如果因為有無人機侵入你所謂的“領(lǐng)空”,你就打算用石頭或者槍把它打下來的話,那么很不幸,你除了可能面臨民事訴訟外,我還要告訴你一些其他壞消息。不久將來,無人機將會無處不在。想想吧,到處都是無人機嗡嗡嗡的噪音。但是理論上來說,無人機不會產(chǎn)生這么多的噪音。隨著無人機設(shè)計師對無人機氣體力學(xué)的理解不斷加深,他們很有可能會將無人機噪音降下來,并且通過減少氣流提高飛行效率。
同樣為了達到這個目的,美國宇航局(NASA)科學(xué)家們將飛行器在飛行過程中的氣流和氣壓通過數(shù)字模型表現(xiàn)出來,令人感到難以置信。
看一下下面的動圖。藍色部分是低壓區(qū),紅色部分是高壓區(qū),白色部分是干擾空氣。航空工程師Seokkwan Yoon 和 科學(xué)可視化技術(shù)專家Tim Sandstrom —— 兩個人都是來自 NASA——不是將飛行器飛行過程中的動力進行成像,而是利用了數(shù)字模型。他們首先是對無人機進行3-D 掃描,利用1024核的 NASA “昴宿星“超級計算機 (你用的計算機可能也就是雙核揮或者四核)來模擬飛行器周圍的空氣運動。盡管裝備強大,但是超級計算機仍然用了五天時間才完成這項工作。
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NAZA 呈現(xiàn)的無人機飛行可視動圖。圖片來源:蒂姆·桑德斯羅姆——NASA艾姆斯研究中心/超級計算機部門制成
那么我們通過這個動圖能看到什么?首先,機翼頂部是藍色的低壓區(qū),但是看不到的機翼下方是紅色高壓區(qū)。正是這種氣壓差來為無人機飛行提供推力。但是這也是四翼飛行器的問題所在。當(dāng)機翼在四翼飛行器機臂上方旋轉(zhuǎn)時,會在其表面產(chǎn)生壓力漣漪——看那些迷幻的紅藍區(qū)域。 Yoon 在郵件中說: “當(dāng)機翼轉(zhuǎn)過機臂時,機身會產(chǎn)生一種強大的下向力,這種下向力會緩沖推力。”除此之外,機翼和機身的相互作用會導(dǎo)致機身搖晃,如果飛機沒有自動飛行控制系統(tǒng)(這種系統(tǒng),再加上路線計算和糾正,會損耗掉一大部分電池壽命)的話,可能會導(dǎo)致飛機飛行不穩(wěn)定。
從這個數(shù)字動圖也可以看出無人機為什么會產(chǎn)生噪音。看到機翼尖端產(chǎn)生的藍色低壓圓圈了嗎?機翼最終就是通過這些藍色低壓圈回轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生波動,發(fā)出噪音。通過可視動圖,設(shè)計師也許能夠找到方法對無人機進行重新設(shè)計,降低噪音。
這些氣壓圖也能幫助設(shè)計師優(yōu)化飛行器穩(wěn)定性——項亞馬遜這樣的零售商,如果他們使用無人機運送包裹的話,穩(wěn)定性對其來說,會至關(guān)重要。畢竟小型無人機很難應(yīng)付大風(fēng)。尤其是大風(fēng)將他們吹向兩邊的建筑物時,他們更應(yīng)付不來了。 Yoon 說, “ 如果我們真的想實現(xiàn)亞馬遜或其他公司夢想的那種服務(wù),也許我們需要參考一下其他的設(shè)計配置來解決安全問題。”
在這個拼外形,拼性能,拼安全的無人機時代,不知道各大廠商是否忽略了噪音這個致關(guān)重要的問題,未來無人機會不會一直很安靜,讓我拭目以待吧。