第869章 研发仿生个人飞行器
研发个人飞行装置有非常多的方式,前世大部分都是采取喷气式引擎和螺旋翼引擎,那是在科技允许的情况下只能做到那个程度。
基于喷气式引擎打造的个人飞行器最大的优点就是简单,且速度非常快,缺点就是灵活度不高,空中姿态笨拙,航程短。
他不认为这是最佳的个人飞行器方式,他准备研发的个人飞行器,自然界就给了我们很好的答案,例如蜻蜓、蝴蝶和飞鸟。
这三者各有各的优点,蜻蜓的翅膀结构可以保证人体在空中非常稳定,而且悬停和倒退都能实现,灵活性要高很多。
蝴蝶的翅膀结构,稳定性相比蜻蜓要差一些,但是翅膀较大,提供的升力也大,振动频率较低,噪音较小,能耗更低。
以上两种都比较适合低空飞行,如果想要实现高空飞行,还得是飞鸟的翅膀结构比较合适,例如老鹰,在高空飞行中算是最省力的方式,滑翔状态基本上不用消耗能源。
这三种比较典型的飞行特点,叶子书也没有为选择而头疼,小孩子才会选择,成年人会选择全部要。
制造这些个人飞行器,在他看来需要完成三方面的工作,第一个就是材料,不管是翅膀所需要的材料,还是给翅膀提供动力的设备材料,都存在难点。
想要实现这些个人飞行器,最重要的就是材料,必须要足够轻盈,足够有韧性,而且还能进行微控制,不能显得太僵硬,同时还要绝缘防水。
第二个就是动力设计,在现代工业技术的基础上,尽量按照仿生动力学知识,做到兼顾功能和成本,实现最优解。
第三个就是飞控系统,个人飞行器必须要操控灵活,而且还不能让飞行者费多大心思,想要怎么飞行,飞行系统自动帮其实现。
这三方面的工作,对于别人来说,哪一个都存在很大的困难,但是对他而言,难度都不大,总体花费的精力不会很多。
针对材料方面的需求,以他之前的知识储备,就能想到很多种研究方向,不过这么做他觉得还是耗时较多。
自己慢慢研究不是说不行,而是实在是耽搁时间,所以他很干脆,直接就去了虚拟图书馆,来到仿生技术区域,这里有大量的仿生材料。
昆虫和鸟类是自然界当中的大类,关于昆虫仿生学和鸟类仿生学知识,在虚拟图书馆内占据的区域很大,里面有各种现成的技术。
关于动力设计,他也没打算自己费心思,直接交给了人工智能3.0来负责设计,这对它来说并没有多少难度,分分钟可以拿出成百上千的设计方案。
不过他认为动力设计,尽量摆脱现代机械式设计,原因很简单,就是能量利用率较低,损耗较大,而动力也不一定足够。
他希望尽量使用采用仿生动力学,不仅要具备其形,还要具备其神,追求表面上的仿生动力意义不大,必须要达到一样的效能,就算差点,也不能相差太大。
至于飞控系统,就由他亲自负责,主要依靠脑波控制部分技术、眼球控制技术和身体姿态控制技术,通过这三方面的技术一起实现。
虽然这里面使用了脑波控制技术,但是和虚拟头盔相比,技术含量要低很多,只是采用比较简单的控制指令,实现空中姿态的调整。
担心光凭简单的脑波控制技术,无法做到轻松自如,他还增加了眼球控制技术和身体姿态控制技术,三者配合以达到最佳效果。
为了让体验者在毫无相关知识培训的情况下,就能轻松上手,必须要足够智能,穿上这些装备,就能立即使用,不能增加使用者负担。
本来按照这个分工,感觉挺合理的,但是他看过人工智能设计的放生动力装置,总感觉差点意思,思来想去,原因还是出在材料上。
于是干脆放弃了原来的分工,只让人工智能帮助自己一起编写飞控系统,至于材料和仿生动力装置设计,还是由他自己来做。
这项工作比他设计两款超大型客机都要兴奋,因为他自己就迫不及待想要实现空中飞行,这应该是每个人都有的梦想。
于是他母亲发现,自己宝贝儿子又开始整天睡大觉,仿佛又回到了之前在家上学的样子,感觉每天都睡不醒。
好在她也习惯了,只要确定身体没有问题,其他就不用她担心,只是也没有心思去照顾菜园子了,整天变着法做好吃的。
