Войти

Крылья для Бэтмена

2654
0
-1
bat_wing
Искусственное крыло летучей мыши. Фотография: physorg.com.

Создано искусственное крыло летучей мыши

Ученые создали искусственное крыло летучей мыши. Теперь они знают, как животное управляет полетом и надеются создать мышь-самолет. Изучение крыла-робота в аэродинамической трубе в этом смысле эффективнее, чем изучение реального животного.


Исследователи из Университета Брауна создали искусственное крыло летучей мыши. Работа, в которой рассказывается о создании крыла-робота, которое прекрасно моделирует маховое движение при полете млекопитающего и дает новую ценную информацию о механизме полета, опубликована в журнале Bioinspiration and Biomimetics.


Робот повторяет форму и движения крыла малайского коротконосого крылана - растительноядного вида крыланов, распространенного в юго-восточной Азии - и способен "летать", будучи закрепленным на преобразователе энергии, в аэродинамической трубе. При маховых движениях датчик фиксирует аэродинамические силы, создаваемые крылом. Семь подвижных "суставов" крыла управляются тремя серводвигателями. Это электрические двигатели, воспринимающие определенный набор электронных команд (пуск, остановка, перемещение вала в заданное угловое положение, изменение направления движения и/или скорости). Серводвигатели применяются в большинстве видов механических систем с дистанционным управлением, от стеклоподъемников автомобиля до авиационных агрегатов и от промышленных роботов до детских игрушек. Датчики фиксируют выход энергии моторов, и таким образом исследователи могут понять, сколько тратит на полет обычная летучая мышь.


Исследования показали, что робот успешно имитирует базовые характеристики полета летучий мышей, развивая достаточное усилие для преодоления сопротивления воздуха и удержания в воздухе веса модельного животного.


Руководили междисциплинарной работой сразу два профессора: инженер Кеннет Бреуэр и биолог Шэрон Шварц.


Исследование крыла-подделки позволило получить данные, которые никогда не удалось бы получить напрямую, исследуя животных. Очевидно, летучим мышам не удастся лететь, будучи закрепленными на приборах, напрямую измеряющих аэродинамические силы, а вот крыло-робот прекрасно с этим справляется. Кроме того, летучие мыши "непослушные", а робот, наоборот, исполнительный.


"Мы не можем приказать мыши махать крыльями с частотой 8 Гц, затем увеличить ее до 9 Гц, поэтому мы и разницу увидеть не можем", - отметил первый автор работы Джозеф Балман, студент из университета Брауна.


А вот модель делает ровно то, что от нее требуют исследователи. Каждая из возможных характеристик движений - кинематических параметров - регулируется по отдельности. Можно, например, изменять лишь один параметр, оставляя остальные неизменными, чтобы определить его влияние.


"Мы можем отвечать на весь спектр подобных вопросов, например: помогает ли увеличение частоты взмахов набрать высоту и каковы затраты энергии при этом. Можем напрямую изучать связь между кинематическими параметрами, аэродинамическими силами и энергией", - отмечает Балман.


Удалось установить, например, что сгиб крыла при взмахе позволяет набирать высоту на 50% эффективнее.


У исследований робота-крыла сразу два направления практического применения. Во-первых, биологам важно лучше понимать, как устроен полет летучей мыши, а во-вторых, через это понимание мы можем достигнуть давней мечты человека о "птичьем полете", создав небольшие самолеты такого типа. Кстати, возможность такого полета предполагал еще Леонардо да Винчи. Недаром исследования финансирует не только Национальный научный фонд США, но и Управление научных исследований военно-воздушных сил.


Крылья летучей мыши - очень сложный механизм. Они простираются вдоль всего тела животного от плеч до ног (следует помнить, что летучая мышь - не птица, а млекопитающее, и скелет ее чем-то похож на наш). Каркас их представляет собой кости "рук" и пять пальцеподобных отростков. На них натянута очень эластичная кожа - она может растягиваться в пределах 400% без разрыва. Модель-робот воспроизводит эту трехмерную конструкцию: "кости" пластиковые и сделаны с помощью 3D-печати в пропорциях реальной летучей мыши. Кожа сделана из кремнесодержащего полимера, а суставы - это сервомоторы. Модель, однако, несколько упрощена и неполностью повторяет 25 суставов с 34 степенями свободы, однако ученые считают ее качественно правильной.


Сейчас создана работающая модель, и у ученых на нее множество планов.


"Следующий шаг - поиграть с материалами. Нам нужно изучить разные ткани крыла, материал костей разной мягкости, чтобы понять, так ли важны эти характеристики", - заключил Балман.



Александра Борисова

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Компании
Проекты
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 09.07 09:51
  • 2
Российский тяжелый беспилотник упал на дом в Казани. Пятитонный дрон «Альтиус» разрабатывают уже 14 лет
  • 09.07 09:49
  • 2
Зеленоградский завод вложил 118 млрд в 130-нм производство чипов
  • 09.07 07:19
  • 3
ISW: Россия массово закупит мотоциклы для наступательных операций
  • 08.07 18:12
  • 12
Путин и отношения с Азербайджаном: фокус на Южном Кавказе (Al Mayadeen, Ливан)
  • 08.07 16:07
  • 9587
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 08.07 11:54
  • 0
Как изменится опыт игры в VR/AR-пространствах?
  • 08.07 06:48
  • 1
Мантуров: российский ОПК проходит через вторую за 15 лет волну техперевооружения
  • 07.07 17:24
  • 0
Интеграция ИИ с биометрией
  • 06.07 19:52
  • 56
Гендиректор ОАК Слюсарь: испытания SSJ New с российскими двигателями начнутся осенью - Интервью ТАСС
  • 06.07 11:23
  • 17
Российские разведывательно-ударные мультикоптеры предложат на экспорт
  • 06.07 11:18
  • 461
Израиль усиливает меры безопасности в связи с опасениями ударов со стороны Ирана
  • 06.07 10:46
  • 6
Новая турецкая малогабаритная крылатая ракета Bayraktar Kemankeş
  • 06.07 10:39
  • 176
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 06.07 07:42
  • 5
Российскую лазерную систему ПВО применят против украинского «Лютого»
  • 06.07 02:19
  • 4
В добавление к "Интеллектуальные способности высших военных командиров"