仿生无人机：未来无人机研发的重要方向
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转自：光明军事（GM-junshi）
作者：汪云飞 张清亮
近日，在俄罗斯“军队-2019”防务论坛上，一架外形酷似“雪鸮”的新型军用仿生侦察无人机格外引人注目。仿生，顾名思义是模仿鸟类、蝙蝠或者飞行类昆虫的外形构造。仿生无人机，主要是通过仿生优化无人机的设计外形及内在结构以提高飞行性能，进而增强无人机的环境适应性，是未来无人机研发的重要方向。
俄罗斯此次展出的“雪鸮”无人机可用于侦察监视及目标定位，无人机重5公斤，续航时间40分钟，飞行距离约20公里，被做成鸟的形状是为了降低可见度，便于隐蔽接近目标。研发者透露，他们还制作了“游隼”无人机，能通过扬声器发出模拟游隼的声音，驱离机场区域的飞鸟。
德国费斯托公司研发生产的“仿生蝴蝶”无人机是一款气动仿生无人机，拥有蝴蝶一样轻盈的外形，并且能够展现成群结队的蝴蝶一起飞舞的效果。该无人机翼展50厘米，重量仅为32克，双翼各配备微型电动机驱动。其翅膀每秒摆动1到2次，一次充电15分钟可飞行3到4分钟，速度可达2.5米/秒。“仿生蝴蝶”无人机之间的通信网络，不仅可用于工厂生产的后勤组织和监控系统，也可用于组成无人机集群执行任务。
美国麻省理工学院下属的Draper公司研发了一款可控制的“蜻蜓”无人机，该机将微型导航技术、合成生物技术以及神经科学技术相结合，创造了一个指甲大小的控制“背包”，里面配置了太阳能电池、控制器和传感器，一旦蜻蜓背上这样的“背包”，便能由操作人员远程控制。与传统生物机器人相比，“蜻蜓”无人机的独特之处在于，它不需要“欺骗”昆虫的感受器或直接控制它的肌肉，而是使用光学电极来对经过基因编辑的昆虫神经系统发号施令。这意味着，蜻蜓可以在保留其原生飞行技能的前提下被操控飞行，而这是其他微型空中机器人所不具备的。
我国西北工业大学研制的“信鸽”无人机，时速高达40公里，滞空时间约30分钟，飞行距离5公里。“信鸽”无人机上安装了高清摄像头和图像传输系统，能够传输即时图像信息。因采用了先进的人工智能技术，“信鸽”无人机能够模拟真实鸽子90%以上的飞行动作，这赋予了“信鸽”无人机强大的隐蔽性，在空中侦察、反恐作战、缉毒作战等特殊任务中，能够发挥奇效。
仿生无人机的特点主要表现在：小巧灵活易携带，仿生无人机的材料大多采用高技术复合材料，质量轻盈，体型较小，便于单人携带；融入环境能力强，无人机以其外形酷似鸟类或昆虫，飞行姿态也较为类似，能高度融入自然环境；隐蔽接近难发现，高度仿生肉眼很难分辨，动力系统噪音较小，高复合材料又降低了雷达反射率，可实现近距离接近目标，而不被发现。
仿生无人机的军事用途主要有：近距离侦察监视，仿生无人机装配光学、红外等小型侦察设备后，可近距离接近目标，实施侦察或监视任务；高精度引导打击，在接近并确定目标坐标后，仿生无人机可使用自身装备的激光目标照射器瞄准敌方飞机、火炮等目标来引导打击；突然性精确攻击，仿生无人机可携带少量使人失去行动能力的化学药物、可燃物、炸药等武器，在接近目标后，突然地实施精确攻击。
仿生无人机对材料的性能要求高，不仅需要有极轻的质量，还要具备较强的韧性，因此需要进一步提高复合材料和高分子弹性膜等材料的性能。目前研发的仿生无人机大多采用电池供电和借助空气升力两种方式提供飞行动力，借助空气对流获得升力对空气环境的要求较高，采用锂电池、太阳能薄膜供电等方式提供的能量有限，因此需要进一步研究动力来源或提升电池的储能效率。
另外，由于仿生无人机大都体型小巧，材质轻盈，在驻足启动、变化路线、发射回收等环节，容易受自然环境的影响，操作控制较为困验证。但是，随着新材料技术的突飞猛进，电池能源以及太阳能转化技术的不断升级，特别是人工智能技术研究的持续深入，仿生无人机的诸多瓶颈也将随之而解，未来仿生无人机必将大放异彩。
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