Учёные из Китая создали летающего робота, вдохновлённого соколом, который способен самостоятельно взлетать с земли, как птица. Разработка под названием RoboFalcon2.0 открывает новые возможности в изучении механики птичьего полёта и перспективы применения биоинспирированных технологий в авиации.
Как работает RoboFalcon2.0
В отличие от большинства летающих роботов, использующих пропеллеры или роторы, RoboFalcon2.0 применяет особую технологию FSF (flapping-sweeping-folding) — взмах, размах и складывание крыльев. Такая схема объединяет генерацию подъёмной силы и управление углом наклона корпуса.
Эксперименты в аэродинамической трубе показали, что при увеличении угла размаха крыльев робот получает больше подъёмной силы и лучше контролирует наклон вверх, что критически важно для взлёта. Компьютерные симуляции подтвердили: размах усиливает вихрь на передней кромке крыла, увеличивая аэродинамические силы и стабилизируя полёт.
В реальных испытаниях RoboFalcon2.0 стартовал с земли так же, как это делают птицы: наклонился вперёд на лапах-опорах, сделал серию быстрых взмахов, создал необходимый подъём и перешёл к поступательному полёту.
Технологические особенности
Главное достижение проекта — перестраиваемая система крыльев. Благодаря механическим разъёмам и лёгкому каркасу робот может выполнять взмахи, размах и складывание в едином ритме. Подобные движения раньше удавалось наблюдать только у живых птиц, например гусей, ястребов и зимородков при медленном полёте.
- Вес конструкции — всего 800 граммов, размах крыльев — 1,2 метра.
- Энергозатраты при взлёте резко возрастают, но этот процесс совпадает с биологическими закономерностями: у птиц также именно старт требует максимальных ресурсов.
- Технология FSF обеспечивает более высокие коэффициенты подъёмной силы и лучшую управляемость по сравнению с простым машущим движением.
- Амплитуда размаха регулируется до 25°, что позволяет изменять аэродинамический центр и повышать устойчивость при взлёте.
Для чего это нужно
Испытания показали как преимущества, так и ограничения системы. RoboFalcon2.0 успешно взлетает и летает на малой скорости, но при увеличении скорости возникает проблема устойчивости по тангажу. Без хвостового стабилизатора робот теряет контроль, и это станет задачей для будущих модификаций.
Несмотря на трудности, достижение учёных важно для развития авиационной робототехники. Большинство аналогов до сих пор полагаются на насекомоподобные модели зависания или внешние катапульты для запуска. RoboFalcon2.0 впервые демонстрирует самостоятельный птичий взлёт в масштабе позвоночных животных.
Возможные области применения:
- наблюдение и разведка;
- экологический мониторинг;
- оборона и безопасность.
Птицеподобные дроны способны сочетать эффективность с бесшумностью и манёвренностью на низкой скорости, а также лучше справляться с турбулентностью, чем классические квадрокоптеры.
На данный момент RoboFalcon2.0 остаётся исследовательской платформой, но уже сегодня он открывает дорогу к созданию летательных аппаратов, которые будут не просто парить в небе, а летать так, как это делает сама природа.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
