無人機(jī)長期以來受制于一大基本設(shè)計(jì)問題：能夠長距離高速飛行并承載大重量貨物的無人機(jī)，與能夠在小范圍飛行及降落的無人機(jī)，存在顯著的差異——前者使用固定翼設(shè)計(jì)，后者則需要旋翼設(shè)計(jì)。
如何設(shè)計(jì)能夠短距起飛但航程較遠(yuǎn)的無人機(jī)？業(yè)界常用的方法是組合固定翼和旋翼，然而這種設(shè)計(jì)顯然過于復(fù)雜——目前，我們已經(jīng)看到能夠由垂直起飛過渡至水平飛行的尾翼型無人機(jī)；也看到包含可旋轉(zhuǎn)螺旋槳系統(tǒng)的無人機(jī)；甚至還有固定翼無人機(jī)添加四旋翼以實(shí)現(xiàn)垂直起飛與著陸能力的方案。這些設(shè)計(jì)或多或少起到一定作用，但也不可避免地增加了無人機(jī)的重量、成本與復(fù)雜性，意味著其在任務(wù)執(zhí)行方面必然有所損失。
一家南非創(chuàng)業(yè)公司 Passerine 提出了更好的方法，模仿鳥兒的飛行思路：使用翅膀進(jìn)行長時(shí)間飛行，同時(shí)依靠腿／腳結(jié)構(gòu)進(jìn)行起飛與降落。該公司設(shè)計(jì)了一款名叫「Sparrow」的無人機(jī)（如下圖所示），為運(yùn)貨設(shè)計(jì)，引擎安裝在機(jī)翼上部，其腿部有受載彈簧，提供了起飛所需的八成能量，到達(dá)目的地后，無人機(jī)會(huì)減速，腿部伸展開來，用作減震器。
Sparrow無人機(jī)渲染圖
大家肯定最先注意到腿部設(shè)計(jì)，后文會(huì)詳述。我們先從機(jī)身的固定翼設(shè)計(jì)說起，這些超翼型發(fā)動(dòng)機(jī)能夠產(chǎn)生所謂的「吹翼效應(yīng)」，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣將流過機(jī)翼頂部與機(jī)翼襟翼的一部分，如此一來，快速吹過機(jī)翼與襟翼的強(qiáng)制性調(diào)整空氣將產(chǎn)生大量升力（可達(dá)到傳統(tǒng)機(jī)翼升力的兩倍或三倍），且由于空氣直接來自發(fā)動(dòng)機(jī)，意味著即使飛機(jī)速度不快也能獲得可觀的上升力。這一點(diǎn)與多數(shù)傳統(tǒng)機(jī)翼與襟翼設(shè)計(jì)不同，后者的上升力很大程度取決于飛機(jī)的前進(jìn)速度，而采用吹翼設(shè)計(jì)的飛機(jī)能夠在更短的距離內(nèi)完成起飛與著陸，失速極限也得到巨大改善。
這里需要明確一點(diǎn)，吹翼設(shè)計(jì)并非 Passerine 公司的獨(dú)創(chuàng)，此類技術(shù)歷史悠久。烏克蘭 Antonov 公司的貨運(yùn)飛機(jī)就采用了類似的翼上發(fā)動(dòng)機(jī)，NASA（美國宇航局）甚至早在上世紀(jì)七十年代就測試過這種低噪短程研究型飛機(jī)（Quiet Short－Haul Research Aircraft，簡稱QSRA），其能夠在無需彈射器或者制動(dòng)裝置的情況下在航空母艦上輕松完成起飛與降落。
圖：NASA的低噪短程研究型飛機(jī)在艾姆斯空軍基地展出。圖片展示了這款飛機(jī)的吹翼設(shè)計(jì)，即發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣會(huì)流經(jīng)機(jī)翼與襟翼部位。
但翼上發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)之所以一直未能真正流行，也是有理由的。首先，這類設(shè)計(jì)的維護(hù)難度更高且維護(hù)成本更貴，因?yàn)榫S修人員無法在地面上直接操作。另外，使用這種設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)也很大，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)本身會(huì)產(chǎn)生巨大的升力，相較于傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)布局，這類飛機(jī)在起飛或降落時(shí)很有可能出現(xiàn)機(jī)體傾翻等情況。當(dāng)然，在大多數(shù)情況下，飛機(jī)之所以不使用吹翼設(shè)計(jì)，完全是因?yàn)闆]有必要，畢竟通常跑道長度足夠，不值得為了獲得額外的升力而承受上述弊端。
但在無人機(jī)方面，這些問題的影響則小得多。由于機(jī)體更輕更小，所以無人機(jī)的翼上發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際更易于維護(hù)。雖然起飛或著陸時(shí)仍然存在一定的機(jī)體傾翻風(fēng)險(xiǎn)，但由于只是用于運(yùn)輸貨物，所以該問題并不是特別無法接受。對于大多數(shù)無人機(jī)用例而言，我們往往很少或者根本沒有任何現(xiàn)成基礎(chǔ)設(shè)施可以借用，這意味著短距離起飛與著陸能力將成為決定其可行性的關(guān)鍵。
Sparrow 無人機(jī)上使用的吹翼設(shè)計(jì)無法獨(dú)力將飛機(jī)自身抬離地面，這時(shí)就需要配合一下腿部結(jié)構(gòu)了。這種腿部結(jié)構(gòu)，可以理解為一種專供無人機(jī)使用的、可反復(fù)起效的便攜式彈性系統(tǒng)，它們的動(dòng)力由彈簧提供，能夠提供起飛所需要的大部分（80％）動(dòng)量。
起飛之后，腿部結(jié)構(gòu)將回縮至機(jī)身旁邊的整流罩內(nèi)，以確保不會(huì)造成過大的阻力，接下來 Sparrow 就能像其它常見固定翼飛機(jī)一樣平穩(wěn)飛行。而一旦到達(dá)目的地，腿部又反向起效：無人機(jī)會(huì)盡可能減速（使用吹翼設(shè)計(jì)保持上升力），伸展腿部并將其作為減震器以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)降落。
這套系統(tǒng)的存在，意味著 Sparrow 無人機(jī)支持固定翼無人機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)（高承載能力、速度水平、航程與能源效率等），外加旋翼飛機(jī)的精確著陸能力，而不必采用那種妥協(xié)式的混合設(shè)計(jì)。當(dāng)然，Sparrow無法像旋翼機(jī)那樣在空中盤旋，因此其所能夠執(zhí)行的任務(wù)類型也會(huì)受到一定影響。例如，它可能不適合拍攝類工作。但沒關(guān)系，因?yàn)?Passerine 公司目前主要關(guān)注送貨無人機(jī)，這類產(chǎn)品對于承載能力、航程以及速度水平都有著很高的要求，而無需跑道即可完成起飛與著陸的能力將為其開辟更多實(shí)際應(yīng)用空間。
那么，究竟腿部結(jié)構(gòu)與吹翼設(shè)計(jì)的組合如何讓 Sparrow 無人機(jī)順利飛向空中？Passerine公司創(chuàng)始人兼 CEO Matthew Whalley 接受采訪做出詳細(xì)介紹。
圖：Passerine公司創(chuàng)始人兼CEO Matthew Whalley
12下一頁>（免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請進(jìn)一步核實(shí)，并對任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。
任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。 ）
