如鸟类般扇动翅膀飞翔，是人类航空史的开端和初心。近日，北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院新概念飞行器团队自主研制与试验的“双关节大鸟型扑翼飞行器”创造了新的世界纪录——扑翼式无人机单次充电飞行时间最长飞行器续航时间达到1小时31分04秒98。

扑翼飞行机理复杂，控制困难，对机械系统要求高。因此，长期以来，固定翼与直升机是主流的航空运输平台。历经百余年的发展，近年来，研究人员发现，即便是最先进的飞行器，在很多方面仍与自然界的鸟类、昆虫等飞行生物相差甚远，扑翼研究成为一项研究热点。

扑翼飞行器在军事侦察、火星探测、机场驱鸟、临近空间飞行器等领域被认为具有重要应用前景。但在此前，扑翼飞行器飞行时间普遍较短，大多只能达到半小时左右，显著落后于常规布局的其他类型飞行器，实际应用价值不高。在对国际上现存人造扑翼飞行器进行充分调研后，吉尼斯纪录机构认为，如果挑战者扑翼飞行器可以飞行1个小时，将对现存扑翼飞行器形成绝对续航优势，并具有较好的实际应用前景，因此将续航1个小时作为扑翼首个航时纪录的立项指标，并将纪录名称确定为“扑翼式无人机单次充电飞行时间最长”。扑翼设计既包含传统飞机几何参数，又包含多自由度柔性、运动参数，设计维度复杂，并且具有周期本质非定常矢量特征，飞推控一体化难以解耦，无法应用已有飞行器设计理论，为此，北航新概念飞行器团队首创了“扑翼推进波”理论，将周期扑翼运动构建为时均解析波动输运模型，打通由扑翼复杂参数快速评估气动性能的理论通道，进而攻破扑翼正向优化设计难题。本次申请航时纪录的“双关节大鸟型扑翼飞行器”，其理论飞行效率超过大部分固定翼飞机。新概念飞行器团队由北航焦宗夏教授、赵龙飞副研究员牵头，团队已在扑翼领域深耕近10年。在扑翼飞行器研究中，该团队还充分尊重和调动学生的积极性与创造性。飞行器研制团队学生包含博士生、硕士生与本科生共12人，带动了多项硕博士课题，本科生的创造性中间成果多次获得科技竞赛奖项。