[前沿技术]国外前沿技术纵览

1

NASA受折纸启发研制可折叠探测机器人

美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)受折纸启发,正在开展“弹立式平面可折叠探测机器人”(PUFFER)研究。近一年半来,JPL已在加州莫哈韦沙漠、南极洲的雪山等陡坡或沙丘地带开展了多次试验。充分验证了PUFFER在恶劣甚至危险环境下的行动、探测能力。

图 1  PUFFER微小型探测机器人

PUFFER采用印刷电路板技术,将控制装置、电子设备、探测器等全部集成在电路板上,无需采用任何紧固件或其他零件,结构更加紧凑。同时,PUFFER装有两个可折叠轮子,能根据不同环境更换轮子类型,执行攀爬斜坡、进入狭缝等任务。此外,PUFFER的尾部结构有助于探测器保持平衡,腹部的装有太阳能帆板可翻转探测器并接受太阳能充电。

图 2   PUFFER折叠双轮驶入狭缝过程

PUFFER继承了“海盗”、“探路者”和“凤凰”等火星探测器的相关技术。如:PUFFER的主体结构上覆盖了一层诺梅克斯(Nomex)纤维,具有较强的隔热性能,可确保PUFFER在高温条件正常作业。近期,JPL正在为PUFFER测试类似火星环境下的任务执行能力。

图 3  PUFFER攀爬陡坡

目前,JPL已实现蓝牙遥控PUFFER行驶,未来,JPL还将为PUFFER发展自主能力,使其能编队运行,协同开展科学探测活动。

PUFFER小型探测机器人具有质量轻、体积小、可爬坡、灵活性强等特点,在特种环境下具有广阔的应用前景,或将改变人类火星探测任务的实施途径。

图 4  研究人员在寒冷环境下蓝牙操控PUFFER

2

DARPA小型“垂直起降试验飞机”成功完成样机测试

2017年4月4日,DARPA“垂直起降试验飞机”(VTOL X Plane)项目达到重要里程碑,成功完成样机垂直起降测试工作。该飞机由极光飞行科学公司开发与制造,开创性地使用了24个电动涵道式风扇(2个鸭翼上各安装3个、2个主机翼上各安装9个风扇),形成分布式混合电推进系统。当机翼和鸭翼上的风扇旋转至垂直工作状态时,可使飞机垂直起降、悬停,旋转到水平工作状态时,可使飞机水平飞行。

图 5  XV-24A倾转机翼飞机准备垂直起飞

VTOL项目的模型测试于2016年3月启动,第一阶段完成6次测试,内容包括垂直起降、悬停、飞行方向控制(包括横向平移和向后飞行)、航线导航以及自动着陆。随后,测试了机翼和鸭翼倾斜机制和飞行控制功能等。此次试验主要为了验证新型飞行器设计方案,为开发全尺寸飞行器的飞行与任务系统奠定基础。测试中样机展现出优异的飞行性能,在从垂直飞行转换至水平飞行过程中可以保持飞行高度不变。此外,本次测试也验证了分布式推进系统的空气动力学性能,以及3D打印塑料飞机结构、嵌入式电力推进技术等前沿技术。

后续极光飞行科学公司将全力研发全尺寸的VTOL飞行器—XV-24A倾转机翼飞机。全尺寸XV-24A将采用与小型样机相同的飞行与任务控制架构,并进行一定的补充和改进;混合型涡轴发动机驱动发电机为风扇单元供电,并结合电池系统为XV-24A供电。此外,各风扇单元将与发电机同步,保持转速一致,并通过调整螺距,实现转速可控。

图 6  XV-24A倾转机翼飞机升空示意图

XV-24A将重达5443公斤(小型样机仅为146公斤),飞行速度超过555公里/小时,具备悬停和垂直飞行能力,相较于直升机,悬停效率提升25%,巡航系统阻力损失降低50%。

(蓝海星)

1

NASA受折纸启发研制可折叠探测机器人

美国国家航空航天局(NASA)喷气推进实验室(JPL)受折纸启发,正在开展“弹立式平面可折叠探测机器人”(PUFFER)研究。近一年半来,JPL已在加州莫哈韦沙漠、南极洲的雪山等陡坡或沙丘地带开展了多次试验。充分验证了PUFFER在恶劣甚至危险环境下的行动、探测能力。

图 1  PUFFER微小型探测机器人

PUFFER采用印刷电路板技术,将控制装置、电子设备、探测器等全部集成在电路板上,无需采用任何紧固件或其他零件,结构更加紧凑。同时,PUFFER装有两个可折叠轮子,能根据不同环境更换轮子类型,执行攀爬斜坡、进入狭缝等任务。此外,PUFFER的尾部结构有助于探测器保持平衡,腹部的装有太阳能帆板可翻转探测器并接受太阳能充电。

图 2   PUFFER折叠双轮驶入狭缝过程

PUFFER继承了“海盗”、“探路者”和“凤凰”等火星探测器的相关技术。如:PUFFER的主体结构上覆盖了一层诺梅克斯(Nomex)纤维,具有较强的隔热性能,可确保PUFFER在高温条件正常作业。近期,JPL正在为PUFFER测试类似火星环境下的任务执行能力。

