西工大仿鸟扑翼机器人 NPU-Sparrow：翼尾协同兼顾巡航效率与机动

2026年10月3日，西北工业大学航空学院通报，宋笔锋教授团队在仿鸟扑翼飞行器翼尾协同研究上取得进展：提出将尾翼面积调节与扑动翼安装角控制相结合的方案，研制微型扑翼机器人 NPU-Sparrow，并在室外飞行中验证了巡航效率与机动能力的兼顾。相关论文以 “Wing-tail coordination balances efficient cruising and maneuvering flight in an avian-inspired flapping robot” 为题，发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。第一作者为航空学院博士生曹嘉宁，通讯作者为博士后陈昂。[1]

鸟类高速巡航时常收拢尾羽减阻，低速机动时再展开尾羽，配合机翼调节气动力与姿态。微型扑翼机器人重量和作动能力有限，若直接复制鸟类复杂的翼尾运动，机构会变重、控制变难，还可能削弱柔性机翼靠被动变形产生升力和推力的能力。团队因此把尾翼面积与机翼安装角定为核心调节变量，用尽量简洁的机构去实现关键气动功能。[1]

NPU-Sparrow 起飞重量约 90 克、翼展约 45 厘米。仿生尾翼由五片羽片组成，单个舵机经连杆驱动展开与收拢；左右机翼各由独立舵机调安装角——对称调节可辅助改变升力与俯仰力矩，差动调节则产生滚转力矩。三个控制自由度下，样机既能做尾翼展缩与机翼姿态协同，又保留了柔性扑动翼的被动变形。[1]

风洞测量与气动建模显示，巡航时产生向下气动力的尾翼，并非在所有状态下作用相同：小迎角巡航时提供配平所需的抬头力矩，所选布局具有纵向静稳定性；在该团队测试条件下，整机迎角超过约 13° 时，展开的尾翼转而产生向上升力，与扑动翼共同承担载荷。配合机翼安装角调节，同一尾翼可从巡航时的稳定面，切换为大迎角机动时的辅助升力面。[1]

室外飞行里，与尾翼固定在中等面积的基准构型相比，主动展缩尾翼把平飞速度范围拓展到 4.5–13.2 米/秒，速度包线宽度增加 22.5%；在高于 7 米/秒的已测速度下，功率需求低于基准构型。稳态转弯半径减小 20.4%，并能完成筋斗、桶滚等机动，桶滚过程中经滤波的峰值滚转角速度达到 375 度/秒。[1]

说明：以上据西工大航空学院通报与论文信息转述；样机指标、风洞条件与飞行结果以论文及学校后续说明为准。

来源

[1] 航空学院宋笔锋教授团队在仿鸟飞行器翼尾协同研究领域取得新突破，西北工业大学，2026年10月3日（核对于2026-10-27）。论文 DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-026-78005-x

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