Новое исследование, проведенное инженерами из Мичиганского университета, предполагает, что крылья, которые могут изменять свою форму так же свободно, как крылья птиц, могут иметь преимущества для небольших летательных аппаратах в тесных пространствах.
«Это всего лишь два применения, которые мы определили, но еще одна часть, которая меня по-настоящему взволновала, — это то, что, как и у птиц, одно трехмерное морфирующееся крыло может выполнять широкий спектр задач. Тот факт, что только два сустава открывают такой широкий диапазон управления является многообещающим для проектирования самолетов » , — сказала Кристина Харви, доктор философии. студент аэрокосмической инженерии в UM и первый автор статьи в журнале Королевского общества .
Поскольку птицы могут перехитрить даже наши самые продвинутые дроны аналогичного размера, инженеры заинтересованы в возможностях птичьих крыльев.
Однако создать беспилотные летательные аппараты или БПЛА с изменяющимися крыльями сложно — обычно исследователям удается только приблизиться к имитации птиц с несколькими поверхностями на каждом крыле. Если инженеры собираются взять на себя задачу имитировать эту естественную изменчивость, они хотят быть уверены, что это принесет пользу.
Команда использовала компьютерное моделирование, чтобы выявить преимущества трехмерного морфинга крыльев. Их исследования охватили все формы, которые чайки, как известно, создают своими крыльями во время скольжения, с помощью комбинаций положений «локоть» и «запястье». Они протестировали каждый в моделировании планирующего полета и определили два маневра, в которых полное трехмерное морфирование крыла могло бы оказаться полезным для БПЛА. Они подтвердили точность моделирования с помощью испытаний в аэродинамической трубе моделей, напечатанных на 3D-принтере.
Источник: Кристина Харви, лаборатория AIMS, Мичиганский университет
Одна из сильных сторон трехмерного морфинга крыла — устойчивость при порывах ветра. Изменяя форму своих крыльев, птицы могут сохранять свою ориентацию и высоту, несмотря на сильный ветер. Это было бы полезно для небольших и легких БЛА, которые летят намного ближе к препятствиям, чем обычные летательные аппараты, например, между зданиями на городских улицах.
«Позволяя регулировать характеристики устойчивости независимо от подъемной силы, трехмерное морфируемое крыло может быть лучше приспособлено для адаптации в таких условиях», — сказал Харви.
Еще одна потенциальная область улучшения — это посадка. Одна комбинация положений локтей и запястий создала форму, имитирующую аэродинамические эффекты обычных закрылков на крыльях самолета во время снижения. Команда подозревает, что изменение крыла с такими углами сочленения может позволить птицам спускаться под более крутыми углами. В этом случае беспилотные летательные аппараты с 3D-трансформацией крыльев могут использовать более короткие пути захода на посадку для посадки.
Показав, что всего два шарнира в крыле могут помочь управлять самолетом в различных маневрах, команда намеревается изучить, смогут ли они спроектировать крыло, которое сможет достичь этого трехмерного морфинга.
«Если это так, это может помочь в разработке нового дизайна многофункциональных дронов с изменяющимся крылом», — сказал Харви.
Дополнительная информация: К. Харви и др., Морфинг крыла с совместным приводом в духе Чайки позволяет адаптивное управление продольным полетом, журнал The Royal Society Interface (2021). DOI: 10.1098 / rsif.2021.0132
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК