仿生扑翼飞行的降阶建模与实时飞控——“探海问天”系列学术讲座第二期开讲

8月17日，“探海问天”系列学术讲座第二期——“仿生扑翼飞行的降阶建模与实时飞控”在浙江大学特种装备楼顺利举行。应浙江大学特种控制阀研究团队邀请，香港科技大学（广州）助理教授范小舟作仿生扑翼飞行器专题报告，围绕仿生扑翼飞行器的基本原理、研究方法及面临的关键问题，分享其团队在扑翼机器人、复杂气流环境飞行等方面的研究进展。特种控制阀研究团队相关师生参加讲座并开展交流。

讲座中，范小舟老师首先介绍了仿生扑翼飞行器的研究意义。当前，多旋翼无人机已在多个领域得到广泛应用，但在城市快递等应用场景中，旋翼飞行器在安全性和稳定性方面仍面临一定挑战。相比之下，扑翼飞行器具有较好的抗干扰能力，在复杂环境飞行等方面展现出潜在应用价值。范小舟老师指出，尽管鸟类、蝙蝠等飞行生物经过长期演化形成了高效的扑翼飞行能力，但人类飞行器仍以旋翼和固定翼为主，其重要原因在于扑翼飞行涉及高度复杂的非定常流动与多自由度运动，需要融合生物学、流体力学、结构设计和飞行控制等多学科知识开展研究。

围绕自然界飞行生物的高效飞行机理，范小舟老师系统介绍了团队在动物飞行核心机理数学降阶模型、多代仿生扑翼机器人设计以及受动物启发的喷气推进等方面的研究进展。同时，结合其在加州理工学院期间的研究工作，分享了固定翼无人机在强阵风环境下自主飞行方面的探索，包括多孔探针研发、风洞测试平台搭建，以及基于数据驱动方法的飞行控制算法和流场测量技术等，为复杂气流环境下飞行器的感知、建模与控制研究提供了新的思路。

交流环节中，团队师生围绕仿生扑翼飞行器的发展历程、运动自由度、飞行控制及降阶建模等问题与范小舟老师展开深入讨论。针对扑翼飞行器的发展，范小舟老师介绍了美国发明家Andrew Kinkade于2001年设计的“Kestrel”扑翼飞行器，并分享了其于2018年对该飞行器进行复现和制作的经历。经过多年发展，仿生扑翼飞行器的运动自由度已由早期的单一自由度逐步向多自由度发展，也推动了飞行控制算法等相关研究的不断进步。

针对将机翼物理模型进行切片并通过实验获取受力数据、进而构建飞行控制降阶模型的方法，团队师生进一步提出能否结合CFD数据，引入飞行器周围流场信息构建更加完整的降阶模型，并就相关问题与范小舟老师进行了深入交流。此外，师生还围绕科研学习经历以及香港科技大学（广州）的运行管理模式等方面进行了交流。

本次学术讲座拓展了团队师生对仿生扑翼飞行器及复杂环境飞行研究的认识，为跨学科开展飞行器建模、流场感知与智能控制等相关研究提供了有益启发。讲座结束后，范小舟老师与特种控制阀研究团队钱锦远老师及团队师生合影留念。