更新时间：2024-07-06 23:30
扑翼是一种模仿鸟类和昆虫飞行， 基于仿生学原理设计制造的新型飞行器类型的重要结构。与固定翼和旋翼相比，扑翼的主要特点是将举升、悬停和推进功能集于一个扑翼系统，可以用很小的能量进行长距离飞行，同时，具有较强的机动性。
该类飞行器若研制成功，那么与固定翼和旋翼飞行相比，它便具有独特的优点：如原地或小场地起飞，极好的飞行机动性和空中悬停性能以及飞行费用低廉，它将举升、悬停和推进功能集于一扑翼系统，可以用很小的能量进行长距离飞行，因此更适合在长时间无能源补充及远距离条件下执行任务。自然界的飞行生物无一例外地采用扑翼飞行方式，这也给了我们一个启迪，同时根据仿生学和空气动力学研究结果可以预见，在翼展小于15cm时，扑翼飞行比固定翼和旋翼飞行更具有优势，微型仿生扑翼飞行器也必将在该研究领域占据主导地位。
生物飞行能力和技巧的多样性多半来源于他们翅膀的多样性和微妙复杂的翅膀运动模式。鸟类和昆虫的飞行表明，仿生扑翼飞行器在低速飞行时所需的功率要比普通飞机小的多，并且具有优异的垂直起落能力，但要真正实现像鸟类翅膀那样的复杂运动模式，或是像蜻蜒等昆虫那样高频扑翅运动非常困难，设计仿生扑翼飞行器所遇到的控制技术、材料和结构方面等问题仍是一难题，但将这种概念用机械装置去实现，本身并不是决定性的，关键是在于人类要去不断的尝试。
仿生扑翼飞行器通常具有尺寸适中、便于携带、飞行灵活、隐蔽性好等特点，因此在民用和国防领域有十分重要而广泛的应用，并能完成许多其他飞行器所无法执行的任务。它可以进行生化探测与环境监测，进入生化禁区执行任务；可以对森林、草原和农田上的火灾、虫灾及空气污染等生态环境进行实时监测；可以进入人员不易进入地区，如地势险要战地，失火或出事故建筑物中等；特别在军事上，仿生扑翼飞行器可用于战场侦察、巡逻、突袭、信号干扰及进行城市作战等。
众所周知，早在中国西汉时代就曾有人来模仿鸟的飞行，世界上第一架按技术规程设计的扑翼机图纸出自著名画家达芬奇之手，它是根据鸟类飞行机理进行设计的，至今仍完好地保存在博物馆内。但过了300多年后，科学家们才重新开始考虑扑翼机，并把它作为一种飞行器来研究。在19世纪中期，由考夫曼、英国人哈尔格莱夫和德国人李林塔尔对扑翼机理论所作的研究及实践成为扑翼发展史上重要的里程碑。
20世纪初，俄罗斯科学家和设计师们在这一领域内取得了重大突破，但鉴于知识背景，当时的扑翼飞行器也不能算理想的飞行器。一系列的失败迫使科学家们重新进行计算设计，通过试飞实践和所积累的理论资料，科学家们看到了许多问题，如：机翼煽动时效果不明显，并未产生理想的升力和推力。另外，关键一点是科学家们认识到之前那些仅靠人体自身肌肉的力量来驱动的扑翼飞行器是无法实现持续飞行的。由此至20世纪中后期，人类历经艰辛才发明了扑翼滑翔飞行器和动力扑翼飞行器。前者仍由人发出功率，故不能独立起飞，只有获得必要的高度才能滑翔飞行，在无上升气流情况下，要靠驾驶员人力煽动机翼，以减缓某一时刻的下降速度：后者当时则利用了发动机来完全或部分取代人力。在1986年，美国人波拉·麦克里迪在动力扑翼飞行器上取得过一定成绩，但须要加装大传动比的减速器才能使发动机满足扑翼工作要求，相比之下，蒸汽发动机、电动机等更适合扑翼飞行器使用。
从微型扑翼飞行器的概念提出以来，比较大型的扑翼机及其有关空气动力学方面的研究逐渐成为各大研究机构的研究热点。由于微扑翼机的种种优良性能和使用价值，在 DARPA 的资助下一些国外的研究机构，近年来对于其有关的研究取得了一定意义上的成果。美国在这方面的研究总体上处于世界比较领先的水平。较典型的微型扑翼飞行器有加利福尼亚理工学院研制的“Microbat”和斯坦福研究中心（SRI）研制的“Mentor”。其次还有美国乔治亚理工学院的“Entomopter”微型扑翼飞行器、荷兰Delft 大学的“Delfly”微型扑翼飞行器和以色列航空工业公司的“机械蝴蝶”等。
