Инженерные поиски не перестают удивлять. Казалось бы, где-где, а в парапланеризме меньше всего необходимо присутствие средств автоматизации управления. А вот и нет! Вездесущие информационные технологии добрались и сюда.
Что такое параплан?
Зачастую летательный аппарат со стропами путают с парашютом. Виною тому внешнее сходство. Однако, парашют это средство спасения, а параплан это действительно летательный аппарат. Из всех средств, способных поднять человека в воздух именно это имеет минимальную стоимость (от 1000$ за новое крыло), скорость полета (20 - 70 км/ч), массу (5-7 кг крыло).
Такие характеристики и невысокий бюджет способствуют большой распространенности данных аппаратов. При отсутствии двигателя параплан набирает высоту при помощи восходящих потоков. Найти их опытному пилоту не сложно, они образуются при обтекании воздушной массы склонов на местности (динамический поток), а также при прогреве земной поверхности и подъеме нагревшегося приземного воздуха (термический поток). В детали вдаваться не будем.
Безопасность полетов
Одним из самых серьезных вопросов в парапланеризме является безопасность полетов. Как мы уже выяснили ранее, масса кубометра воздуха составляет примерно 1,3 кг, что при скорости восходящих (а где восходящие, рядом и нисходящие) потоков 5-10 м/с и площади крыла 26-28 кв. метров может представлять ощутимую опасность для пилота. Опасность состоит в том, что потоки воздуха имеют струйную структуру и весьма вероятна ситуация попадания в поток только части крыла. А дальше начинается то, с чем сталкивался почти каждый, кто занимался свободными полетами. Часть строп под нагрузкой, а часть разгружается, попадая в "невесомость" и пилот слышит шелест крыла, которое в результате случайных бросков складывается и даже попадает между нагруженных строп. Возникающий узел называют "галстуком".
По счастью, даже в безнадежно сложенном состоянии можно привести в действие спасательный парашют. Однако, до развития неприятной ситуации пилот может отработать управляющими стропами (клевантами), заранее вызывая увеличение нагрузки на подвесные стропы.
Как можно повысить безопасность?
Один очень талантливый инженер и пилот Andre Bandarra приступил к исследованиям проблемы и поиску пути решения. Вся механика действий пилота это результат работы его "нейросети". На основании приобретенного опыта (обучение нейросети) вырабатываются точные действия по управлению аппаратом. А не автоматизировать ли процесс принятия решений при управлении?
Всю рутину можно доверить информационным технологиям. В параллель основному мышечному управлению парапланом можно добавить сервоприводы, связанные с клевантами. Управление сервоприводами осуществляется вычислителем, непрерывно получающим информацию с датчиков натяжения строп. Получается замкнутая система автоматизированного управления.
Аппаратная платформа
В роли вычислителя выступает отладочный комплект Ардуино, печатная плата для этой платформы изготовлена со знанием дела)
Оконченное устройство выглядит так:
Как можно заметить, для надежности соединения вычислителя с датчиками предусмотрены разъемы RJ-45. Запись показаний датчиков осуществляется на SD карту памяти и общая индикация ведется при помощи жидкокристаллического дисплея.
Датчики
На каждую группу строп предусмотрен датчик, сигнал которого пропорционален нагрузке в килограммах.
Для натурных экспериментов каждый компонент был заботливо упакован в корпуса, заранее распечатанные на 3D принтере.
Эксперимент и что дальше?
На текущем этапе проводится сбор данных о натяжении строп в различных режимах полета.
Очевидно, еще необходимо собрать массу информации о порой неосознанных действиях пилота при возникновении различных неприятностей.
Все эти данные необходимо обобщить для разработки алгоритма управления.
Ставьте лайки и подписывайтесь на канал, впереди много интересного, не пропустите.
