近期，西北工业大学航空学院宋笔锋教授团队研制的 " 信鸽 " 仿鸟飞行器参加了中柬 " 金龙 -2025" 联合演习，这是我国仿鸟飞行器首次飞出国门，参加国际联合军演，并受到央视新闻频道、国防军事频道的报道。

近日，央视科教频道系列节目《智绘光谷 · CMG 世界机器人技能大赛》第六集 " 仿生无界 " 中，重点展示了该团队的 " 信鸽 " 和 " 云鸮 " 两款仿鸟飞行器。

节目中，航空学院副教授杨文青和团队学生一起，向观众演示了 " 信鸽 " 和 " 云鸮 " 的 " 绝技 "。

体型小巧的 " 信鸽 "，不仅完成了低空绕飞任务，更是平稳穿过了一个 1 平方米的狭小空间，完成了高难度动作挑战。

翼展达到 1.8 米的 " 云鸮 " 在主持人的见证下顺利完成快速起飞、滑翔飞行和扑滑转换，并在识别降落目标后自主完成降落，成功完成了挑战任务。

鸟翅类别多样，构造与飞行方式复杂，飞行范围跨层流与湍流混合区，鸟翅具有扑动 - 扭转 - 扫掠 - 展缩 - 弯折的复合运动特性，气动机理解析难，仿鸟飞行器设计方法缺失，研制 " 飞得久 "" 飞得像 "" 飞得稳 " 的实用化仿鸟飞行器，成为国际上的重大技术挑战。

宋笔锋教授团队潜心攻关，历时 24 年，从 " 机理揭示 " 到 " 技术攻关 " 再到 " 样机研制 "，在国内外率先建立仿鸟飞行器技术体系，率先在给定能源下实现" 飞得久 "" 飞得像 "" 飞得稳 "的目标，率先形成实用化产品，引领仿鸟飞行器研究的发展。

团队自主研发了 " 力 - 变形 - 涡系 " 耦合的仿真计算与风洞实验系统，分析了上百种鸟翅，构建了典型鸟翅的外形和运动模型，将鸟翅分类为 " 升重类 "" 推重类 "" 推升类 " 等 3 类型式，建立了鸟翅臂手翼产生升推力的全新公式，揭示了鸟翅展弦向柔度、扑 - 扭 - 扫 - 展 - 弯耦合，以及小翼羽等微流动结构的增推、增升和减阻气动机理。

在此基础上，团队——

一是发明了 " 外形 - 柔度 - 微结构 - 运动 - 频幅 " 的扑动翼五步法设计方法。气动效率大幅提高，首次实现了升力大于翼自重的 32 倍，巡航飞行气动效率分别达到雀、鹰、鸽的 84%、87% 和 90%，实现了 " 飞得久 "。

二是发明了圆锥摇臂仿生复合扑动机构，实现了鸟类三骨管骨骼肌肉系统的 " 扑 - 扭 - 扫 - 展 - 弯 "5 种复合扑动，2.5 个扑动周期可滚转 90 度，实现了仿鸟 " 飘叶起降 "，外形动态隐蔽性媲美鸟类，实现了 " 飞得像 "。

▲ " 金雀 " 飘叶起降

三是突破了高抗风、扑滑稳定转换、避障以及整机高能效匹配等设计集成技术，实现了 " 飞得稳 "。团队研制了重量从 30g 到 3000g 的 7 型仿鸟飞行器，仅重 25g 的 " 金雀 " 续航时间达到 30 分钟，每克重量航时大于 1 分钟；" 云鸮 " 和 " 信鸽 " 先后以 154 分钟和 185 分钟，创造和刷新了吉尼斯世界纪录，是其他仿生飞行器最长航时的 2 倍；" 小隼 " 外形尺度、扑动频率与鸟相似度 85%；" 信鸽 "" 云鸮 " 外场飞行时，单机引领鸟类飞行，多机带领鸟群飞行，达到群体以假乱真，连自然界的 " 原住民 " 都认不出这位 " 机械亲戚 "；" 云鸮 " 安全飞行最大抗风 7 级；" 信鸽 " 实现 10m/s 的高速自主避障和穿越 1 平方米的窗口。

▲ " 信鸽 " 鸟类伴飞

来源 / 央视节目官网、西北工业大学