科创中国
基于静电力驱动的仿蜘蛛微型飞行器
成果类型：: 发明专利,新技术
发布时间: 2023-10-25 17:51:25
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：“科创中国”航空制造产业科技服务团| 杨亮 | 2023-11-23 12:59:01
创意毫克级微型飞行器仿照蜘蛛御电飞行原理，利用大气电场为充满负电的纤维组提供克服重力的静电力来实现飞行。微型飞行器具有尺寸小、可方便携带、隐蔽性高等特点，可以执行其他飞行器难以完成的任务，因此成为世界各国军事研究的重点。然而，随着飞行器体积和质量的减小，载荷能力与续航能力降低，极大地限制了微型飞行器的应用。而在自然界，蜘蛛飞行的高度可达到四公里，飞行时间在数小时至3天，可分散在数百公里的范围内。研究显示，蜘蛛飞行与大气电场有关，蜘蛛常常在树冠上的枝条顶部起飞。起飞时，蜘蛛向空中喷射几十到数百条蜘蛛丝，这些蜘蛛丝会向上运动从而带动蜘蛛飞行。研究显示，在树冠枝尖附近的电场足够大，能够成为蜘蛛丝向上运动的物理因素。为排除风的影响，研究人员将蜘蛛放入密闭的黑箱中并施加电场，在之后观察到了蜘蛛飞行的行为。
a.全新的飞行机理,无需设计旋翼或扑翼结构等复杂传动结构，该微型飞行器直接利用大气电场获得升力，仅仅需要设计充电装置与发射平台即可。
b.飞行过程中无能耗，无需携带复杂的能源装置，这相当于减少了微型飞行器自身的重量，在相同的负载能力的条件下，该微型飞行器的有效载荷更大。
c.该微型飞行器不依靠扰动空气来提供升力，因此在飞行过程不会产生噪声，适合执行需要隐蔽自身和要求生态友好的任务。
d.可实现长时间远距离飞行。由于电荷流失缓慢，微型飞行器可以在较长时间内保持一定大小的升力。若在飞行途中遇到大气环境下的上升气流则可持续飞行更长时间。
e.低成本可快速大量部署。该微型飞行器结构简单，便于生产制造，可不考虑回收直接大量投放。
可控飞行器应用：现有无人机功能的缩小版
（1）携带微型电子载荷，如监控装置、目指装置等
（2）携带微量剧毒物质，破坏敌人生态环境
研究可实现：空中通信中继站，有毒气体或化学物质监控，农作物害虫追踪；定点监视、侦察，电子干扰等功能。其研究不论在民用领域还是军事领域都具有重要战略意义。且该研究是首个尝试仿生飞航蜘蛛，利用大气电场实现飞航的例子，对未来大气电场飞行器研究领域有显著的带动作用。
郑腾飞为西安交通大学机械工程学院副教授，李子正、雷慕垚为其研一学生
静电力飞行机理的应用：电磁雾霾
铝箔干扰弹
装备：海陆空
作用：干扰雷达，引起雷达（导弹）反射波紊乱，破坏飞机发动起
典型案例：二战时盟军向德国布撒铝箔导致德国防空系统瘫痪，歼16驱离P-8A时抛撒铝箔
无控制飞行器应用：石墨炸弹
危害：攻击城市的电力输配系统
典型案例：美军在伊拉克战争中瘫痪伊拉克85%的电力
攻击方式：导弹或者飞机
合作项目的形式，完成前期的技术攻关
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