Учени гледат към птиците, за да създадат дронове, които не се плашат от силен вятър
Един от големите проблеми пред съвременните дронове остава силният и променлив вятър. Докато при спокойно време малките безпилотни летателни апарати могат да изпълняват задачи сравнително прецизно, поривите на вятъра и турбулентността често ги принуждават да кацат. Учени от Университета RMIT в Австралия и Университета в Бристол във Великобритания смятат, че решението може да се крие не в по-мощни двигатели, а в природата – по-точно в начина, по който птицата керкенез успява да „виси“ във въздуха дори при нестабилни въздушни течения.
Птицата е изключително интересен модел за инженерите, защото демонстрира вид стабилност, която днешните дронове все още не могат да постигнат. При малките летателни апарати вертикалните пориви на вятъра могат рязко да променят подемната сила, понякога десетки пъти в зависимост от формата и размера на крилото. Това е особено сериозен проблем на малка височина, където работят повечето дронове – при доставки, наблюдение, инспекции, земеделски дейности или спасителни операции. С очакваното увеличаване на екстремните метеорологични явления този проблем вероятно ще става още по-важен.
За да разберат как птицата се справя с подобни условия, учените са използвали заснемане на движението в аеродинамична тръба. Така те са успели да проследят с висока точност реакциите на керкенеза при реалистична турбулентност. Оказва се, че тя използва 22 степени на свобода при полет, докато типичният дрон разполага с едва четири. Освен това масата на птицата е концентрирана основно в торса, което ѝ позволява да реагира на пориви на вятъра приблизително два пъти по-бързо от дрон със сходни размери. Крилата, опашката, ставите и гъвкавите пера работят едновременно като сложна система за стабилизация, която постоянно настройва положението на тялото спрямо въздушния поток.
Изследователите не са се ограничили само с наблюдение. Те са създали роботизирано копие на птица, изградено на базата на компютърна томография на реални екземпляри. Роботът възпроизвежда движенията на крилата и опашката и е бил тестван в аеродинамична тръба при пориви на вятъра със скорост 7 м/с. Резултатите показват, че именно едновременното разперване на крилата и опашката дава най-силен ефект. Крилата увеличават подемната сила, а опашката предотвратява нежеланото завъртане на тялото. Така птицата може да противодейства на поривите, без да губи позицията си във въздуха – нещо, което обикновените дронове трудно постигат, защото разчитат основно на промяна в мощността на двигателите или на наклона на управляващите повърхности.
Опашката се оказва особено важна, защото може да превключва между стабилност и маневреност. Когато е разперена, тя помага на птицата да устои на поривите, които биха я наклонили нагоре или надолу. Когато е прибрана, птицата става по-маневрена и може по-бързо да промени посоката си. Към това се добавя и изключително фината естествена система за обратна връзка – перата усещат вибрации и промени във въздушния поток, а рецепторите в ставите следят натоварванията в реално време. Засега нито един съвременен дрон не разполага с такава сложна и бърза система, но учените вярват, че част от тези принципи могат постепенно да бъдат пренесени в инженерни решения.
Разработването на дрон, който наистина да копира възможностите на птицата, няма да стане бързо. Стабилността на керкенеза не идва от един-единствен механизъм, а от синхронната работа на тяло, крила, опашка, пера, стави и сетивна обратна връзка. В краткосрочен план изследователите ще се опитат да разберат по-добре как птицата възприема турбулентността и как предвижда поривите на вятъра. Това може да доведе до нов тип прогнозно управление за малки дронове, а в по-далечно бъдеще — и до по-устойчиви летателни апарати с по-големи размери.
Ако вярвате в правото си на обективна информация, подкрепете ни.
Вашето дарение от всякакъв размер и по всяко време означава много за нас.
Скъпи читатели,
Днес, повече от всякога, независимата журналистика има нужда от вас.
В мисията си да предоставяме обективни, достоверни и навременни новини разчитаме на вашата подкрепа.
Ако вярвате в правото си на обективна информация, подкрепете ни.
Ако вярвате в правото си на обективна информация, подкрепете ни.
Вашето дарение от всякакъв размер и по всяко време означава много за нас.
Скъпи читатели,
Днес, повече от всякога, независимата журналистика има нужда от вас.
В мисията си да предоставяме обективни, достоверни и навременни новини разчитаме на вашата подкрепа.
Ако вярвате в правото си на обективна информация, подкрепете ни.
Post Comment