微型飞行器专利技术管窥：能够从手掌上起飞，能够摄食苍蝇和苹果获取能量的小飞机

2006年8月6日23:2:46

魏衍亮

国家知识产权局

【摘要】微型飞行器专利技术管窥：能够从手掌上起飞，能够摄食苍蝇和苹果获取能量的小飞机。随着微型飞行器在第五次中东战争、两次海湾战争中得到初步的实战考验，国外机构陆续设计了大量的微型飞行器。例如，俄罗斯中央科学研究院发明了一种仅约400克重的微型飞机，它能监视全球目标，用电子眼迅速甄别恐怖份子。

    一、国外动态

    随着微型飞行器在第五次中东战争、两次海湾战争中得到初步的实战考验，国外机构陆续设计了大量的微型飞行器。例如，俄罗斯中央科学研究院发明了一种仅约400克重的微型飞机，它能监视全球目标，用电子眼迅速甄别恐怖份子。美国US2003192985号专利文献公开了一种无人驾驶的小型侦察机。除了可折叠的机翼，飞机其他部件全部隐藏在机身内。机翼折叠后，整个飞机可以用单兵睡袋装运。它的机体用纤维制造，内置的小型燃烧引擎可以排放冷却后的废气，这使它容易逃避雷达的跟踪，尤其适合战场侦察。日本立邦电子公司的JP9138098号专利文献公开了一种航空母机携带的微型战斗机。临近战斗空域后，母机释放无人驾驶的小飞机，然后逃离危险空域。小飞机按照预定路线进入危险空域，以主动或者被动方式捕捉敌方空中目标，自动发射随身携带的导弹予以攻击。完成战斗任务后或者届满一定时间后，小飞机返回母机，被航空母机回收。

    国外军事机构已经开发出飞鸟、苍蝇、蚊子状的垂直起降微型飞机，有些产品甚至不超过一厘米长。美国科学家还设计了用人造肌肉带动机翼的扑翼式微型飞机。英国科学家则制造了一种使用生物燃料电池的机器人。它可以摄食苍蝇、苹果等食物，通过生物降解反应获取自身行走、捕食等所需的能量。在西方某些军事机构的实验室里，使用生物燃料电池的微型飞行器也许已经试飞成功。这几种具有重大军事价值的科技成果目前在公开的专利数据库中很难被检索到，但是这并不妨碍它们获得技术秘密、国防专利等其他知识产权的保护。上述仿生微型飞机可以在谍报、战场侦察、战斗中发挥作用。例如，它可以潜入特定场所、设施并长期潜伏下来，被激活后，它可以提供全球定位、图像摄录等服务。战时，这种飞行器可以像鸟群那样飞临敌方军事目标，利用共享数据链和精确制导系统实施对敌攻击。当然，它还可用于保安、通信、特种运输等民用领域。例如，它可以跟踪儿童，并驻留在楼房、树木上监视儿童的行踪。遇到拐骗、绑架事件，微型飞机将迅速为儿童呼救，甚至跟踪、攻击嫌疑犯。

    实际上，雷达、电池、通讯、发动机等领域的核心技术发展也影响着微型飞行器的产业化进程。例如，捷克ERA公司设计的维拉雷达是隐形飞机的天敌。维拉系统所使用的无源雷达探测技术在很多小型战斗机上得到了应用。ERA公司保护这项技术的专利文献主要有CZ11990U、EP0853767、CZ9602282等。日本东芝公司的超小型燃料电池已经问世，它可望在很多微型飞机上得到应用。涉及燃料电池技术的全球专利文献数以百计。此外，WO2004060743、US2004245393号文献涉及用于微型飞行器的可折叠机翼。US2004250545号文献涉及一种微型能量供给装置。US6712312号文献涉及一种无人驾驶微型侦察机。RU2232104号文献涉及一种便携式自主导航微型侦察机。KR2003083967号文献涉及一种具有特殊推进装置的微型飞机。国外机构公布的这些专利文献对于发展微型飞行器也有参考价值。

