同济大学用3D打印研制飞鱼仿生微型电动滑翔机

同济大学航空航天与力学学院沈海军教授的团队10日宣布,借助三维打印技术,同济航空航天学院对飞鱼进行了一系列仿生研究工作,包括计算机建模、风洞试验、动力试验和飞鱼飞机制造,并成功测试了一种用于飞鱼的仿生微型电动自由飞行滑翔机。

飞鱼经常跳出水面,在空中滑行,以避免被鲨鱼和其他鱼类捕食。数据显示,一些飞鱼可以跳至一米以上,滑行距离甚至超过10米,具有极其优越的“飞行”性能。

最近,团队在对几何实体建模后,通过三维打印机直接打印出红点飞鱼和白鳍飞鱼的三维模型实体。然后,将三维飞鱼模型置于风洞中进行吹风试验,以获得飞鱼在滑行过程中的气动特性。

“在国内外没有直接打印三维动物和进行风洞试验的先例。风洞试验结果表明,在很大的迎角范围内,飞鱼的升阻比(升阻比)可以保持在5-6之间,这是普通室内小型飞机升阻比的上限。这表明这两种飞鱼都具有出色的空气动力学性能。”沈海军表示,最终飞鱼仿生微型电动滑翔机的总重量只有4.6g,测试结果表明,该动力系统能够产生3g的拉力,满足电动自由飞行飞机的拉力和升力要求。

在自然界,除了鸟类和昆虫,还有许多会飞的动物。相比之下,人类的航空历史只有100年。因此,人类需要向动物学习才能自由飞翔。沈海军认为,三维打印技术的出现为人类探索动物飞行增加了新的手段。

沈海军说现在同济航空力学研究所的微型飞机实验室已经印刷出蜻蜓、蝴蝶、苍蝇、蝉等。在三维空间,“我希望这些三维印刷的动物实体能帮助我们揭示自然界动物飞行的更多奥秘”。