Пока весь мир сражается за карбон и алюминий, делая дроны всё дороже и сложнее, в Китае пошли другим путём. Инженеры из Школы гражданской авиации Северо-Западного технического университета взяли и построили беспилотник с бамбуковым каркасом. Не из сверхдорогих композитов, не из аэрокосмического алюминия, а из того, что в Азии растёт со скоростью сорняка и стоит копейки. И знаете, этот фокус сработал. Правда, не с первого раза, и именно в том, как они решили возникшие проблемы, кроется самая интересная инженерная начинка этой истории.
Первая же попытка поднять бамбуковый дрон в воздух упёрлась в физику. Бамбук — материал уникальный: лёгкий, как пробка, и прочный, как сталь. Но под нагрузкой он, в отличие от жёстких композитных пластин, начинает генерировать низкочастотные вибрации в диапазоне от 8 до 20 Герц. Для систем управления это катастрофа. Гироскопы и акселерометры сходят с ума, автопилот пытается парировать несуществующие порывы ветра, и машина становится неуправляемой. Китайские инженеры не стали заменять бамбук на что-то более привычное, они решили апгрейдить мозги дрона, чтобы они научились понимать «язык» нового тела.
Они создали специальную плату управления на промышленном чипе с двумя инерциальными измерительными блоками. Представьте себе два независимых вестибулярных аппарата, которые сверяют показания и фильтруют помехи. А затем они переписали алгоритмы, в частности, доработали расширенный фильтр Калмана — это такой математический инструмент для предсказания поведения системы. Результат? Задержка управления сократилась с 15-20 миллисекунд до 8-10, дрон перестал дёргаться и начал летать плавно и стабильно. По сути, они не стали бороться с вибрациями конструктивно, они «объяснили» электронике, что это нормально, и научили её на это не реагировать. Инженерный минимализм в чистом виде.
Теперь самое время задать вопрос: а почему бы и нет у нас? Ведь бамбук в России не просто экзотика. На Дальнем Востоке, на Сахалине, в Приморском крае, на Курилах и даже на Черноморском побережье Кавказа он прекрасно себя чувствует и зимует. Мы привыкли считать его декоративным растением или материалом для удочек, но давайте посмотрим шире. У нас гигантская страна с кучей труднодоступных мест, куда нужно возить грузы, вести мониторинг, доставлять медикаменты. И делать это на дронах, каркас которых стоит копейки, потому что его можно вырастить, а не синтезировать на заводе? Звучит как разумная экономия.
Конечно, кто-то скажет: «у нас нет своих технологий автопилотов такого уровня». Но технологии как раз и создаются под задачу. Китайцы ведь не стали ждать, пока появится «невосприимчивый к вибрациям автопилот для бамбука». Они взяли промышленный чип и дописали софт. Схожая задача может быть поставлена и перед нашими разработчиками — материал не идеален, так давайте сделаем «прошивку», которая это исправит. Это не требует космических бюджетов, это требует мозгов.
Что в сухом остатке? Пока мы думаем, китайцы создают целый парк дешёвых, лёгких и, что немаловажно, экологичных аппаратов, которые могут быть расходным материалом. У них нет проблемы «жалко разбить», потому что рама восстановима или подлежит замене за бесценок. Это другой уровень мышления: дрон — не штучный высокотехнологичный скрипач, а надёжная рабочая лошадка. И перенять этот опыт, имея собственные заросли бамбука, было бы вполне логично.
А вы как думаете: стоит ли России всерьёз проработать «бамбуковую» тему для гражданских и специальных беспилотников, или нам проще продолжать покупать готовые карбоновые рамы, считая, что так надёжнее? Делитесь в комментариях — тема, как мне кажется, абсолютно летняя и очень перспективная.