Как птицы могут научить беспилотники летать

Исследователи разработали новый тип крыла, который мог бы значительно улучшить характеристики небольших беспилотников. Вдохновленное птицами и насекомыми, крыло имеет передний край, который спасает от турбулентности.

И все же новая конструкция крыла фактически улучшает рабочие характеристики при внезапных ветрах и других турбулентностях, которые обычно могут стать проблемой для небольших беспилотников.

Немного о новой разработке

В отличие от гладкой закругленной передней поверхности, типичной для крыльев самолета, конструкция исследователей имеет острый, плоский край, который режет воздух достаточно грубо.

По мнению исследователей, такое разделение потоков может вызвать проблемы с эффективностью для более крупных самолетов, но станет главным преимуществом небольших устройств. Главной особенностью является разделение потока в передней части крыла, что фактически заставляет поток «предсказуемо» устремляться к задней части флигеля.

Эта технология способна увеличить эффективность устройств с малым размахом крыльев (30 см). В отличие от этого, более крупные самолеты с нормальными крыльями лучше работают с пограничным слоем воздуха, непосредственно контактирующим с крылом.

В больших масштабах этот пограничный слой сам по себе имеет небольшие завихрения, которые работают, чтобы держать слой в контакте с крылом. Но в небольших самолетах этот пограничный слой более гладкий и легко отделяется от крыла, что снижает подъемную силу и увеличивает сопротивление.

Причины разработки крыла

Именно в этих условиях внезапный порыв ветра может сделать крыло зависимым от пограничного слоя, что может дестабилизировать полет. Именно с этими проблемами борется новое крыло команды. И эффектом повышенной стабильности является более эффективное использование энергии аккумулятора и, следовательно, более длительное время полета.

«Небольшие беспилотники могут быть действительно полезны во многих приложениях, включая полеты в населенных пунктах, поскольку они по своей природе более безопасны для людей, но есть проблемы с эксплуатацией устройств в этих небольших масштабах», объясняет старший автор Кенни Бройер в пресс-релизе. «Они являются не очень эффективными в основном из-за малого времени полета, которое в среднем составляет около 30 минут.

А также есть вероятность того, что ветер просто собьет беспилотник с верного курса. Поэтому мы думали о конструкции крыла, которая могла бы бороться с этими проблемами». «Благодаря имеющемуся у нас прототипу устройство продержалось в аэродинамической трубе 3 часа», - добавляет ведущий автор Маттео Ди Лука. «Аэродинамическая труба - идеализированная среда, поэтому мы не ожидаем, что в реальных условиях результаты будут теми же.

Но даже если погрешность составит половину от времени, то это все равно будет дольше, чем у любого коммерческого беспилотника». По словам исследователей, дополнительным преимуществом их конструкции крыла является то, что они являются намного толще и прочнее обычных крыльев.

Это означает, что они могут создавать потенциальные компоненты беспилотных летательных аппаратов, предоставляя устройствам большую гибкость в их общей конструкции, потенциально уменьшая или даже устраняя фюзеляж. Исследования группы опубликованы в журнале Science Robotics и доступны для чтения в Интернете. Работа по улучшению конструкции крыла продолжается.