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科技日报记者 操秀英

记者10月21日从北京航空航天大学获悉，近日，北航前沿科学技术创新研究院新概念飞行器团队自主研制与试验的双关节大鸟型扑翼飞行器创造了一项世界纪录——扑翼式无人机单次充电飞行时间最长飞行器续航时间为1小时31分04秒98。

扑翼飞行是生物的飞行方式，人类对其探索长达数千年，如鸟类般扇动翅膀飞翔是人类航空史的开端和初心。北航前沿科学技术创新研究院新概念飞行器团队由焦宗夏教授、赵龙飞副研究员牵头，已在扑翼领域深耕近10年，目标是突破扑翼实用性分析与设计方法，争取在扑翼飞行性能上取得本质突破。

2021年10月，该团队进行了吉尼斯挑战申请。此前扑翼飞行器飞行时间均较短，大多只能达到半小时左右，显著落后于常规布局的其它类型飞行器，实际应用意义不高，因此扑翼的吉尼斯航时纪录一直处于空缺状态。为了纪录立项，吉尼斯纪录机构对国际上现存人造扑翼飞行器进行了充分调研，最终认为如果挑战者扑翼飞行器可以飞行1个小时，将对现存扑翼飞行器形成绝对续航优势，并具有较好的实际应用前景，因此吉尼斯纪录官方将续航1个小时作为扑翼首个航时纪录的立项指标，并将纪录名称确定为“扑翼式无人机单次充电飞行时间最长”。

受疫情、限飞政策与天气影响，最终的扑翼飞行挑战时间确定于2022年7月21日。认证过程所有源文件经过吉尼斯纪录中国代理与伦敦总部的联合审查，给予挑战通过。最终飞行器续航时间被认定为1小时31分04秒98。

据悉，扑翼飞行机理复杂，控制困难，对机械系统要求极高，人造扑翼欲实现飞行能力，困难重重。百余年间，航空技术高速发展，具备了先进的理论工具与高效分析手段后，研究人员逐渐发现，即便最先进的飞行器在很多方面还是与自然界的鸟类、昆虫等飞行生物相差甚远。由此，扑翼研究近年来重新成为研究热点。由于扑翼设计既包含传统飞机几何参数，又包含多自由度柔性、运动参数，导致设计维度爆炸，具有周期本质非定常矢量特征，飞推控一体化难以解耦，无法应用已有飞行器设计理论。

对此，北航团队首创“扑翼推进波”理论，将周期扑翼运动构建为时均解析波动输运模型，打通由扑翼复杂参数快速评估气动性能的理论通道，进而攻破扑翼正向优化设计难题。团队基于上述理论成果进行了翼展2厘米至2米的系列扑翼飞行器的样机研制与飞行试验。

本次申请航时记录的双关节大鸟型扑翼飞行器，其理论飞行效率超过大部分固定翼飞机，于2021年初进行航时初步测试，实际飞行时间达到53分钟。经过动力系统与机翼动力学进一步优化调整，团队实现了扑翼机性能的再一次跃升，达成了当前记录挑战的最佳状态。

扑翼飞行器在军事侦查、火星探测、机场驱鸟、临近空间飞行器等领域具有重要的应用前景。据悉，在扑翼飞行器研究中，北航团队教师充分调动了学生的积极性与创造性。飞行器研制团队学生包含博士生、硕士生与本科生共12人，带动多项硕博士课题，本科生的创造性中间成果多次获得科技竞赛奖项。

（北航供图）