(1) Microbat 微型扑翼飞行器：加州理工学院与 Aero Vironment 公司等单位共同研制的“Microbat”微型扑翼飞行器是最早的电动微型扑翼飞行器，它是一种仿生飞行方式的微型扑翼飞行器，它机翼的形状是模仿昆虫的翅膀，用微型机电系统 MEMS（Micro Electro Mechanical System）技术加工制作成的。它通过微传动机构将微电机的能量转变为扑翼机构的扑动，从而产生升力与推力并克服自身重力与阻力飞行。该机有四种不同的原理样机，首架持续飞行了 9s；第二架以可充式镍电池为动力源，持续飞行了 22s；第三架原型机增加了无线电遥控设备，持续飞行了 6min17s；通过进一步的改进，第四架原型机巡航时间达到了 22min45s。“Microbat”翼展只有 23cm，重仅 14g，扑翼频率为 20Hz 左右，该飞行器可携带一台微型摄像机。
(2) Mentor 微型扑翼飞行器：“Mentor” 微型扑翼飞行器是由多伦多大学和美国斯坦福研究中心（SRI）合作研究的，它的最大翼展在 15cm 左右，重约 50g,它有四片机翼，机翼由一种电致伸缩的聚合物人造肌肉 EPAM（Electrostrictive PolymerActuated Muscle）驱动。
(3) Entomopter 微型扑翼飞行器：“Entomopter” 微型扑翼飞行器是由美国乔治亚理工学院（GTRI）、英国剑桥大学和 ETS 实验室共同研制的，重 50g，有效载荷 10g，它的动力装置是基于一种往复式化学肌肉 RCM（Reciprocating Chemical Muscle）技术的微型仿生扑翼飞行器，往复式化学肌肉主要的特点是结构紧凑，能量转换效率高。该飞行器的机翼类似于蝴蝶的翅膀，其尾部装有天线用于增加平衡；腿 以使其着地和移动，还可存放飞行所需的燃料。它的翼展为 10in，翅膀扑动频率为 10Hz，机翼的扑动是自主、均衡、不受控制的，可实现悬停。
(4) Delfly 微型扑翼飞行器：荷兰的 Delft 大学研制的“Delfly” 微型扑翼飞行器，它的外观看起来像一只大蜻蜓，其机翼由两对翅膀组合而成，其质量为17g，具有X翼结构和V型尾翼，可以自由越过障碍物并进行慢飞，它的翼展35cm，根弦12cm。它的动力装置是 3.7V 的锂电池，以 1.8m/s 的速度飞行了 12min。
(5) “机械蝴蝶”：“机械蝴蝶”由以色列航空工业公司的微型机器人实验室研制而成，它是一款新型机器昆虫，“机械蝴蝶”翼展 20cm，重 12g，它的机载设备有发动机、传感器、通讯系统及转向系统，它可以模拟蝴蝶上下拍动翅膀推动其前进。
与国外相比，国内在仿生微型扑翼飞行器的研究方面起步较晚。由于微型扑翼飞行器应用前景广泛、使用价值高，微型扑翼飞行器的研究在国内也成为了热门话题。在国内，主要有西北工业大学、南京航空航天大学、北京航空航天大学、清华大学等机构正在进行有关仿生微型扑翼飞行器方面的研究，虽然取得了一些成果，但与国外相比还是有一定的差距。
由南京航空航天大学昂海松指导，设计制作的“黄莺”微小型可控扑翼飞行器，翼展为 24cm，重量为 38g，能在空中飞行 6min，飞行高度可达 50m，可遥控飞行的航程达 2000m，由自行研制的重量不到 1g 的超微型无芯舵机控制。具有噪声小、飞行稳定、控制灵活等优点。
西北工业大学的方宗德等人，以鸟类的飞行参数为基础进行统计分析，拟合出了仿鸟扑翼飞行的公式，并根据这些公式对仿生微扑翼飞行进行了初步设计，最后制作出了仿鸟微扑翼飞行器样机，全机重约 16.5g，翼展 230mm，扑翼频率 10.5Hz，可自由飞行 15～21s。该机的驱动机构采用的是聚合物锂电池和微型直流电动机驱动，它的机架采用的是碳纤维，机翼采用的是聚酯薄膜柔性机翼。
西北工业大学的高广林等人研制的 ASN－211 自主飞行微型扑翼飞行器，全机仅重 220g，翼展为 600mm，最大飞行速度可达 6m/s-10m/s，飞行高度达 20m-200m。它的驱动方式采用的是电池供电，该机实现了一定量的负载，在它的机腹下方载有微型摄影机。该飞行器主要用于侦察，在同类型的研究中，ASN－211 处于比较领先的水平，已经实现了自主起飞、自主航行，具有较强的抗风能力，并且已经完成了搜救登山遇险者的工作、城市交通执勤管理工作和机场驱鸟等任务。
总的来说，国内在研究微型扑翼飞行器方面主要存在着续航时间短（如“黄莺”）或体积相对较大（如“ASN－211”）等方面的问题。“ASN－211”虽然完成了许多任务，但是因为其体积相对较大，用于军事方面目标较为明显。如何微小化，以及利用较少的动力提供较大的升力显得尤为重要。