Подход к созданию сложных летных маневров с использованием дронов с трансформирующимся крылом.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или дроны уже широко используются в различных реальных условиях, включая киноиндустрию, армию и транспортный сектор. В будущем их также можно будет использовать для помощи людям во время поисково-спасательных операций, для мониторинга удаленных или недоступных сред и для доставки посылок.
Большинство дронов на рынке сегодня имеют аналогичную конструкцию, состоящую из основного корпуса и четырех или более вращающихся пропеллеров. Однако некоторые инженеры разрабатывают новые дроны с альтернативным дизайном, вдохновленным птицами или другими летающими существами.
Арион Понс и Фехми Чирак, два исследователя из Кембриджского университета и Еврейского университета в Иерусалиме, недавно представили новый подход, который может обеспечить сверхманевренность беспилотников, которые могут адаптировать конфигурацию своего крыла . Их подход, представленный в статье, предварительно опубликованной на arXiv , черпает вдохновение из биологической динамики, которая позволяет птицам, летучим мышам и другим летающим живым организмам летать разными и сложными способами.
«Идея статьи была в центре внимания моей докторской диссертации в Кембриджском университете», — сказал Понс Tech Xplore. «В то время я искал способы сделать существующие беспилотные летательные аппараты (БПЛА или дроны) более маневренными. Улучшение маневренности может привести к повышению производительности боевых дронов, управляемых искусственным интеллектом, или к более эффективным ракетным технологиям».
Прежде чем они начали работать над своим подходом, Понс и Сирак внимательно изучили биологическую динамику, которая позволяет птицам, летучим мышам и другим летающим существам достигать необычайной маневренности в полете за счет сложных движений крыльев. Основная цель их статьи заключалась в том, чтобы искусственно воспроизвести движение крыльев этих животных, чтобы радикально повысить маневренность БПЛА. Недавнее исследование также черпало вдохновение из предыдущих исследований в области аэрокосмической техники, которые были направлены на разработку новых технологий, позволяющих сделать БПЛА более маневренными.
«Глядя на виды сложного управления крыльями, используемые птицами, летучими мышами и другими летающими существами, мы могли получить представление о экстремальных маневренных эффектах различных видов управления крыльями», — сказал Понс. «Моделируя эти эффекты на уникальной компьютерной модели маневрирующего БПЛА, мы можем уточнить это понимание и создать библиотеку того, какие виды управления крылом вызывают какие эффекты».
Понс и Чирак выбрали определенные экстремальные маневры полета или сверхманевры, которые они хотели, чтобы их БПЛА выполнял. Используя информацию в скомпилированной ими библиотеке, они могли затем определить управление крылом, необходимое для успешного выполнения этих сверхманевров с использованием БПЛА.
«Результатом стала конкретная стратегия для достижения различных форм экстремального маневрирования в БПЛА, созданном на основе биотехнологий», — сказал Понс. «Наш подход может повысить маневренность относительно приземленного БПЛА до уровня высокопроизводительного истребителя, используя определенные формы био-вдохновленного управления трансформацией крыла. В частности, мы можем воссоздать формы сверхманевренности: фантастические маневры, такие как наклон самолета в в обратном направлении («маневр кобры») или идеальное приземление на вертикальную стену».
Исследователи оценили эффективность захода на посадку для выполнения двух основных сверхманевров, известных как «кобра Пугачева» и баллистический переход, с использованием современного авиасимулятора. Ранее эти маневры воспроизводились только на БПЛА с использованием высокопроизводительных и дорогих истребителей, однако Понс и Чирак смоделировали их на гораздо менее мощных БПЛА с трансформирующимся крылом.
В будущем их работа может проложить путь к разработке высокоманевренных БПЛА, способных вести продвинутый бой воздух-воздух, приземляться на неровных или неровных поверхностях, а также стрелять ракетами или барражирующими боеприпасами. Кроме того, подход, разработанный исследователями, может быть использован для изучения динамики биологического полета разных видов животных.
«На моей нынешней должности в Еврейском университете в Иерусалиме в Израиле я разрабатываю биологические дроны в сотрудничестве с RAFAEL Advanced Defense Systems», — добавил Понс. «Я надеюсь продолжить разработку этих биологических дронов и оценить их для промышленного применения. Может быть, когда-нибудь вы увидите биологический дрон!»