图 3  PUFFER攀爬陡坡

目前,JPL已实现蓝牙遥控PUFFER行驶,未来,JPL还将为PUFFER发展自主能力,使其能编队运行,协同开展科学探测活动。

PUFFER小型探测机器人具有质量轻、体积小、可爬坡、灵活性强等特点,在特种环境下具有广阔的应用前景,或将改变人类火星探测任务的实施途径。

图 4  研究人员在寒冷环境下蓝牙操控PUFFER

2

DARPA小型“垂直起降试验飞机”成功完成样机测试

2017年4月4日,DARPA“垂直起降试验飞机”(VTOL X Plane)项目达到重要里程碑,成功完成样机垂直起降测试工作。该飞机由极光飞行科学公司开发与制造,开创性地使用了24个电动涵道式风扇(2个鸭翼上各安装3个、2个主机翼上各安装9个风扇),形成分布式混合电推进系统。当机翼和鸭翼上的风扇旋转至垂直工作状态时,可使飞机垂直起降、悬停,旋转到水平工作状态时,可使飞机水平飞行。

图 5  XV-24A倾转机翼飞机准备垂直起飞

VTOL项目的模型测试于2016年3月启动,第一阶段完成6次测试,内容包括垂直起降、悬停、飞行方向控制(包括横向平移和向后飞行)、航线导航以及自动着陆。随后,测试了机翼和鸭翼倾斜机制和飞行控制功能等。此次试验主要为了验证新型飞行器设计方案,为开发全尺寸飞行器的飞行与任务系统奠定基础。测试中样机展现出优异的飞行性能,在从垂直飞行转换至水平飞行过程中可以保持飞行高度不变。此外,本次测试也验证了分布式推进系统的空气动力学性能,以及3D打印塑料飞机结构、嵌入式电力推进技术等前沿技术。

后续极光飞行科学公司将全力研发全尺寸的VTOL飞行器—XV-24A倾转机翼飞机。全尺寸XV-24A将采用与小型样机相同的飞行与任务控制架构,并进行一定的补充和改进;混合型涡轴发动机驱动发电机为风扇单元供电,并结合电池系统为XV-24A供电。此外,各风扇单元将与发电机同步,保持转速一致,并通过调整螺距,实现转速可控。

图 6  XV-24A倾转机翼飞机升空示意图

XV-24A将重达5443公斤(小型样机仅为146公斤),飞行速度超过555公里/小时,具备悬停和垂直飞行能力,相较于直升机,悬停效率提升25%,巡航系统阻力损失降低50%。

(蓝海星)


相关文章

  • 深圳市孔方兄投资管理有限公司企业文化
  • 深圳市孔方兄投资管理有限公司 一.简介 深圳市孔方兄投资管理有限公司就是改革开放以来,中国各地方政府为了加快本区经济发展,纷纷设立开发区和工业园区,作为地方经济对外开放的窗口,通过税收优惠.基础设施配套和公共服务等举措进行全面的招商引资,极 ...查看


  • 黑龙江公务员考试时事纵览篇答案
  • 一.单项选择题 1.[答案]C. 2.[答案]D.解析:中国2010年上海世博会志愿者标志的主体既是汉字"心",也是英文字母"V"和嘴衔橄榄枝飞翔的和平鸽. 3.[答案]C.解析:目前世界上三大自由贸 ...查看


  • 选题意义与文献综述
  • 一)选题背景和意义 1.选题背景 (1)银行竞争的白热化:银行客户需求的变化--金融脱媒.银行产品创新的变化--信息网络化.银行准入门槛的变化--大客户变成同行.监管环境的变化--贷款限额和资本充足率的要求"双紧".盈利 ...查看


  • 高校与企业产学研合作模式研究
  • 高校与企业产学研合作模式研究 高校与企业的产学研合作只有与国家和地方经济发展规划结合起来, 才能得到政府的大力支持.目前国家将对特级建筑企业的资质进行重新审查,这将为高校与企业的产学研结合提供一个良好的机遇, 同时也是高校和企业发展壮大的很 ...查看


  • [前沿]长输管道焊接技术的未来
  • 1. 我国长输管道焊接现状 (1)我国长输管道焊接现状?随着社会技术进步和人类对石油和天然气需求量的急剧增加,长输管道在向着大口径.长距离.高压力.高钢级方向发展,焊接技术及相关的设备.材料性能也在同步提高.国外的管道焊接技术与国内相比大致 ...查看


  • 智慧旅游发展存在的问题及对策研究
  • 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 智慧旅游发展存在的问题及对策研究 作者:于琳 来源:<旅游纵览·行业版>2015年第11期 本文从智慧旅游的概念出发,介绍了智慧旅游的发展,分析了当前智慧旅游的新特点, ...查看


  • 国内印刷杂志投稿邮箱及其方式
  • 投稿须知: 投稿须知:<今日印刷>杂志是中国印刷及设备器材工业协会会刊,自 1983 年创刊以来,始终以"传播新 知,交流经验,引导市场,服务行业"为办刊宗旨,并得到各界人士的支持,目前已成为国内包 装装潢. ...查看


  • 新世纪中国社会科学学术前沿
  • 光明日报/2008年/2月/19日/第011版 理论周刊 新世纪中国社会科学学术前沿 <光明日报>理论部 <中国社会科学>编辑部 中南财经政法大学哲学系 王雨辰 中国社科院哲学研究所 江怡 蒉益民 中国社科院马克思主 ...查看


  • [专题报告]军用无人机市场发展前景预测
  • 来源:中国投资资讯网 中投顾问在<2016-2020年中国军工产业深度调研及投资前景预测报告>中指出,近年来,无人机的研制投入和采购需求都呈现爆发式的增长.预计在2015年-2024年,10年间全球无人机系统市场价值合计将超过9 ...查看


热门内容