В Китае инженеры решились на то, о чем мечтали авиаконструкторы больше века — создать машину, которая не просто летает, а делает это почти так же, как настоящая птица. Их прототип получил название RoboFalcon2.0, и он действительно напоминает сокола — легкий корпус, длинные крылья и главное, умение отрываться от земли без катапульты или винтов, а только за счет взмахов. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
Большинство современных дронов полагаются на винты или роторы — по сути, это упрощенные вертолеты или самолеты в миниатюре. RoboFalcon2.0 пошел другим путем: его крылья умеют не только махать, но и менять форму, складываться и снова расправляться. Такой режим исследователи назвали FSF (flap–sweep–fold) — «мах–сведение–складывание». Так получилась механическая копия движений крыльев птицы во время взлета и медленного полета.
Испытания в аэродинамической трубе показали, что если во время взмаха крыло чуть наклонить вперед, то подъемная сила растет, а робот легче отрывается от земли. Кроме того, особая стреловидная форма усиливает вихрь у передней кромки крыла, что помогает стабилизировать полет.
В полевых тестах RoboFalcon2.0 показал, что может стартовать сам. Сначала он, как птица, опирается на лапки, наклоняется вперед, затем резко бьет крыльями и постепенно переходит в горизонтальный полет. На этом этапе его движения действительно сложно отличить от настоящей птицы.
Главная хитрость здесь — в крыльях. Благодаря легкой раме и системе механических разъединителей они могут работать в разных режимах: махать, расправляться или складываться под углом. Такой диапазон маневров обычно доступен только живым птицам. RoboFalcon2.0 весит всего 800 граммов при размахе крыльев в 1,2 метра — примерно как у ястреба.
Однако, как и у настоящих птиц, больше всего энергии тратится именно на взлет. Ученые отмечают, что эта «дороговизна» полета полностью соответствует биологии — птицы при старте сжигают огромное количество калорий.
Конечно, не все идеально. При росте скорости RoboFalcon2.0 терял устойчивость по тангажу: без хвостового стабилизатора он начинал заваливаться. Эта проблема пока остается нерешенной, и команда обещает поработать над ней в будущих версиях.
Несмотря на это, ученые сообщает, что это инженерный и технический прорыв. До сих пор роботы с машущими крыльями либо зависали на месте по принципу насекомых, либо нуждались в катапультах для запуска. RoboFalcon2.0 впервые продемонстрировал самостоятельный взлет, максимально похожий на птичий.
В практике такие птицеподобные роботы смогут подниматься почти бесшумно, маневрировать в турбулентности и оставаться незаметными для наблюдателей. Это пригодится и в экологии — например, для изучения птиц без их пугания, — и в оборонных проектах, где ценятся тишина и маневренность.
«Мы показали, что можно добиться самостоятельного взлета, используя ту же биомеханику, что и настоящие птицы», — отмечают авторы проекта.
Робот меняет форму в воздухе, чтобы перейти от полета к движению по земле — видео
Новый робот перепрыгивает с ветки на ветку, как белка — видео
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram