Учёные создали биомиметического робота, который имитирует полёт пустельги — одной из самых устойчивых птиц в мире. Эта механическая птица помогает лучше понять, как пернатые справляются с порывистым ветром и турбулентностью, и может стать ключом к созданию более стабильных и безопасных дронов.
С ростом климатических изменений атмосферная турбулентность усиливается, а малые беспилотные летательные аппараты (sUAV) часто вынуждены оставаться на земле в сложных погодных условиях. Исследование, проведённое специалистами RMIT University (Австралия) совместно с University of Bristol, опубликовано в двух статьях в журнале Journal of the Royal Society Interface.
Почему именно пустельга
Нанкинская пустельга (nankeen kestrel) — один из самых стабильных летунов среди птиц. Она способна часами парить в воздухе, даже при сильных порывах ветра. Исследователи сначала изучали живых птиц в промышленной аэродинамической трубе RMIT — одной из крупнейших в Австралии, — фиксируя их движения с помощью технологии захвата движения.
«Птицы не полагаются на одну-единственную стратегию при порывах ветра, — объясняет исследователь RMIT Мэтт Пенн (Matt Penn). — Они постоянно корректируют положение крыльев и хвоста, чтобы сохранять равновесие. Естественная гибкость перьев и суставов помогает гасить внезапные изменения воздушного потока, а быстрая реакция нервной системы позволяет мгновенно отвечать на возмущения».
Робот-копия для точных измерений
Чтобы глубже изучить механизмы стабильности, учёные создали роботизированную копию пустельги, способную точно воспроизводить ключевые движения птицы. Это позволило измерять силы, действующие на крылья и тело, с высокой точностью.
«Робот дал нам возможность точно оценить вклад каждого движения в устойчивость полёта, — говорит доктор Марио Мартинес Гровс-Рейнс (Mario Martinez Groves-Raines), ныне работающий в Royal Veterinary College в Лондоне. — Мы раскрыли несколько уникальных приёмов, которые обеспечивают поразительную стабильность пустельги. Многие из них можно применить для улучшения манёвренности малых летательных аппаратов».
Перспективы для дронов и авиации
Хотя современные дроны уже используют некоторые приёмы, похожие на птичьи, они редко применяются эффективно из-за сложности и компромиссов с эффективностью. Робот-птица помогает преодолеть эти ограничения и разработать новые алгоритмы управления.
«Это исследование показывает, на что способна инженерия, когда обращается к природе за подсказками, — отмечает доцент RMIT Абдулгани Мохамед (Abdulghani Mohamed). — Наши находки открывают новые пути для создания самолётов, которые лучше справляются с турбулентностью».
В будущем команда планирует изучить, как птицы воспринимают окружающую среду и небольшие турбулентности. Полученные данные сначала применят для улучшения малых дронов, а затем, возможно, упростят для использования в крупной авиации.
Исследование подчёркивает потенциал биомиметики — подхода, при котором инженеры копируют природные решения для создания более эффективных и устойчивых технологий.
