折叠纸飞机的方式可以决定它的飞行速度或距离。许多人通过试错，或许还有一点点好运，才找到了最佳设计。纸飞机的模型可以模仿真实飞机的结构，或者像飞镖一样。但对于瑞士洛桑联邦理工学院 (EPFL) 的工程师来说，这个问题可不是闹着玩的。
本周发表在《Scientific Reports》上的一篇新论文提出了一种严谨的技术方法，用于测试折叠几何形状如何影响这些精美飞行器的轨迹和行为。
“尽管它们表面上看起来只是一个简单的‘玩具’，但它们表现出复杂的空气动力学行为，而这些行为通常被忽视，”作者写道。“发射后，可变形纸结构与周围流体（空气）之间会发生复杂的物理相互作用，从而导致特定的飞行行为。”
为了剖析折叠模式与飞行之间的关系，该团队开发了 一个机器人系统，该系统能够制造、测试、分析和 模拟 纸飞机的飞行行为。这款机器人纸飞机设计师（实际上是一个带有硅胶夹的机械臂）可以在没有人为干预的情况下完成整个过程。
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在本次实验中，机器人手臂制作并发射了 500 多架具有 50 种不同设计的纸飞机。然后，它利用摄像机记录的飞行视频来获取每种设计的飞行距离和飞行特性数据。
在研究过程中，尽管纸飞机的飞行并不总是相同的，但研究人员发现，不同的形状可以 归类为三种广泛的“行为组”。有些设计会沿俯冲路径飞行，顾名思义，这意味着在撞击地面之前飞行距离很短。有些则采用滑翔方式，以稳定且相对可控的速度下降，飞行距离比俯冲长。第三种是恢复滑翔，纸飞机稳定下降，然后水平飞行，并保持在地面以上一定高度。
“利用机器人装置精确自动化的特性，可以进行大规模实验以优化设计，”研究人员指出。“我们提出的机器人设计师可以增进我们对可能高度概率化且否则难以观察到任何趋势的设计问题的理解和探索。”
当他们说这个问题是概率性的时候，他们指的是每次设计迭代在不同发射时其飞行都会有所不同。换句话说，即使你每次都以相同的方式折叠纸飞机，也不能保证它的飞行方式会完全相同。这一见解也适用于小型飞行器多变的飞行轨迹。“开发这些模型可以用于加速现实世界中的机器人设计优化——识别能飞出给定距离的机翼形状，”他们写道。