    二、国内动态

    我国已经制造出数十个型号的微型飞行器，其总体技术水平超过绝大多数发达国家。从我国国家知识产权局公开的专利文献看，我国的科研布局有如下特点：

    第一，国内机构已经在从事仿生微型飞行器的设计。例如，东南大学的CN03112944.7号文献涉及一种微型飞行器的仿生电磁驱动扑翼装置。它能应用于像鸟那样扑翼飞行的微型航空器。中国航天科技集团公司第十一研究院的CN200510082927.5号文献涉及一种用于微型飞行器的仿生拍翼方法。它能提高飞鸟式微型航空器的升空、飞行效率，还能提高飞行的稳定性。施仲伟的CN200410059652.9号文献涉及一种偶距动框架式双层扑翼飞行器。此外，南京航空航天大学也在扑翼式微型飞行器设计上取得了重大技术突破。

    第二，国内已经有从事微型飞行器系统化开发的科研团队。例如，近两年来，周兆英等人率领的清华大学科研团队陆续公开了多篇相关专利文献。这些文献显示，他们已经在对微型飞行器进行系统化的设计。例如，CN200410008742.5号文献公开了一种微型飞行器。它将传统飞机的机身和机翼融为一体，形成一个整体成形的机体，机体不仅产生升力，同时提供任务载荷空间。这种设计不仅在允许的外形尺寸限制下得到了尽量大的机翼面积，保证能够有效的产生足够的升力，而且体积容量积也较大，有利于安排各种机载设备。CN200410004523.X号文献涉及一种应用于微型飞行器的多址数字通信方法及其系统。它能构建数据链系统，让微型飞行器机群共享彼此的数据库，提高协同行动的速度和精度。在大规模集群作战中，这种数据链系统能够对敌方机群、炮群、坦克群、防御阵地等形成强大的协同攻击效果。CN200410068914.8号文献涉及一种微型飞行器机载微型高度计。CN200410003449.X号文献涉及一种用于微型飞行器的数据记录仪。CN200410003447.0号文献涉及一种用于微型飞行器的微型低速空速计。这三篇文献记载的技术也属于制造微型飞行器系统的必要技术。此外，CN200410003448.5号文献涉及一种用于微型飞行器的微功耗图像传输系统。它能连续拍摄、存储、分析视频数据，完成对地军事侦察任务，还可以监视人群，利用脸部识别、姿态识别、行为识别等现有技术来甄别、跟踪特定人员。它对于保护重要人物、设施的安全，打击恐怖组织等犯罪团伙有重要价值。

    从科研实力看，南京航空航天大学的微型飞行器科研团队不逊于清华大学。1998年，南京航空航天大学研制并试飞成功了中国第一架微型飞行器，近年来又研制出35厘米以下，甚至15厘米以下的微型飞行器数十种，尤其在仿生扑翼微型飞机研究上取得了重大突破。该校研制的一些微型飞机已能够在人的手掌上升降，其携带的微型设备也越来越多、越来越复杂。不过，其技术成果可能主要寻求技术秘密、国防专利等知识产权保护。在公开的专利数据库中，该校发表的相关专利申请不多。

    第三，国内外很多发明人已经就多种微型飞行器部署发明专利，不过尚未开展系统化设计，更没有从事产业化开发。这类专利文献分布在各个领域，但是每个申请人公开的文献一般不超过一篇。例如，CN200510011159.4号文献涉及一种超小型飞行器。它具有前飞、后飞、空中悬停、左右转向和高速升降等功能，在发动机熄火后可实现软着陆。它可在田野、道路、房顶及船只上起降，适合海上登陆、空中巡逻、野外考察、观光旅游、空中拍摄、出行代步等用途。CN200410060895.4号文献涉及一种电动微型无人机。它方便携带和发射，能配合作战小组实施侦察和突击操作。它在150-200米高度飞行时，地面人员凭听觉无法察觉，尤其适合进行空中侦察。CN99103819.3号文献涉及一种微型无人驾驶的飞机探空系统。它用GPS导航，还能采集风速、气压、温度、湿度等数据。CN200410070186.4号文献涉及一种气象领域的微型无人驾驶飞机，它既可用作人工影响天气的碘化银播撒工具，又可用作天气探测仪器。此外，CN96104412.8号文献涉及一种涡轮式太阳能发动机、CN94209702.5号文献涉及一种太阳能无人驾驶勘测飞机。这些专利文献对于发展太阳能微型飞行器也有借鉴价值。