Исследовательская группа из Сингапура, Австралии, Китая и Тайваня разработала 26-граммовый орнитоптер (самолет с машущим крылом), который может парить, метаться, планировать, тормозить и нырять так же, как и Swift, что делает его более универсальным, безопасным и бесшумным, чем существующий квадрокоптер. дроны.
При весе, эквивалентном двум столовым ложкам муки, беспилотный летательный аппарат с машущими крыльями был оптимизирован для полетов в загроможденных местах рядом с людьми, с возможностью скользить, зависать на очень малой мощности и быстро останавливаться на высоких скоростях, избегая столкновений – все, что нужно квадрокоптеры не могут.
Ученый-исследователь Национального университета Сингапура д-р Яо-Вей Чин, который руководил проектом, опубликованным сегодня в Science Robotics, говорит, что команда разработала беспилотный летательный аппарат с машущими крыльями, похожий по размеру на стремительного или большого мотылька, который может выполнять агрессивную птицу. летные маневры.
«В отличие от обычных квадрокоптеров, которые довольно навязчивы и не очень маневренны, дроны, созданные на основе биологических методов, могут быть очень успешно использованы в различных средах», – говорит доктор Чин.
Приложения для наблюдения понятны, но новые применения включают опыление домашних вертикальных ферм без повреждения густой растительности, в отличие от роторных квадрокоптеров, лезвия которых опасны для измельчения урожая.
Благодаря своей устойчивости при сильном ветре дрон-орнитоптер также может использоваться для отгонки птиц из аэропортов, что снижает риск их попадания в реактивные двигатели.
Аэрокосмический инженер Университета Южной Австралии (UniSA), профессор Яван Чал, говорит, что копирование дизайна птиц, таких как стрижи, является лишь одной стратегией улучшения летных характеристик беспилотных летательных аппаратов с машущими крыльями.
"Существуют орнитоптеры, которые могут летать вперед и назад, а также кружить и планировать, но до сих пор они не могли парить или подниматься. Мы преодолели эти проблемы с помощью нашего прототипа, достигнув той же тяги, создаваемой винтом », – говорит д-р Чал.
«Тройная роль хлопающих крыльев для движения, подъемной силы и сопротивления позволяет нам воспроизвести модели полета агрессивных птиц с помощью простого управления хвостом. По сути, дрон-орнитоптер представляет собой комбинацию параплана, самолета и вертолета."
В настоящее время нет коммерческих орнитоптеров, используемых для наблюдения, но это может измениться с последним прорывом, утверждают исследователи.
За счет улучшения конструкции, так что орнитоптеры теперь могут производить достаточную тягу, чтобы парить и нести камеру и сопутствующую электронику, беспилотный летательный аппарат с машущим крылом можно использовать для мониторинга толпы и движения, сбора информации и изучения лесов и дикой природы.
«Легкий вес и медленно бьющиеся крылья орнитоптера представляют меньшую опасность для населения, чем дроны с квадрокоптерами, в случае аварии, и при достаточной тяге и мощности батареи он может быть модифицирован для перевозки различной полезной нагрузки в зависимости от того, что требуется», – Чин говорит.
Одна область, требующая дополнительных исследований, – это то, как птицы будут реагировать на механический летающий объект, напоминающий их по размеру и форме. Маленьких домашних птиц беспилотники легко напугать, но известно, что большие стаи и гораздо более крупные птицы нападают на орнитоптеров.
И хотя биоиндуцированный прорыв впечатляет, мы очень далеки от того, чтобы повторить биологический полет, – говорит доктор Чин.
"Несмотря на то, что орнитоптеры наиболее близки к биологическому полету с помощью движущей силы взмахов крыльев, птицы и насекомые обладают множеством наборов мускулов, которые позволяют им летать невероятно быстро, складывать крылья, вертеться, открывать прорези для перьев и экономить энергию.
"Их маневренность крыльев позволяет им поворачивать свое тело в воздухе, при этом взмахивая руками с разной скоростью и под разными углами.
«Обыкновенные стрижи могут двигаться с максимальной скоростью 31 метр в секунду, что эквивалентно 112 километрам в час или 90 миль в час.
«В лучшем случае, я бы сказал, что мы воспроизводим 10 процентов биологического полета», – говорит он.