之前他母亲的厨艺并不算很高,也就能做做家常菜,这段时间跟着通用机器人学到了不少,让他父亲直呼生活水平上了一个台阶。
而叶子书则是在虚拟图书馆里面,寻找最合适的仿生材料,其实轻盈和韧性两个方面都满足的材料非常多,但是同时还要实现精准控制,难度就提高一大截。
经过连续好几天的寻找,终于找到了符合他心中的材料,包括蒙皮材料和骨架材料,实现翅膀的精准控制,主要还是通过翅膀骨架来实现的。
完成了翅膀材料的收集工作,叶子书开始寻找符合要求的仿生动力材料,经过连续四五天的寻找,也找到了符合他要求的材料。
至于动力本身,他准备采用电力驱动,如果使用燃料来作为动力,虽然能量密度更高,但是结构更加复杂。
按照一般规律,结构越复杂的系统,越容易出问题,这是在高空飞行,一旦出现问题,很容易酿成事故,安全永远摆在第一位。
放生动力不使用传统机械式结构,而是采用了电感动力系统,通过电流刺激动力材料,形成类似肌肉收缩的状态,从而对外提供动力输出。
这种仿生动力模式,能源利用率比传统机械式要高得多,而且还不容易出现故障,使用寿命非常长,结构也不会特别复杂。
至于电池,他没有另外开发一套,而是使用铝空气电池作为电力存储装置,当然也有更好的电池,那就是通用机器人使用的电池。
通用机器人使用的电池,不仅能量密度更高,而且安全性更好,别说是碰撞了,就是放在火堆里面烧也不会发生爆炸,拿出来冷却依然可以正常使用。
但是这种电池的成本比较高,至于高安全性也没有那么苛刻,如果高空真的发生激烈碰撞,在电池发生爆炸或损害之前,人已经没了。
铝空气电池每公斤重量存储的能量密度为8度电左右,而一辆电动车每百公里耗电在15度左右,电动汽车的耗能要比个人飞行装置高得多。
按照他的预估,携带一公斤铝空气电池,可以承载100公斤的重物使用8个小时左右,最快飞行速度每小时可以达到300公里左右。
实际上可以飞得更快,只是再快的话,人体就受不了,虽然是全副武装,但是形成的高空压力,还是会让人难以承受,至少对普通人来说是这样。
而且个人飞行装置,主要是作为高空旅游项目,没有必要搞成极限运动,真正体验高空飞行,每小时百公里速度就已经非常不错了。
主要是使用个人飞行装置,可以让人飞到高空,俯瞰壮阔的山川河流,以上帝的视角来观察我们这片土地。
所有材料都找齐了,然后就是进行设计,他采用的是全覆盖式设计,也就是说,整个人都是包裹在这套装置里面。
头部会有安全头盔,脑波控制系统就在安全头盔里面,头盔将整个头部包裹住,不仅可以隔绝高空风力,而且还能提供信息展示,甚至能够提供超视距支持。
人在几百米的高空,其实看不清下面的东西,人类的视觉能力比鸟类和昆虫差多了,如果不提供额外的超视距支持,乐趣就要少很多。
而且眼球控制模块,也是内置在里面,可以根据使用者的眼球动作,进一步了解使用者的意图。
然后就是身体包裹装置,整体呈现柔性状态,看上去和普通的布料没什么区别,实际上区别很大。
一是这种飞行服更加隔绝空气,低空飞行感受不到,高空飞行如果不隔绝空气,很容易出事故,这是基本要求。
二是具有电感控制特性,别看一般状态是柔性的,只要通过特殊的电流型号,可以让原本柔性的布料变得坚硬起来,且具有控制弯曲能力,而且还是局部控制。
这么做的目的,就是帮助使用者在高空实现姿态调整,别看人类在地面非常灵活,如果放在高空,人的身体会显得非常僵硬。
如果没有智能辅助调整姿态的方法,人也就两只手能够动一动,身体其他部位很难动得起来,如果乱借力,更容易出问题。
而且人体长时间在高空状态下,血液流动紊乱,会造成腿部麻木,给降落带来严重的安全隐患。
三是实现更精准更灵活地飞行控制,飞行控制不仅仅只是翅膀在执行,有时候需要进行腿部动作配合。
