纸飞机可取代军用无人机,甚至能打败战斗机?
本文來(lái)自微信公眾號(hào):SF 中文 (ID:kexuejiaodian),作者:SF
紙飛機(jī)是我們?cè)偈煜げ贿^(guò)的折紙玩具了。我們可能已經(jīng)知道,在這種簡(jiǎn)單的折紙玩具中,其實(shí)蘊(yùn)含著很多科學(xué)原理。比如,折出不同形狀的紙飛機(jī),根據(jù)伯努利原理,就可能有不同的飛行表現(xiàn)。但是,你想必不知道,紙飛機(jī)中還有更大的學(xué)問(wèn),它們甚至能打敗戰(zhàn)斗機(jī)。
文 | 梅林
澳大利亞 SYPAQ 公司用紙板制作了一款無(wú)人機(jī) —— 科爾沃精密有效載荷輸送系統(tǒng)(Corvo-Precision Payload Delivery System),這是一款一次性的無(wú)人機(jī)。盡管這款無(wú)人機(jī)使用紙板做成的,而且只能使用一次,但它的性能足以完成運(yùn)輸、偵查、戰(zhàn)斗等任務(wù)。
用紙板制作無(wú)人機(jī)有什么好處?
你千萬(wàn)別以為,紙板無(wú)人機(jī)跟你折的紙飛機(jī)大同小異。這款紙板無(wú)人機(jī)是由可折疊的泡沫板制成的。機(jī)身和機(jī)翼只能使用一次,但推進(jìn)模塊和航空電子模塊卻可以重復(fù)使用。
用紙板制作無(wú)人機(jī)的一大好處就是易于部署,因?yàn)樗p便。由于制作材料是可折疊的泡沫板,這些無(wú)人機(jī)在部署前,可以折成一個(gè)個(gè)比薩盒,便于存放和運(yùn)輸。在部署時(shí),用戶就像做手工一樣,使用的工具也就是小刀、橡皮筋、扳手之類(lèi)的常見(jiàn)工具,僅僅一個(gè)小時(shí),比薩盒就能變成無(wú)人機(jī)。
可能有人會(huì)問(wèn)了,紙板怕水,萬(wàn)一在飛行時(shí)趕上下雨天,那紙板無(wú)人機(jī)不就爛了。這款無(wú)人機(jī)的紙板上涂有蠟,具有一定的放水性能。此外,重量輕也是選用紙板作為制作材料的一個(gè)原因。這款紙板無(wú)人機(jī),在不搭載任何載荷的時(shí)候,重量?jī)H為 2.4 千克,翼展只有 2 米。別看紙板無(wú)人機(jī)塊頭小,但卻是名副其實(shí)的大力士 —— 它能搭載的有效載荷重達(dá) 3 千克,比自己的空載重量還大。
不僅輕便,還能隱形?
輕便并不是紙板無(wú)人機(jī)的全部好處,它還具有隱形能力,這是因?yàn)榧埌宀粫?huì)反射雷達(dá)波。普通的飛機(jī)(包括無(wú)人機(jī))都是由金屬制成的,金屬含有能產(chǎn)生電磁效應(yīng)的自由電子,因而可以“反射”雷達(dá)波。但是,紙板無(wú)人機(jī)的主要材料是紙板。紙板不是導(dǎo)體,根本就沒(méi)有自由電子,在雷達(dá)波的照射下也就不會(huì)產(chǎn)生電磁效用,因而也不會(huì)輻射出“反射雷達(dá)波”。換句話說(shuō),對(duì)于雷達(dá)監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō),紙板無(wú)人機(jī)就是隱形的。
當(dāng)雷達(dá)波照射在目標(biāo)表面時(shí),雷達(dá)波的交變電場(chǎng)和交變磁場(chǎng)會(huì)在目標(biāo)表面產(chǎn)生電磁場(chǎng),進(jìn)而輻射出電磁波,也就是反射雷達(dá)波。雷達(dá)天線接收到這個(gè)反射波,就能確定目標(biāo)的位置、距離、速度等。(圖片來(lái)源:NOAA)
通過(guò) GPS,紙板無(wú)人機(jī)可以自我定位,即使無(wú)人機(jī)操控員與無(wú)人機(jī)的聯(lián)系受到干擾,它也能飛行。而且,就算敵方捕獲了紙板無(wú)人機(jī)的信號(hào),基于加密技術(shù),敵方也無(wú)法定位操控員的位置。這在某種程度上,也是一種隱形,確保了己方操控人員的安全。
集群戰(zhàn)術(shù)不簡(jiǎn)單
如果看過(guò)漫威超級(jí)英雄電影《蜘蛛俠:英雄遠(yuǎn)征》,你可能會(huì)對(duì)片中反派“神秘客”創(chuàng)造的各種幻象記憶猶新。比如,在威尼斯與蜘蛛俠大戰(zhàn)的水元素就是神秘客利用大群的無(wú)人機(jī)創(chuàng)造的幻象。集成大群,協(xié)同工作的無(wú)人機(jī)的確給蜘蛛俠造成了很大的麻煩。
其實(shí),在現(xiàn)實(shí)中,對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō),集群也更有優(yōu)勢(shì),其中涉及了無(wú)人機(jī)的集群能力(swarming capability)。對(duì)于無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō),集群意味著大量的無(wú)人機(jī)可以集合成一個(gè)整體,一起完成任務(wù)。這些集群的無(wú)人機(jī)之間都是互相聯(lián)結(jié)的,如果其中幾架無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障,不能完成任務(wù),其他無(wú)人機(jī)可以“替補(bǔ)”完成,并不影響無(wú)人機(jī)整體的工作效果和效率。
因此,無(wú)人機(jī)的集群能力成為當(dāng)前科學(xué)家關(guān)注的一個(gè)研究領(lǐng)域,而在未來(lái),無(wú)人機(jī)的集群要利用到人工智能技術(shù)。
但是,無(wú)人機(jī)的消耗量也很大。雖然無(wú)人機(jī)可以遠(yuǎn)程操控,即使損失也不會(huì)造成人員傷亡,但速度慢、經(jīng)常低空飛行、防御能力較差也讓無(wú)人機(jī)成為戰(zhàn)場(chǎng)上消耗最多的武器裝備。對(duì)于美國(guó)的 RQ-4“全球鷹”這樣的無(wú)人機(jī)來(lái)說(shuō),動(dòng)輒上億美元的成本,讓無(wú)人機(jī)成為了一種消耗不起的“耗材”。
而紙板無(wú)人機(jī)的成本只有幾百到幾千美元,如此低廉的成本讓紙板無(wú)人機(jī)的集群優(yōu)勢(shì)不僅僅停留在理論上。
目前,SYPAQ 公司正在開(kāi)發(fā)集群軟件。一旦取得突破,紙板無(wú)人機(jī)取代目前各國(guó)軍方使用的無(wú)人機(jī)可能只是時(shí)間問(wèn)題。
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總結(jié)
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