昆虫动力飞机翻飞在同济校园

    插着微电极的天牛、精巧的苍蝇笼、身披芯片的知了……在同济大学航空航天与力学学院微小飞机实验室里，昆虫形象虽然各异，但它们都有一个共同的名称：微型飞机。

    今年七月，同济大学沈海军教授小组的“昆虫们”格外活跃：苍蝇动力飞机成功放飞，黄蜂动力飞机接踵而出。近日，一枚蝉动力微型飞行器在同济大学研发完成——小小蚱蝉在控制电极的指挥下在空中腾挪自如。初步的动力测试结果表明，这架“蝉飞机”具有极高的推重比（推力和飞机总重之比），约为美国先进四代战机F22的两倍。据了解，这一成果是昆虫动力飞机理论与应用上的全新探索。

    这架蝉动力飞机很是可爱：一只雌性蚱蝉成虫的胸腹配有电极，后背除了绑上遥控接收装置外，最显眼的是一对透明的大三角翼，专门用以增加浮空能力，放在手中可覆盖半掌。

    沈海军介绍说，昆虫体积小、善飞行，科学家利用其身体作为飞行动力部件研发微型飞行器的想法由来已久。此次课题组通过实验比较了多种昆虫自身载重能力，最初发现苍蝇的推重比最高，然而，由于苍蝇体积太小，限制了飞行器配置更多部件，最终体积较大、飞行动力同样强劲的蚱蝉入选。蚱蝉又名熊蝉，因膀大腰圆，体格健壮而得名，广泛分布于我国东部、南部及中西部地区。

    遥控技术是昆虫动力飞机成功研制与推广应用的关键。在对蚱蝉活体翼展、身长、壳下电阻率等特征构造进行大量测量分析后，研究人员发现，在脉冲电压的作用下，刺激蚱蝉的左胸，它会右拐弯，并伴随左翅膀的抖动；刺激蚱蝉的右胸，就会左拐弯，右翅膀颤动；刺激尾部时，蚱蝉加速前进。基于此，课题组利用三对电极分别刺激蚱蝉的左、右胸以及尾部，并通过红外遥控器操纵它左拐弯、右拐弯以及启动和加速。

    面对残酷的生存法则，苍蝇、黄蜂、蝉等昆虫练就了高超的飞行技能，已成为自然界中的飞行高手。有人会问，给这些飞行高手身后拖一个飞机机体，是不是有些画蛇添足？答案是否定的。昆虫飞机的机体实际上是一个“搭载平台”，可书写并传递文字、情报，也可通过机体材料表面改性，吸附并散播微生物或信息素，这就好比马匹后面的马车一样。

    由于技术封锁，美国等对昆虫飞机的研究披着一层神秘面纱。在国内，同济大学对昆虫动力飞机技术的研究也尚属首例。

    沈海军坦言，虽然已有阶段性成果，但离实际应用仍有很长的路要走。控制设备轻量化、电源电量升级、精确飞行控制技术、远程定位与程序遥控、飞机机体设计等一系列的技术难题亟待解决。只有上述难关被一一攻克，昆虫动力飞机才能取得实质上的推广和应用。（本报记者 曹继军 颜维琦）