人在高空中,腰部以下会显得很僵硬,特别是初次飞行的人,更加显得僵硬,这时候通过飞行服,协助调整姿态,更好实现飞行控制。
飞行服分成两层,很多装置都放在两层之间,例如以防万一的迅速充气装置,如果紧急迫降,减少人体受到的伤害。
当然,最主要还是依靠外部的降落伞,只是低空飞行的时候,降落伞有时候发挥不出作用,伞还没有打开,人就着地了。
除此之外,储能装置在这里面,电池是分散布局模式,主要放置在不影响人体姿态的位置,例如腋下、腿部非关节外侧。
至于其他芯片等控制装置,采用的是同样的办法,尽量做到使用者穿上后,对这些设备无感知,增加使用体验。
不过按照他的这些想法做出来之后,还是觉得体验感较差,这些装置在特殊姿态下,会让人不舒服。
测试之后,他直接推翻了自己的想法,打算对部分硬件进行更改,例如电池也不打算采用他给寰宇集团的铝空气电池了。
而是准备采用特殊的柔性电池,这种电池非常柔软,特征表现就像布料,内置在飞行服里面,使用者真的毫无察觉。
就连芯片他都不满足于现在的技术,也准备采用柔性芯片技术,同样外部特征表现像是布料,体验感超出一大截。
除此之外,还有导线、电子元器件等等,都准备采用柔性技术,总之要让使用者穿上,感觉不到这些硬件设备。
经过这么调整技术路线,诞生的黑科技就更多了,柔性芯片、电视和电子元器件等等,拿到这个时代,绝对是妥妥的黑科技产品。
调整之后,叶子书在虚拟实验室亲自体验了一番,终于露出了满意的笑容,穿上这套个人飞行装置,人仿佛就成了空中精灵。
开始他还不是很适应,但是试了几次之后,就逐渐变得随心所欲,使用时间越长,使用这套装置执行高空飞行越是得心应手。
三套飞行装置,他在设计的时候,尽量做到通用,这样可以减少生产成本,不过最后通过使用感受,将模仿飞鸟的个人飞行器给去掉了。
然后考虑再三,决定将蝴蝶飞行装置也去掉了,因为他感觉蜻蜓飞行服已经足够满足要求了,虽然噪音稍微大了一些,但是还可以忍受。
地面人员是听不到高空飞行的噪音,而高空飞行的人,是全副武装状态,也听不到外面翅膀扇动的声音,因此噪音并不是难以忍受的缺点。
原本三套飞行装置,只保留了一套,生产的时候就不用配备多种设备和产线,成本也能大幅节约,对商业化更加有利。
不过三套个人飞行装置,他都给了麒麟基础工业集团,技术既然拿出来了,也不可能收回去,交给麒麟基础工业集团,也许有其他作用。
这次也没有将整个生产链条分开,打算全部由麒麟基础工业集团负责研发和生产,因为这里面的很多技术,其他企业也没有优势。
例如柔性芯片,虽然也是芯片,但是和传统的芯片有着天壤之别,技术上根本就不通用,给了玄武科技公司和青龙科技公司,也不会有太大的优势。
和麒麟基础工业集团负责人沟通的时候,双方觉得全国需求量应该在10万套左右,主要用于各个旅游景点的体验活动。
虽然使用了很多新的技术,但是成本并不算特别高,如果按照生产10万套来计算的话,平均每套的成本大概为30万元。
贵的不是研发成本和材料生产成本,而是产业链构建成本,不管生产多少套,各种设备都是不能少的。
至于能不能赚回来,他并不担心,这样堪称黑科技的装置,1000元体验一个小时绝对属于物超所值。
每套装置使用300个小时,就能赚回成本,剩下的就是净赚,而他设计的使用寿命高达2万个小时,绝对属于爆赚。
等他将这些技术资料交给麒麟基础工业集团的时候,时间已经来到了三月底,花费了20多天的时间,才弄完。
经过这段时间查看的资料和研究心得,他发现仿生领域的研究非常有意思,准备接下来重点研究,至少做好足够多的知识储备。
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