Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны (фр. École polytechnique fédérale de Lausanne), швейцарского Университета прикладных наук (University of Applied Sciences) и Брауновского университета (Brown University) разработали дрона, который умеет складывать крылья, как птица. Новый беспилотник может развивать высокую скорость даже при сильном ветре и при этом остаётся маневренным. Результаты исследования опубликованы в журнале Interface Focus.
Так называемые «микробеспилотные аппараты» (микро-БПЛА) взлетают даже с самых маленьких площадок и без особых проблем работают в городских условиях. Поэтому они очень популярны как среди любителей гаджетов, так и среди военных, которые используют дроны для разведки. К примеру, в 2012 году британская армия использовала микро-БПЛА Black Hornet Nano во время военных операций в Афганистане, а в 2015 году обновлённую версию приняли на вооружение отряды специального назначения морской пехоты США.
Одно из преимуществ таких дронов — их манёвренность. Для того чтобы микро-БПЛА мог с лёгкостью порхать среди препятствий и резко поворачивать, его нужно оснастить большими крыльями. Но в результате дрону станет сложнее противостоять встречному ветру и развивать высокую скорость при плохой погоде — чтобы этого избежать, крылья нужно уменьшить. Как разрешить это противоречие и убить сразу двух зайцев? Учёные обратились за ответом к природе.
Птицы контролируют скорость и направление, изменяя форму крыльев. Например, для того, чтобы повернуть, они расправляют одно крыло и слегка втягивают другое. Один из авторов работы, Маттео ди Лука (Matteo di Luca), объясняет, что птицы «обладают сочленённым скелетом, который контролируется мышцами и покрыты перьями, накладывающимися друг на друга, когда крылья сложены». Разрабатывая беспилотник, инженеры постарались воспроизвести эти особенности: отъёмные части крыльев оснащены подвижными деталями, которые выполняют ту же роль, что и маховые перья у птиц, а искусственное оперение складывается, как веер. «Найти баланс между аэродинамической эффективностью и весом устройства крайне сложно», — отмечает член научной группы Стефано Минтчев (Stefano Mintchev). Чтобы максимально увеличить прочность и снизить суммарный вес дрона, крылья изготовили из композитных материалов.
Современные инженеры работают над созданием крыльев, способных адаптироваться к разным погодным условиям. Они ищут замену жёстким крыльям и элеронам — подвижным деталям, служащим для управления креном самолётов. «Чтобы осуществить поворот, дрону со складывающимися крыльями элероны не нужны. Контролируя размах и площадь поверхности крыльев во время полёта, мы можем заставить его поворачивать автоматически», — объясняет один из авторов исследования Дарио Флореано (Dario Floreano). Беспилотник может противостоять сильному ветру, легко лавировать между препятствиями и будет эффективным в городах на малой высоте.