用。有一天,受昆蟲啟發的無人駕駛飛機可能對搜索操作,監測硬空間中的基礎設施,例如電梯或通風軸,觀察自然界中的野生動物或收集英特爾。
最小的受控無人機是賓夕法尼亞州的Picolissimo University,它的尺寸為2.5厘米,重2.5克,Robobi Harvard(2012年),最近開放的1.5厘米的0.3級梳妝台,在中國國立國立國立國立大學中創建的0.3級梳妝台。最後兩個依靠有翼的飛行。尤其是螺旋槳往往會產生更多的噪音,並在發生碰撞時造成更多的損害。
除了電池尺寸的明顯問題外,還可以防止進一步的小型化,這是飛行本身的機制。例如,以如此小的規模為例,空氣摩擦的力與飛行昆蟲的慣性力相媲美。因此,對於這些傳單,與大型生物相比,“通過”在空中“通過”變得越來越困難。因此,最小的昆蟲的翅膀以意想不到的方式位於。

彩色照片Primorskiella bug及其刷毛機翼。學分:Alexey Polilov和Sergey Farisenkov/Lomonosov莫斯科州立大學
“早就知道,大約一毫米的大小就像是一條分裂線,較大的昆蟲具有熟悉的膜翅膀,許多較小的象徵使用了由單個刷毛組成的翅膀,其中包括單個刷毛,這尚不清楚為什麼是為什麼。”研究的主要作者,副教授Dmitry Kolomensky從Skoltech材料那裡進行。
為什麼微啟示使用與羽毛相似的翅膀的問題不僅僅是理論上的含義。自然選擇的工作方式,而不是傳單在自然界中開發的某種解決方案,值得借用無人機的設計。直到機翼的形狀與飛行飛機綁定在一起之前,這種特定的解剖結構總是有可能吸引其他昆蟲,傳播異味或無人機無用的其他優勢。
Skoltech-MSU研究的作者收集了有關不同大小相關類型的甲蟲類型的數據,分析了其機翼的結構,並證實了機械考慮因素很好地解釋了油翼的存在。
毫不奇怪,這種結構將機翼的質量降至最低:如果您採用了塑料標尺並將大部分材料排除在外,只剩下每厘米未觸及的第一毫米,那麼這樣的梳子結構會顯然減輕了重量。當然,在巨大的鳥類甚至蚊子世界中飛行的飛行也將是沒有用的,但是該設計適用於微啟示。

來自Skoltech-MSU研究的顯微鏡機翼的照片出現在介紹該研究的國家科學院的封面上。信用:科學技術研究所Skolkovo
“我們認為,機翼中的刷毛的長度和直徑是防止過度彎曲的。刷毛之間的間隔最大化,確保它們保持足夠近的距離,以防止飛行過程中的空氣流過翼。特別是,間隔大約是間隙直徑的大約10倍。
“間隔的進一步擴展對於飛行來說是不可行的,刷毛的位置將使不必要的重量變得更重,”合著者的合著者Petrov來自Lomonosov Moscow。
根據研究人員的說法,當工程師面臨電池尺寸和其他技術障礙的問題時,可以防止昆蟲無人機進一步微型化時,模仿茬的結構可以通過超薄管和濾波器微觀顆粒來找到用途。此外,從理論上講,一些先進的材料可以使毛翼的體系結構以比自然界大的規模稍大。
更多信息:
dmitry kolomenski等,微啟示中底翼的縮放和機械最優性, 國家科學院論文集 (2025)。 doi:10.1073/pnas.2506403122
引用:微生物的不尋常解剖結構以優化機翼覆蓋重量可以使小型無人機設計受益(2025年8月29日),於2025年8月29日獲得
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