Прорывная разработка российских ученых открывает новые горизонты в создании невероятно маневренных воздушных роботов. Исследование, проведенное специалистами, включая Виктора Казанцева, кардинально углубляет понимание принципов работы птичьих крыльев и их применения в инженерии. Это значительный шаг на пути к созданию продвинутых биоморфных летательных аппаратов. Например, технология позволит сконструировать роботов, способных легко перемещаться в плотной застройке или вокруг препятствий там, где классические дроны с винтами или самолетной конфигурации бессильны.
Моделирование для будущего полета
Разрабатывая модель, авторы применили методы двумерного анализа взаимодействия машущего крыла с воздушным потоком. Работа включала ряд разумных упрощений для облегчения вычислительной нагрузки. Массу крыльев сочли пренебрежимо малой и исключили из расчетов. Саму систему представили как жесткий стержень, а расчеты аэродинамических сил базировались на классической теории удара Ньютона. Этот подход означает, что частицы воздуха, соударяясь с поверхностью крыла, меняют вектор движения, передавая ему импульс.
Ключи к подъемной силе
Основным итогом исследования стало выведение универсальной формулы. Она четко описывает, как подъемная сила крыла зависит от угла его атаки, частоты взмахов и общей скорости движения аппарата. Применение модели также выявило мощные закономерности: максимальная подъемная сила достигается при углах атаки в диапазоне 50° – 80°, причем ее рост напрямую связан с увеличением как частоты взмахов, так и скорости полета.
От теории к реальным полетам: комментарий эксперта
«Наш анализ позволил выявить оптимальный угол атаки, который генерирует максимальную подъемную силу при машущем полете, – пояснил Виктор Казанцев, заведующий лабораторией нейробиоморфных технологий МФТИ и кафедрой нейротехнологий ННГУ. – Этот параметр критически важен, он открывает возможность для интеллектуального управления в полете и достижения предельных эксплуатационных качеств летательных аппаратов нового типа».
Теоретические выводы успешно прошли практическую проверку. Для экспериментальных полетов была выбрана широко распространенная и доступная лабораторная модель орнитоптера (размах крыльев – 280 мм, длина корпуса – 180 мм, хвоста – 210 мм, угол атаки при взмахе ≈10°). Результаты испытаний убедительно подтвердили точность вычислительного моделирования данными "живых" измерений.
Широкие перспективы разработки
Предложенные алгоритмы отличаются сравнительной простотой вычислений, что делает их незаменимым инструментом на начальных стадиях проектирования птицеподобных роботов. Это прямиком ведет к созданию более совершенных конструкций крыльев и значительному повышению энергоэффективности орнитоптеров. Исследование прокладывает мощные пути для внедрения интеллектуальных систем и алгоритмов нейросетей/машинного обучения в перспективную область летающей биоморфной робототехники, вдохновляя на новые инновационные проекты.
Источник: naked-science.ru
